[发明专利]一种空间定点转动的动力学模拟装置

说明书

本发明公开了一种空间定点转动的动力学模拟装置，涉及力学和机械技术领域。本发明包括固定机构、功能机构、支撑轴机构和承载机构，固定机构上方固定安装有支撑轴机构，支撑轴机构上方固定安装有承载机构，且支撑轴机构一面固定安装有功能机构。本发明通过设置支撑轴等，轴的端部开孔由高压气体形成薄气膜，托起气浮台，可实现飞行器动力学模拟，以模拟飞行器空间失重环境下的姿态运动状态，然后可以进行姿态控制动力学试验。通过设置电控磁体等，设计两个磁体，可以做到小体积和低重量，尤其是基于互斥磁力产生轴承结构间隙，代替气膜将平台托起，没有气体涌出，适合工作于真空罐中。

技术领域

本发明属于力学及机械技术领域，特别是涉及一种空间定点转动的动力学模拟装置。

背景技术

工程中刚体的定点转动多发生于绕相交轴转动的场合，如研磨机、雷达天线、三轴模拟平台、机械臂等，可用动量矩定理或欧拉动力学方程建立运动方程并求解。陀螺的近似理论不仅能用于研究陀螺仪的工作原理、原理误差及误差补偿问题，还可用于研究转子系统中的陀螺效应。对于自由运动的抛射体、航空器、航海器、航天器甚至天体，定点运动理论是研究它的绕质心和姿态运动的重要工具，如炮弹出膛后，为防止翻筋斗，使炮弹绕对称轴高速自旋，用倒立的自旋陀螺的稳定性条件可确定炮弹自选角速度的下限，并据此设计膛线。若刚体在运动过程中始终有一个点保持不动(这个点可以是刚体上的，也可以不是刚体上的),这种运动就叫做刚体的定点转动。刚体作定点转动时有三个自由度。常用欧拉角作为描写刚体定点转动的动力学变量，这时刚体的定点转动就是进动,章动和自转三部分的叠加。在航天飞行器姿态控制地面模拟实验中，往往需要模拟空间失重环境下的姿态运动，实验装置主要有三轴机械电动转台和气浮台，其中机械电动转台是一种可以提供参考数据的测试设备，不能模拟飞行器实物动力学过程；气浮台的核心器件是一种球轴承，轴的端部开孔由高压气体形成薄气膜，托起气浮台，可以实现飞行器动力学模拟，但是在空间飞行器姿态控制地面模拟试验中，需要构建特种装置及环境，用以等效于姿态运动的空间环境，比如：失重、无空气，造价及试验费用高昂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间定点转动的动力学模拟装置，以解决了现有的问题：但是在空间飞行器姿态控制地面模拟试验中，需要构建特种装置及环境，用以等效于姿态运动的空间环境，比如：失重、无空气，造价及试验费用高昂。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种空间定点转动的动力学模拟装置，包括固定机构、功能机构、支撑轴机构和承载机构，所述固定机构上方固定安装有支撑轴机构，所述支撑轴机构上方固定安装有承载机构，且所述支撑轴机构一面固定安装有功能机构。

进一步地，所述固定机构包括若干个支撑垫、底座、和支撑柱，若干个所述支撑垫上方固定安装有底座，所述底座上方固定安装有支撑柱。

进一步地，所述支撑轴机构包括支撑轴、永磁体和滑动轴承，所述支撑轴上方固定安装有滑动轴承，所述滑动轴承一面固定安装有永磁体。

进一步地，所述功能机构包括南极电控磁体、北极电控磁体和装置开关按键，远离所述装置开关按键一侧固定安装有南极电控磁体，所诉南极电控磁体上方固定安装有北极电控磁体。

进一步地，所述承载机构包括试验件承载装置，姿态控制器和姿态敏感器，远离所诉姿态控制器一侧固定安装有姿态敏感器，远离所述姿态敏感器上方固定安装有试验件承载装置。

进一步地，所述固定机构上方固定安装有支撑轴，所述支撑轴一面固定安装有南极电控磁体，远离所述南极电控磁体上方固定安装有滑动轴承，所述滑动轴承固定安装有试验件承载装置，远离所述试验件承载装置下方固定安装有装置开关按键。

进一步地，所述支撑垫、底座、和支撑柱的材质均为金属材质。

进一步地，所述支撑垫与底座紧密贴合，且所述支撑垫与底座焊接连接。