本发明属于航天器地面试验技术领域，具体而言，本发明涉及一种逆止功能的重力补偿装置，用于航天器地面试验时提供重力相反的补偿力，使得航天器处于零重力状态。
背景技术：
发明专利《大型航天器地面零重力分离试验装备（cn201510289805.7）》和《航天器垂直被动式分离试验设备（cn201310608661.8）》中表述的航天器地面分离试验中，通过配重提供航天器的重力补偿。该技术方式存在的主要问题是：配重质量较大导致其惯性很大，当航天器快速运动时，配重不能快速跟随运动，导致配重提供的重力补偿力小于实际需要重力。因此在航天器奋力运动过程中快速的提供重力的补偿，弥补配重技术方案存在的不足。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种动态性能优良的、具有运动逆止功能的重力补偿装置，提供航天器分离运动过程的重力的快速补偿。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。
带逆止功能的重力补偿装置，由10根或以上圆柱形拉伸弹簧和2级串联的逆止组件两部分组成，2级串联的逆止组件包括上法兰盘、中法兰盘、下法兰盘、棘齿杆、小齿距棘爪组件、大齿距棘爪组件、连接圆柱，其中若干根圆柱形拉伸弹簧按圆周并联排布在下法兰盘与中法兰盘之间，其端部分别与下法兰盘和中法兰盘连接固定且随两者的间距大小进行自由伸缩,其中，上法兰盘通过中心的连接圆柱和围绕连接圆柱同一圆周设置的螺杆与中法兰盘连接固定，两个大齿距棘爪组件均布设置在中法兰盘上，两个小齿距棘爪组件均布设置在上法兰盘上，大齿距棘爪组件与小齿距棘爪组件的中心位置设置在同一竖直轴线上，两个棘齿杆分别穿过对应大齿距棘爪组件和小齿距棘爪组件的中心轴线并与下法兰盘连接固定，其特征在于，其中，大齿距棘爪组件由3个大棘爪、3个螺杆螺母和底座组成，其中3个大棘爪与3套螺杆螺母按120°均匀分布，大棘爪可绕螺杆螺母旋转。
其中，下法兰盘上中心设置有螺纹通孔，用于连接外部的吊环螺钉，围绕螺纹通孔对称分布有圆柱孔，棘齿杆通过圆柱孔固定下法兰盘。
其中，棘齿杆由端部挡板、小间距棘齿、大间距棘齿和螺杆组成，各部分为整体加工。
其中，中法兰盘由法兰盘和导向圆柱孔组成，其中导向圆柱孔对称分布在法拉盘上，法兰盘中心设置有螺纹通孔，用于连接外部的吊环螺钉。
其中，上法兰盘的中心设计有螺纹通孔，用于连接外部的吊环螺钉。
其中，逆止功能组件由2套大齿距棘爪组件和2套小齿距棘爪组件串联组成。
其中，一套大齿距棘爪组件和一套小齿距棘爪组件与另外一套大齿距棘爪组件和一套小齿距棘爪组件为并联结构。
本发明有效提高了重力补偿的快速性，并且弹簧组件缩短后不再伸长即处于单向运动状态，可防止因为弹簧组件反复伸缩引起简谐运动。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式的带逆止功能的重力补偿装置的结构示意图；其中，1-下法兰盘，2-圆柱螺旋拉伸弹簧，3-中法兰盘，4-大齿距棘爪组件，5-上法兰盘，6-小齿距棘爪组件，7-棘齿杆，8-连接圆柱；
图2为本发明的带逆止功能的重力补偿装置中去除圆柱螺旋拉伸弹簧后的结构示意图；
其中，3-中法兰盘，4-大齿距棘爪组件，5-上法兰盘，6-小齿距棘爪组件，7-棘齿杆，8-连接圆柱；
图3为本发明的带逆止功能的重力补偿装置中棘齿杆的结构示意图；
其中，74为端部挡板、小间距棘齿73大间距棘齿72、螺杆71组成；
图4为本发明的带逆止功能的重力补偿装置中去除下法兰盘、圆柱螺旋拉伸弹簧、和棘齿杆的结构示意图；
其中，3-中法兰盘，4-大齿距棘爪组件，5-上法兰盘，6-小齿距棘爪组件，8-连接圆柱；
图5是本发明的带逆止功能的重力补偿装置中中法兰盘的结构示意图；
其中，31-导向套筒；32-类圆形法兰盘；
图6是本发明的带逆止功能的重力补偿装置中中法兰盘、上法兰盘、连接圆柱三件组件的组合示意图；
其中，3-中法兰盘，5-上法兰盘，8-连接圆柱，51-连接螺栓，用于5-上法兰盘与3-中法兰盘；
图7是本发明的带逆止功能的重力补偿装置中大齿距棘爪组件结构示意图；其中，41-螺杆螺母；42-大棘爪；43-底座；
图8为本发明的带逆止功能的重力补偿装置中大齿距棘爪的结构示意图；其中，42-大棘爪；
图9为本发明的带逆止功能的重力补偿装置中小齿距棘爪组件的结构示意图；
其中，61-底座，，62-螺杆螺母，63-大棘爪；
