航天器地面仿真用三轴微干扰力矩运动模拟装置的利记博彩app

本发明涉及航天器地面仿真技术领域，尤其涉及航天器地面仿真用三轴微干扰力矩运动模拟装置。

背景技术：
以下对本发明的相关技术背景进行说明，但这些说明并不一定构成本发明的现有技术。三轴气浮台是航天器姿态控制系统全物理仿真的关键装置，用于在全物理仿真实验中检验卫星控制系统的性能，是空间飞行器研制过程中的重要手段和方法。通常三轴气浮台基于球轴承构建，球轴承依靠压缩空气形成高压气膜将模拟台体浮起，模拟卫星外太空中微干扰力矩的运行环境。这种结构的缺点是：不能使用通常的测量方式进行角度的测量，比如感应同步器、光电码盘、光栅等，因此测量一直是困扰其提高精度的瓶颈；球轴承两个自由度的回转范围很小；不能使用通常的电机来驱动其运转，只能使用喷气、飞轮等方式。

技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种航天器地面仿真用三轴微干扰力矩运动模拟装置，能够实现大范围回转，便于测量航天器运行角度信息，并且可以使用电机进行运行控制，仿真结果准确性和精确性好，便于操作。根据本发明的航天器地面仿真用三轴微干扰力矩运动模拟装置，包括：基座、外环和外环轴承副、中环和中环轴承副、内环轴承副和仪表平台；其中，外环轴承副、中环轴承副和内环轴承副为气浮轴承；外环通过外环轴承副转动地设置在基座上，外环的转动轴与基座的上侧面垂直；中环通过中环轴承副转动地设置在外环上，中环的转动轴与基座的上表面平行；内环轴承副的一端设置在中环上、另一端与仪表平台连接，内环轴承副的转动轴与中环的转动轴垂直；仪表平台能够在内环轴承副的驱动作用下围绕内环轴承副的转动轴转动。优选地，内环轴承副包括内环轴承和内环轴；内环轴承的外圈固定地设置在中环上，内环轴承的轴向与中环的转动轴垂直；内环轴固定在内环轴承的内圈，内环轴的一端与内环轴承连接，另一端与仪表平台连接。优选地，内环轴承副进一步包括：设置在内环轴和仪表平台之间的加长内环轴；加长内环轴的一端与内环轴的另一端连接，加长内环轴的另一端与仪表平台连接。优选地，内环轴承副包括：内环轴承和内环轴；其中，内环轴承的外圈固定地设置在中环上，内环轴承的轴向与中环的转动轴垂直；内环轴设置在内环轴承的内圈，内环轴的两端分别通过一个内环轴承与中环连接；仪表平台可拆卸地设置在内环轴上。优选地，仪表平台具有开头朝下的凹腔，外环、中环嵌含在凹腔内。优选地，仪表平台上设置有网格状结构，用于安装载荷。优选地，运动模拟装置进一步包括：设置在内环轴承副和仪表平台之间的内环；内环的一侧与所述内环轴承副的另一端固定连接，仪表平台固定地设置在内环的另一侧。优选地，外环为开口朝上的弧型或∪型框架，或者外环为开口朝上的曲面型结构。优选地，外环的开口内侧设置有两个中环轴承副，两个中环轴承副关于外环的转动轴对称，中环轴承副的轴向与基座的上表面平行；中环设置在外环的开口内，中环的两端分别通过一个中环轴承副与外环连接。优选地，外环的边缘设置有两个中环轴承副，两个中环轴承副关于外环的转动轴对称，中环轴承副的轴向与基座的上表面平行；中环为套设在中环外侧的弧型框架或∪型框架或曲面型结构，中环内侧的两端分别通过一个中环轴承副与外环连接。根据本发明的航天器地面仿真用三轴微干扰力矩运动模拟装置包括：基座、外环和外环轴承副、中环和中环轴承副、内环轴承副和仪表平台。与现有技术中采用气浮球轴承相比，本发明的外环轴承副、中环轴承副和内环轴承副均采用气浮轴承，能够有效降低运动模拟装置的研制难度，并且可以使用电机进行驱动控制、可以使用常规光栅和感应同步器等常规的角度测量装置测量航天器的运行角度信息，仿真结果准确性和精确性好，便于操作；通过外环和外环轴承副、中环和中环轴承副以及内环轴承副模拟三轴微干扰力矩，能够提高运动模拟装置的回转范围，实现大范围三轴微干扰力矩的仿真模拟。附图说明通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：图1是根据本发明的航天器地面仿真用三轴微干扰力矩运动模拟装置示意图；图2时本发明优选实施例中气浮轴承的结构示意图。具体实施方式下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。为了解决现有技术中存在的问题，本发明采用气浮轴承替代现有三轴气浮台中的气浮球轴承，并且通过外环和外环轴承副、中环和中环轴承副以及内环轴承副模拟三轴微干扰力矩。下面参照附图1对本发明的航天器地面仿真用三轴微干扰力矩运动模拟装置进行详细说明。参见图1，根据本发明的航天器地面仿真用三轴微干扰力矩运动模拟装置包括：基座10、外环30和外环轴承副20、中环50和中环轴承副40、内环轴承副60和仪表平台80。外环30通过外环轴承副20转动地设置在基座10上，外环30的转动轴与基座10的上侧面垂直。中环50通过中环轴承副40转动地设置在外环30上，中环50的转动轴与基座10的上表面平行。内环轴承副60的一端设置在中环50上、另一端与仪表平台80连接，内环轴承副60的转动轴与中环50的转动轴垂直。仪表平台80能够在内环轴承副60的驱动作用下围绕内环轴承副60的转动轴转动。