基于等离子推进驱动的大范围气浮平动装置制造方法
【专利摘要】一种基于等离子推进驱动的大范围气浮平动装置，属于航空航天方向地面物理仿真和空间姿态调节领域。所述气浮平动装置主要用于装置在气浮环境中二维平面上实现平动，包括等离子体驱动器、平动台体、测量机构、控制器、电能转换装置五个部分。平面光栅传感器实时测量当前姿态信号发送给控制器，控制器经过计算将控制量发送给各个等离子体推进器，等离子体推进器部分作为执行机构，从而实现平动台体部分在二维平面上X、Y、Rz三个自由度的任意运动。本发明具有系统载荷比高、效率高、工作时间长的优点。
【专利说明】基于等离子推进驱动的大范围气浮平动装置
【技术领域】
[0001]本发明属于航空航天方向地面物理仿真和空间姿态调节领域，涉及一种应用等离子体推进器驱动的大范围气浮平动装置。
【背景技术】
[0002]在当今航空航天领域中，航天器或地面仿真装备的姿态调节方面普遍采用传统的喷气式方法进行实现。传统的喷气式方法需要携带气缸，利用喷射气缸中的气体实现姿态的调节，但是气缸中的气体是有限的，并且气体密度小、占用空间大，且喷气式方法出力较小。但等离子体推进器则是利用激光束辐照靶面产生超高音速喷射的等离子体产生推力，在大气层中可利用空气作为介质、在太空中选用合适的推进剂作为介质。这样，在大气层中，等离子体推进器就可直接吸收外界空气而省略了气缸；在太空中，等离子体推进器可携带密度远大于空气的推进剂作为介质。并且，等离子体推进器所产生的推力远大于喷气式推进器，且由于电能的充足，等离子体推进器可以长时间工作。所以，如何设计一个应用等离子体推进器驱动的装置就成为了航空航天领域的重中之重。
[0003]经查验相关文献，200720173799.X中公开了一种以高压气源作为动力的两自由度气浮台，气浮和执行机构都使用高压气瓶内的气体，导致仿真时间很短，无法满足航天器长时间仿真的需要。
[0004]200410009086.7公开了一种刚体空间位姿测量装置及其测量方法，采用拉线式编码器实现一种接触式的刚体空间位置姿态的测量，该测量方式无疑给系统带来了不必要的干扰，影响了模拟仿真的质量。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于克服现有技术中的不足，提供一种推力大、效率高、工作时间长的基于等离子推进驱动的大范围气浮平动装置，主要用于装置在气浮环境中二维平面上实现平动。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种基于等离子推进驱动的大范围气浮平动装置，包括等离子体驱动器、平动台体、测量机构、控制器、电能转换装置五个部分，其中:
[0008]所述等离子体驱动器为八个，由激光器、固体靶面、等离子体存储器组成，通过控制不同推进器喷射等离子体、喷射等离子体速度大小，从而实现台体二维平面上X、Y、Rz三个自由度的任意运动；
[0009]所述平动台体为矩形刚性台体，在平动台体的四边上沿中心对称摆放八个等离子体推进器；
[0010]所述测量机构由平面光栅传感器和通信电路组成，平面光栅传感器用于测量平动台体三个自由度的信息，并将信息通过通信电路传递给控制器；
[0011]所述控制器用于接收测量机构测得的台体平面上三个自由度的信息，并发送计算后的控制指令给各个等离子体驱动器；
[0012]所述电能转换装置为太阳能转电能的装置，其负责给等离子体驱动器、测量机构以及控制器提供长时间供电。
[0013]平面光栅传感器实时测量当前姿态信号发送给控制器，控制器经过计算将控制量发送给各个等离子体推进器，等离子体推进器部分作为执行机构，从而实现平动台体部分在二维平面上X、Y、Rz三个自由度的任意运动。
[0014]本发明具有以下优点:
[0015]1、系统载荷比高
[0016]装置采用等离子体推进器进行驱动，单位体积推进剂所产生的推力大。
[0017]2、体积小
[0018]装置采用等离子体推进器进行驱动，在相同效率情况下，推进器装置体积小。
[0019]3、工作时间长
[0020]装置采用等离子体推进器进行驱动，电能转换装置供电，实现了装置长时间的工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明基于等离子体推进器驱动的大范围气浮平动装置的结构简图。【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限如此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0023]如图1所示，本发明提供的基于等离子推进驱动的大范围气浮平动装置包括等离子体驱动器1、平动台体2、测量机构、控制器4、电能转换装置5五个部分。
[0024]在平动台体2上，沿中心对称在四边摆放八个等离子体推进器I作为执行机构，即:上边摆放第一等离子体推进器1-1、第二等离子体推进器1-2，右边摆放第三等离子体推进器1-3、第四等离子体推进器1-4，下边摆放第五等离子体推进器1-5、第六等离子体推进器1-6，左边摆放第七等离子体推进器1-7、第八等离子体推进器1-8。测量机构由平面光栅传感器3和通信电路组成，平面光栅传感器3用于测量平动台体2三个自由度的信息，并将信息通过通信电路传递给控制器4，再由控制器4发送控制指令给各个等离子体推进器
I。其中，X向正向的运动由第一等离子体推进器1-1、第二等离子体推进器1-2实现，X向负向的运动由第五等离子体推进器1-5、第六等离子体推进器1-6实现，Y向正向的运动由第七等离子体推进器1-7、第八等离子体推进器1-8实现，Y向负向的运动由第三等离子体推进器1-3、第四等离子体推进器1-4实现，Rz向正向的运动由第二等离子体推进器1-2、第六等离子体推进器1-6、第四等离子体推进器1-4、第八等离子体推进器1-8实现，Rz向负向的运动由第一等离子体推进器1-1、第五等离子体推进器1-5、第七等离子体推进器1-7、第三等离子体推进器1-3实现。这样就实现了平动台体在二维平面上X、Y、Rz三个自由度的自由运动。并且，由电能转换装置5将太阳能转化为电能，从而实现了装置长时间的工作。
【权利要求】
1.一种基于等离子推进驱动的大范围气浮平动装置，其特征在于所述气浮平动装置包括等离子体驱动器、平动台体、测量机构、控制器、电能转换装置五个部分，其中: 所述等离子体驱动器为八个； 所述平动台体的四边上沿中心对称摆放有八个等离子体推进器； 所述测量机构由平面光栅传感器和通信电路组成，平面光栅传感器用于测量平动台体三个自由度的信息，并将信息通过通信电路传递给控制器； 所述控制器用于接收测量机构测得的台体平面上三个自由度的信息，并发送计算后的控制指令给各个等离子体驱动器； 所述电能转换装置负责给等离子体驱动器、测量机构以及控制器提供长时间供电。
2.根据权利要求1所述的基于等离子推进驱动的大范围气浮平动装置，其特征在于所述等离子体驱动器由激光器、固体靶面、等离子体存储器组成。
3.根据权利要求1所述的基于等离子推进驱动的大范围气浮平动装置，其特征在于所述平动台体为矩形刚性台体。
4.根据权利要求1所述的基于等离子推进驱动的大范围气浮平动装置，其特征在于所述电能转换装置为太阳能转电能的装置。
【文档编号】G05B17/02GK104002996SQ201410277197
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】刘杨, 陈震宇, 陈兴林, 李宗哲, 刘启循, 李欣 申请人:哈尔滨工业大学