图10为本发明的带逆止功能的重力补偿装置中小齿距棘爪的结构示意图；其中，63-大棘爪。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但这仅仅是示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。
如图1、图2、图4所示，带逆止功能的重力补偿装置由10根圆柱螺旋拉伸弹簧2和2级串联的逆止组件两部分组成，10根圆柱螺旋拉伸弹簧2按圆周排布，为并联结构，其端部通过螺杆和螺母与两个法兰盘（中法兰盘3、下法兰盘1）连接固定，可随两个法兰盘的间距大小进行自由伸缩,2级串联的逆止组件包括1个上法兰盘5、1个中法兰盘3、1个下法兰盘1、2根棘齿杆7、两个小齿距棘爪组件6、2个大齿距棘爪组件4、1件连接圆柱7组成，其中，上法兰盘5通过一件连接圆柱7和10件螺杆与中法兰盘3连接固定，2个大齿距棘爪组件4均布安装在中法兰盘3上，2个小齿距棘爪组件6均布安装在上法兰盘5上，2根棘齿杆7分别穿过大齿距棘爪组件4、小齿距棘爪组件6，并与1个下法兰盘1采用螺母连接固定。
如图3所示，棘齿杆7由端部挡板74、小间距棘齿73、大间距棘齿72、螺杆71组成，各部分为整体加工，材料为钢45#调质处理；其中端部挡板74的作用是防止该装置工作前或工作中棘齿杆7与装置意外脱离而设计的安全保护部件。其中小间距棘齿73与小齿距棘爪组件6配合使用，形成棘齿-棘爪机构；其中大间距棘齿72与大齿距棘爪组件配4合使用，形成棘齿-棘爪机构。
如图5所示，3-中法兰盘由32-法兰盘、2件31-导向圆柱孔组成；其中31-导向圆柱孔对称分布在32-法兰盘上，对应的32-法兰盘上设计有对应的通孔。31-导向圆柱孔的作用是将7-棘齿杆进行导向，使得7-棘齿杆在运动过程中保持与法兰盘的径向尺寸不发生大的窜动；
如图6所示，3-中法兰盘和5-上法兰盘之间通过10件51-螺杆螺母、1件8-连接圆柱固定成整体；5-上法兰盘的中心设计有螺纹通孔，用于连接外部的吊环螺钉等零件。3-中法兰盘和5-上法兰盘分别为4-大齿距棘爪组件和6-小齿距组件提供安装法兰，使得3套4-大齿距棘爪组件形成的逆止组件保持相对位置关系，并使得分别处于3-中法兰盘和5-上法兰盘的围绕同一7-棘齿杆的逆止组件处于同心对应。
如图7所示，1件4-大齿距棘爪组件由3件42-大棘爪、3套41-螺杆螺母和1件43-底座组成，其中3件42-大棘爪、3套41-螺杆螺母按120°圆周均布；42-大棘爪可绕41-螺杆螺母旋转。3件42-大棘爪均与7-棘齿杆接触，在棘齿杆向上运动时，大棘爪在棘齿杆的推动下自动翻转打开，从而棘齿杆可以自由运动。但当棘齿杆向下运动时，大棘齿将卡入棘齿杆的三角形棘齿中从而使得棘齿杆停止运动。
图8示出42-大棘爪示意图。大棘爪是的前端为120°圆弧状尖角、在腹部有圆形通孔。前端120°圆弧状尖角用于与棘齿杆配合形成逆止机构，可绕腹部圆形通孔转动
如图9所示，1件6-大齿距棘爪组件由3件63-大棘爪、3套62-螺杆螺母和1件61-底座组成，其中3件63-大棘爪、3套62-螺杆螺母按120°圆周均布；63-小棘爪可绕62-螺杆螺母旋转。工作原理与大棘爪机构相同。
图8示出63-小棘爪示意图。小棘爪的前端为6条宽度为30mm的锯齿形结构，在腹部有圆形通孔，尾部有翘起状压板结构。锯齿形结构用于与棘齿杆配合形成逆止机构，可绕腹部圆形通孔转动。
该装置工作前，将2件大齿距棘爪组件、2件小齿距棘爪组件的棘爪手动张开，向相反方向拉动上法兰盘（可外接吊点，比如吊挂在吊车上）和下法兰盘（可外接吊点，比如吊挂有重物），直至拉伸弹簧伸长至要求的伸长量以达到合力与外力平衡；此时将2件大齿距棘爪组件、2件小齿距棘爪组件的棘爪手动合拢与棘齿杆接触。
该装置工作时，下方重物在其它外力作用下快速向上运动，同时拉伸弹簧将快速跟随缩短，始终提供向上的拉力；当重物运动至最高点时，而呈现向下自由落体的趋势时，由于棘爪组件上的棘爪与棘齿杆抵住而导致棘齿杆无法从上法兰盘、中法兰盘中向下运动，而下法兰盘与棘齿杆式固连的，因而与下法兰盘连接的重物也无法向下运动。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，相关技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。