[发明专利]一种用于卫星高精度质测的多维气浮随动系统

权利要求书

1.一种用于卫星高精度质测的多维气浮随动系统，其特征在于，包括球面气浮模块(2)，圆柱气浮模块(3)，平面气浮模块(4)，二轴回转组件(5)，上平台(6)，传力筒(7)，差分测试模块，机架(10)，气路控制系统；

球面气浮模块(2)通过上平台(6)支承被测件(1)的重量，具备三个转动自由度；圆柱气浮模块(3)作为径向支承传递径向载荷，具备移动和转动自由度；传力筒(7)设置在球面气浮模块(2)，圆柱气浮模块(3)之间；二轴回转组件(5)配合球面气浮实现任意相位力矩平衡，具备俯仰、滚转自由度；平面气浮模块(4)用于支撑二轴回转组件(5)，具备两个平移和一个转动自由度，与二轴回转组件(5)一起，配合球面气浮模块(2)实现任意相位力矩平衡；差分测试模块作为球铰力矩平衡的传力路径，实现平面内任意角度的拉压力平衡，测试两个坐标轴双向拉压力；气路控制系统模块用于给球面气浮模块(2)、圆柱气浮模块(3)、平面气浮模块(4)提供气浮轴承润滑的压缩空气；

二轴回转组件(5)包括回转内框(51)，回转外框(52)，第一轴系(53)，第二轴系(54)；圆柱气浮模块(3)通过第一轴系(53)与回转内框(51)连接，使得圆柱气浮模块(3)绕Z轴转动；回转内框(51)通过第二轴系(54)与回转外框(52)连接，使得回转内框(51)绕Y轴转动；回转外框(52)两侧通过拉压传感器(8)与传感支座(11)固定连接；

差分测试模块包括四组拉压传感器(8)、传感支座(11)及连接端子(9)，回转外框(52)两侧分别通过两组拉压传感器(8)和连接端子(9)与传感支座(11)连接，四组拉压传感器(8)呈桥式应变片布局。

2.根据权利要求1所述的一种用于卫星高精度质测的多维气浮随动系统，其特征在于，球面气浮模块(2)包括球转子(201)、下球窝(202)、节流器(203)，节流器(203)呈上下两层，阵列均布在下球窝(202)的内球面上，所有节流器(203)均指向球心，球转子(201)与下球窝(202)之间配对研磨，并且在下球窝(202)的内球面上设置有均压槽；上平台(6)、传力筒(7)分别与球转子(201)连接，偏心负载加载到上平台(6)时，上平台(6)与球转子(201)一起绕球心倾斜；压缩空气通过节流器(203)喷出，在球转子(201)与下球窝(202)之间球面形成10～50μm的均匀气膜。

3.根据权利要求2所述的一种用于卫星高精度质测的多维气浮随动系统，其特征在于，圆柱气浮模块(3)包括气浮内圈(31)，气浮外圈(32)、节流器(203)，节流器(203)呈上下多层，阵列均布在气浮外圈(32)的内圆柱面上，所有节流器(203)均指向圆柱轴线；气浮内圈(31)安装在气浮外圈(32)内，气浮内圈(31)与传力筒(7)端部连接，气浮外圈(32)两侧通过第一轴系(53)与回转内框(51)连接；在气浮作用下，气浮内圈(31)，气浮外圈(32)形成圆柱副关节，二者相对转动和沿轴向移动。

4.根据权利要求3所述的一种用于卫星高精度质测的多维气浮随动系统，其特征在于，平面气浮模块(4)包括气垫(41)、螺纹调节机构(42)、气浮支架(43)；气垫(41)通过螺纹调节机构(42)连接到回转外框(52)上，气浮支架(43)与机架(10)固连，压缩空气从气垫(41)小孔喷出，在气垫(41)与气浮支架(43)之间形成气膜，用于承载圆柱气浮模块(3)和二轴回转组件(5)，满足YZ平面内自适应运动。