[发明专利]一种用于星球探测车测试的电磁式减重装置

说明书

技术领域

本发明涉及航天测试设备，具体涉及一种用于星球探测车测试的电磁式减重装置。

背景技术

自1957年前苏联发射第一颗人造卫星以来，人类探索宇宙空间的步伐从未停止，随着科技的发展，探索星球特别是近地星球越来越受到关注，因此星球探测车应运而生。探测车是一种在太空探索中用于星球表面移动的车辆，目前人类已成功向月球、火星发射了探测车。

由于探测车工作环境的重力加速度通常小于地球上重力加速度，因此在探测车升空前对其性能进行测试时，通常需要对其减重。例如月球重力为地球重力的1/6，在地面对月球车做测试实验时，需利用减重装置抵消5/6倍重力后，使其行走于类似月表地形的测试地面，以模拟探测车在月球的工作状态。目前常用的减重方案包括机械吊装、气喷、水浮等。

机械吊装采用吊车或气球等装置对测试车辆产生垂向拉力，从而抵消部分重力。吊车的运动需依靠复杂的控制系统实现，不仅增加了成本，且可靠性和安全性都较低。气球是依靠不同气体的密度差产生浮力，因此无法在真空环境中进行试验。

气喷减重依靠高速气体与地面间压力产生向上的升力，实现减重，这种方案对地面平整度要求较高，而探测车测试地面为模拟星球环境，通常地形较为复杂，且气喷会破坏真空环境，因此该方案应用受到很大的限制。

水浮是在水中进行测试，利用水的浮力平衡部分重力，从而达到减重的目的，这种方案要求探测车有良好的密封性。由于测试环境在水下，因此同样无法完成真空实验。

由上可知，传统减重方案由于各种原因限制，不能真实模拟星球环境。

发明内容

鉴于现有技术的缺点，本发明的目的是设计一种新型的星球探测车减重装置，能在真空状态下，对工作于任意复杂地形条件下的测试车辆起到减重作用。

本发明目的可通过如下手段实现：

用于星球探测车测试的电磁式减重装置，由固定于测试环境顶部的铁磁平面100和设置在铁磁平面100与被测星球探测车200间的重力减重机构组成;所述重力减重机构为一直线感应电机,构成电机定子的电枢绕组311套置于电机动子320外;电机定子310的上端置有电磁铁312;电机动子320的下端通过万向联轴节321与被测星球探测车200相联接。

所述直线电机为电枢绕组和金属杆构成，所述电机定子为电枢绕组，所述电机动子为金属杆。

电枢绕组与金属杆分别构成直线感应电机定子和动子，当定子中通以三相交流电时会产生移动磁场，移动磁场切割动子，在动子中感生电流，磁场与电流相互作用，产生牵引力。该牵引力通过动子下端的万向连接关节作用于被测探测车，从而达到减重的目的。万向连接关节可以保证探测车在任何地形条件下运动时，动子始终与水平面垂直，牵引力始终沿重力方向。

定子与上端的电磁铁相连接，通过控制系统调节电磁铁中电流大小，从而保证电磁铁与顶部水平铁磁平面间始终保持恒定气隙。电磁铁所提供的电磁吸力用以平衡定子、电磁铁重力以及动子对定子的反作用力。直线电机定子上端部与电磁铁相连接，电磁铁与固定于测试环境顶部的铁磁平面间产生吸力，从而抵消定子重力。

通过调节电枢绕组中电流频率可以控制牵引力大小。为保证测试车辆与地面间保持接触，牵引力应始终小于车辆重力，即电机一直处于启动状态。在直线电机选择方面，为了抵消电机法向力，可以选择管型直线感应电机，也可选择双边直线感应电机。

当测试车辆在非平整地形上运动时，动子会随探测车发生上下移动，由于动子长度远大于定子，电机端部效应不会对牵引力造成影响，因此可保持牵引力恒定。且该系统与外界无任何接触，不受任何与测试无关的外力影响，可保证测试结果的准确性。因为电磁场传播不需要介质，测试可在真空中进行。

综上所述，通过合理配置参数，本发明装置能在星球探测车测试过程中实现电磁减重，从而解决现有减重方案存在的各种缺陷。

附图说明：

附图1为本发明装置的示意图。

附图2为直线电机二维结构示意图。

附图3为给定结构参数下电机示意图。

附图4为附图3所示参数下本发明装置所提供减重力随电流频率变化实验曲线。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的结构作进一步的详述。