[发明专利]基于氮气弹簧和气浮垫的模拟失重环境装置

说明书

本发明公开了一种基于氮气弹簧和气浮垫的模拟失重环境装置，包括底板、铰链固定机构、太空铰链、配重块、气浮支撑机构和激振装置，所述铰链固定机构、气浮支撑机构和激振装置依次安装在底板上，太空铰链的一端连接铰链固定机构，太空铰链的另一端连接在配重块的一个侧面上，所述配重块的另一个侧面连接激振装置的激振杆，配重块设置在气浮支撑机构上并通过气浮支撑机构对配重块形成气浮支撑；本装置用于测量动刚度，因此橡皮绳的固有特性会影响测试结果的准确性，而本发明使用气浮装置，减少外部对于铰链动刚度的影响。

技术领域

本发明涉及太阳电池阵铰链机构动刚度试验领域，更具体的说，尤其涉及一种基于氮气弹簧和气浮垫的模拟失重环境装置。

背景技术

卫星太阳电池阵一般由若干贴有太阳电池片的基板组成，各基板之间以及太阳电池阵和星体之间通过太空铰链进行连接。为此，在太阳电池阵设计过程中需要对其进行动力学建模和仿真分析，其中准确地模拟复杂的铰链是一个重大难题。事实证明铰链的刚度对于动力学建模和仿真分析具有重大影响，为此需要在模拟失重的环境下，使用激振器激振与铰链连接的配重物块，达到共振以获得铰链的动刚度和。当前广泛应用悬挂法和气浮支撑法模拟失重环境或者低重力环境,悬挂法尽管可以模拟失重环境，但是用于悬挂的橡皮绳由于其固有特性会对太空铰链的动刚度测试产生一定程度的影响；由于该试验需要测量铰链的动刚度，在使用目前的气浮装置时，用激振器进行试验时配重物体的重心可能发生偏移，会导致模拟失重环境发生变化，同时由于铰链间的力作用在配重块上导致气浮垫需要提供的力不仅仅是重力，目前的气浮装置无法调节气浮高度以消除铰链间的作用力。

发明内容

本发明的目的在于解决上述气浮装置无法适应物体重心偏移导致的模拟失重环境变换以及无法调节高度导致忽视铰链间作用力的问题，提出了一种基于氮气弹簧和气浮垫的模拟失重环境装置，有效避免了由于铰链间的作用力对动刚度测试造成的影响，在配重块受到激振器激振时重心发生偏移时仍能保持气浮平台水平。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于氮气弹簧和气浮垫的模拟失重环境装置，包括底板、铰链固定机构、太空铰链、配重块、气浮支撑机构和激振装置，所述铰链固定机构、气浮支撑机构和激振装置依次安装在底板上，太空铰链的一端连接铰链固定机构，太空铰链的另一端连接在配重块的一个侧面上，所述配重块的另一个侧面连接激振装置的激振杆，配重块设置在气浮支撑机构上并通过气浮支撑机构对配重块形成气浮支撑；

所述铰链固定机构包括铰链安装座支撑块、铰链安装座和铰链安装法兰，所述铰链安装座支撑块的底部固定在底板上，铰链安装座固定在铰链安装座支撑块上，铰链安装法兰固定在铰链安装座的一个侧面上，被测的太空铰链的一端通过铰链安装法兰固定固定在铰链安装座上；被测的太空铰链的的另一端与配重块的一个竖直侧面通过轻质刚性杆固定连接；

所述激振装置包括激振器安装座、激振器安装座支撑块、激振器和激振杆，激振杆水平安装在激振器的输出端，激振器固定在激振器安装座上，激振器安装座固定在激振器安装座支撑块上，激振器安装座支撑块的底部固定在底板上；

所述气浮支撑装置包括氮气弹簧安装座、气浮平台、称重传感器、称重传感器底座、万向节、升降板、限位杆、气浮垫、气浮垫底座和四个氮气弹簧，所述氮气弹簧安装座固定在底板上，四个氮气弹簧的底部固定在氮气弹簧安装座上且四个氮气弹簧均匀布置在氮气弹簧安装座上，四个氮气弹簧的上端通过万向节连接升降板，称重传感器底座固定在升降板上方，称重传感器固定在称重传感器底座上方，气浮平台固定在称重传感器上方，所述气浮垫设置有至少三个，每个气浮垫均通过气浮垫底座安装在气浮平台上，配重块设置在气浮垫上方，气浮垫工作时气浮垫表面与配重块的底部形成气浮使配重块悬浮在气浮垫上方；所述限位杆环绕整个配重块的边缘设置，限位杆设置有至少四根且限位杆的底部固定在氮气弹簧安装座上。