[发明专利]一种结合刀式凸轮恒力弹簧和气浮止推轴承的三维零重力模拟装置

说明书

一种结合刀式凸轮恒力弹簧和气浮止推轴承的三维零重力模拟装置，涉及一种三维零重力模拟装置。为了解决现有的空间微重力模拟方法和装置存在摩擦或阻力、紊流影响飞行器微重力模拟的精度的问题。本发明的平面气足与气浮托板之间能够形成气膜；外壳设置在平面气足上，两个水平弹簧对称设置在外壳的内侧壁上；两个刀形凸轮一端分别通过铰接件对称设置在外壳的内侧壁上，两个刀形凸轮的另一端或者中部通过铰链连和连接件连接两个水平弹簧；承载主轴连接滚轮臂，滚轮臂的两端分别设有滚轮，两个滚轮分别接触两个刀形凸轮的弓背部，竖直主弹簧套在承载主轴上，且竖直主弹簧的两端分别顶住滚轮臂和弹簧隔板。本发明适用于飞行器三维零重力模拟试验。

技术领域

本发明涉及一种三维零重力模拟装置。

背景技术

由于空间实验耗资巨大，因而一般在空间飞行器实验前，为了保证升空后的各种设备正常工作，并达到所要求的性能指标，在升空前要在地面进行大量的预先研究。空间微重力模拟是随着空间技术的发展而出现的一个新领域，随之成为各空间大国相继关注的主要技术之一，经过几十年的发展，相续出现了落塔法、悬吊法、水浮法和气浮法等，微重力实验。

落塔法不仅造价昂贵，且空间飞行器的尺寸受到限制，通用性差，更为关键的是单次微重力实验时间过短从而造成对于飞行器的各种设备的性能指标无法较好考核。

水浮法的优点为可以实现三维空间的微重力试验，且试验时间不受限制。其缺点为容易受水的阻力和紊流的影响，影响了飞行器的模拟精度，且飞行器原型样机不能直接放在水中，须做专门防水处理。而且维护成本非常高，同时要求试验期间的密封性非常好。广泛使用。

悬吊法支撑绳索的析架机构复杂，占地空间大，水平运动摩擦大，严重影响试验精度。气浮法只能模拟平面的微低重力，无法进行空间三维零重力模拟。

发明内容

本发明为了解决现有的空间微重力模拟方法和装置存在摩擦或阻力、紊流影响飞行器微重力模拟的精度的问题和飞行器的处理和维护成本高的问题。

一种结合刀式凸轮恒力弹簧和气浮止推轴承的三维零重力模拟装置，包括：正负刚度组合弹簧组件、平面气足和气浮托板；

平面气足中心设有气足板通孔，气浮托板中心设有托板通孔；平面气足上设有若干个节流孔，且平面气足内设有气腔，供气后，压缩气体从节流孔中流出，在平面气足与气浮托板之间形成气膜，平面气足与气浮托板配合工作；

正负刚度组合弹簧组件包括外壳、两个水平弹簧、两个刀形凸轮、竖直主弹簧和承载主轴；外壳设置在平面气足上，外壳内部与平面气足构成内部腔体；外壳内部设置一个弹簧隔板，弹簧隔板将内部腔体分隔为上部腔体和下部腔体；两个水平弹簧对称设置在上部腔体内部、外壳的内侧壁上，两个水平弹簧相对的端头上分别设置连接件；

两个刀形凸轮的一端分别通过铰接件对称设置在外壳的内侧壁上，两个刀形凸轮的另一端或者中部通过铰链连接到连接件上；

承载主轴的一端连接到滚轮臂的中部，滚轮臂的两端分别设有滚轮，两个滚轮分别接触两个刀形凸轮的弓背部，能够沿着刀形凸轮的弓背部滚动；弹簧隔板上设有隔板通孔；竖直主弹簧套在承载主轴上，且竖直主弹簧的两端分别顶住滚轮臂和弹簧隔板，即竖直主弹簧位于滚轮臂和弹簧隔板之间；竖直主弹簧有一个初始压缩量；承载主轴的另一端从隔板通孔、气足板通孔和托板通孔伸出。

进一步地，所述平面气足上设有8个节流孔。

进一步地，所述节流孔的直径为0.2mm。

进一步地，所述的平面气足供入压缩气体的压力为0.3MPa～0.6MPa。

进一步地，所述的气足板通孔的直径小于托板通孔的直径。所述的气足板通孔的直径为40mm。所述的托板通孔的直径为100mm。

本发明具有以下有益效果：