[发明专利]用于目标特性地面模拟试验的运动模拟器

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种用于目标特性地面模拟试验的运动模拟器。本发明特别用于高真空、深冷环境下工作的运动模拟机构，属于运动模拟器领域。

【背景技术】

在目标特性地面模拟试验系统中，试验舱为高真空、深冷环境的密封舱体，试验目标要求获得目标不同飞行状态下的测试参数结果，为了避免手动调节需要打开舱体大门破坏真空环境这一问题，设计一种用于该试验的运动模拟器，用于不同工况的一次连续试验完成，以节省液氮消耗，缩短试验周期、减少实验误差。

运动模拟器承载载荷较大，需要有良好的刚度和强度。同时需要考虑真空、低温的转动性能，消除背景辐射影响，因此结构一般较复杂，同时，由于对真空试验环境洁净等级的要求，运动模拟器需要应用无污染的润滑方式。

运动模拟器多根据空间环境设备大小、试件质量、尺寸、试验规范要求进行特殊设计。运动模拟器没有统一的技术规范，目前国内外的运动模拟器结构有以下几种：单轴式结构，弓形式结构，半弓形结构，双十字形运动模拟器，均为不大于两自由度的运动模拟，其运动原理基本上为不同轴向独自转动。

由于工作环境、试验要求等多方面条件的限制，要求设计的运动模拟器需要满足如下条件：

(1)运动模拟器对试件的遮挡和辐射影响尽量小

(2)运动模拟器不对试验舱环境引入污染源，能在高真空、低温下正常工作

(3)传动机构能够准确实现目标运动轨迹，并记录反馈给计算机控制系统。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种用于目标特性地面模拟试验的运动模拟器。本发明要解决的问题是，在压强＜10^-4Pa、温度＜100K的冷黑环境下，运动模拟器能正常工作，模拟试件目标不同工况的飞行状态，并进行精确记录，同时不对试验环境引入污染源。

该运动模拟器由以下几部分组成。

运动机构，目标(1)在地面模拟试验中的不同姿态、不同角度的运动状态，由不同运动机构实现，包括平面四杆机构，内啮合不完全齿轮机构和对称轴直接旋转机构三部分分别完成相应周向运动。其中平面四杆机构包括曲柄(10)、连杆(11)、摇杆(12)。内啮合不完全齿轮机构包括主动轮(15)、主动轮与摇杆连接平台(7)、从动轮(14)、从动轮支撑平台(6)、支撑导轨副(13)；对称轴自旋机构由电动机、目标支撑支架(3)、绕轴旋转机构(2)组成。

支撑系统由不同运动机构的可拆卸平台组成，分别位于每个分立运动机构连接部分，包括对称轴自旋机构支撑下平台(4)，内啮合不完全齿轮机构支撑上平台(5)，内啮合不完全齿轮机构支撑下平台(8)，平面四杆机构支撑上平台(9)。不同运动机构间上下两平台配合，由螺栓固定，并保证整体重心位于四个螺栓组成的平面内。第一级运动机构的支撑下平台运动轨迹，通过固联在一起的下一个运动机构的支撑上平台，将运动传递给下一个运动机构。每个分立运动机构间采用可更换的支撑系统底座，每个分立运动机构间的各种初始状态由该机构的支撑系统的上平台决定。

辅助系统由固定和可活动热沉，以及相应的液氮供应系统组成，在被测目标底部安装固定热沉，整个运动模拟系统置于热沉保护之内，从而屏蔽运动模拟机构对被测目标的热辐射，在运动机构外侧安装活动热沉，防止侧向热辐射对测量的影响。

测控系统包括压力传感器、信号传输线、计算机和一套系统测控软件。压力位置传感器用于测量并输出运动模拟器运动状态，通过信号传输线路传递到计算机，测控软件根据预先给定的程序进行比较判断，给出下一步工作指令，驱动步进电机工作。

本发明的用于目标特性地面模拟试验的运动模拟器具有的优点和积极效果在于：(1)采用了平面四杆机构的曲柄连杆运动形式，减小了运动设备的体积，同时可根据相应的运动范围对平面四杆机构的几何尺寸进行相应调节；(2)不同运动机构间安装平台可拆卸，目标相对初始位置仅决定于对称轴自旋机构的支撑下平台，其变化不影响其它运动机构；(3)屏蔽辐射的热沉结构分为固定和可活动两种，在保证干扰辐射被全部屏蔽的同时，节省热沉结构和液氮用量；(4)采用内啮合不完全齿轮机构，实现了目标在轴向的停歇运动，同时可根据不同的运动特性进行调节；(5)根据用户需要，选择安装不同运动部分机构，实现不同自由度旋转运动。

【附图说明】

图1运动模拟器的运动原理图

图2运动模拟器的三维建模前视视图

图3运动模拟器的三维建模上视视图

【具体实施方法】

下面结合附图对本发明进一步说明。