外环30和外环轴承副20、中环50和中环轴承副40以及内环轴承副60模拟可以分别模拟三个轴向的微干扰力矩，转动范围大，与气浮球轴承两个自由度的小回转范围相比，本发明能够显著提高运动模拟装置的回转范围，实现大范围三轴微干扰力矩的仿真模拟。常规的光栅和感应同步器等角度测量装置需要安装在转动轴上，否则无法进行测量，而气浮球轴承是使用喷气、飞轮等方式驱动转动的，没有转动轴，因此无法使用常规的角度测量装置测量航天器的运行角度信息。本发明的外环轴承副20、中环轴承副40和内环轴承副60均采用气浮轴承，从而能够避免采用气浮球轴承带来的缺陷，提高测量结果的准确性和精确性，并且操作简便。在本发明的一些优选实施例中，气浮轴承带有锥形气腔，锥形气腔上侧为进气口、下侧为出气口，上侧进气口的半径小于下侧出气口的半径。与环面节流的轴承相比，带有锥形气腔的气浮轴承在较高的供气压力和较大的气膜厚度条件下可以保持较高的压力，提高气浮轴承的支撑稳定性。如图2所示。气浮轴承的气膜内空气流速可以满足如下关系：式中，r0为供气孔的半径，单位为mm；r1为锥形气腔下侧出气口的半径，单位为mm；r2为气浮轴承的半径，单位为mm；H为气膜厚度，单位为mm；h0为锥形气腔的厚度，单位为mm；p为气膜压力，单位为Pa；μ为气体的动力粘度，单位为Pa·s；β为修正系数。按照公式1确定气浮轴承的气膜内空气流速，能够使气膜内的气流均匀，提高气浮轴承的支撑稳定性。优选地，当β＝0.3～0.7时，气膜内的气流对气浮轴承的支撑稳定性更好。由于是要模拟微干扰力矩对航天器运行角度信息的影响时，因此对航天器运行角度信息的测量必须准确，否则无法精确地进行仿真模拟。气浮球轴承的结构使得其姿态测量的难度较大，为了获得较高的姿态控制效果，气浮球轴承本身的研发成本也较高。本发明采用气浮轴承替代气浮球轴承，能够显著降低研发成本和运动模拟装置的仿真成本。内环轴承副60可以设置在中环50上，在图1示出的优选实施例中，内环轴承副60包括：内环轴承(图中未示出)和内环轴(图中未示出)。内环轴承的外圈固定地设置在中环50上，内环轴承的轴向与中环50的转动轴垂直；内环轴固定在内环轴承的内圈，内环轴的一端与内环轴承连接，另一端与仪表平台80连接。内环轴转动过程中，能够驱动仪表平台80围绕内环轴承副60的转动轴转动，理论上这种结构可以实现360°范围内的转动。优选地，内环轴承副60可以进一步包括：加长内环轴70。加长内环轴70设置在内环轴和仪表平台80之间，其一端与内环轴的另一端连接，另一端与仪表平台80连接。在内环轴和仪表平台80之间设置加长内环轴70，能够增加中环50和仪表平台80之间的间隙，从而便于安装载荷。此外，增加中环50和仪表平台80之间的间隙也能够防止仪表平台80转动过程中与外环30或中环50碰撞，降低设备损坏，并提高运动模拟装置的仿真精度。当然，内环轴承副60也可以套设在中环50的外侧。比如，内环轴承副60包括：内环轴承(图中未示出)和内环轴(图中未示出)。内环轴承的外圈固定地设置在中环50上，内环轴承的轴向与中环50的转动轴垂直。内环轴设置在内环轴承的内圈，内环轴的两端分别通过一个内环轴承与中环50连接。仪表平台80可拆卸地设置在内环轴上。本领域技术人员也可以根据实际情况选择其他方式将内环轴承副60与中环50连接，本发明对此不做具体限定，只要内环轴承副60能够与中环50连接、并且内环轴承副60的转动轴与中环50的转动轴垂直即可。在本发明的一些实施例中，仪表平台80具有开头朝下的凹腔，外环30、中环50嵌含在该凹腔内，从而使本发明的运动模拟装置结构更紧凑。仪表平台80上还可以设置有网格状结构(图中未示出)，用于安装载荷。在图1示出的实施例中，仪表平台80通过加长内环轴70直接与内环轴承副60连接。实际应用过程中，也可以在内环轴承副60和仪表平台80之间设置内环(图中未示出)。内环的一侧与内环轴承副60的另一端固定连接，仪表平台80固定地设置在内环的另一侧。以图1中的实施例为例，可以在加长内环轴70和仪表平台80之间设置圆形或方形平板作为内环，内环平面与加长内环轴70垂直。设置内环可以增加内环轴承副60和仪表平台80之间的连接强度和稳定性，提高内环轴承副60姿态控制的精度。本领域技术人员可以将中环50设置在外环30的内部。为了尽量增大中环50的转动范围，可以将外环30设置为开口朝上的弧型或∪型框架，或者将外环30设置为开口朝上的曲面型结构。在图1示出的实施例中，中环50可以设置在外环30的内部，外环30设置为开口朝上的∪型框架。进一步优选地，外环30的开口内侧设置有两个中环轴承副40，两个中环轴承副关于外环30的转动轴对称，中环轴承副40的轴向与基座10的上表面平行；中环50设置在外环30的开口内，中环50的两端分别通过一个中环轴承副40与外环30连接。本领域技术人员也可以将中环50套设在外环30的外部。例如，外环30的边缘设置有两个中环轴承副，这两个中环轴承副关于外环30的转动轴对称，并且这两个中环轴承副的轴向与基座10的上表面平行。为了尽量增加中环50的转动范围，可以将中环50设置为套设在外环30外侧的弧型框架或∪型框架或曲面型结构，中环50内侧的两端分别通过一个中环轴承副与外环30连接。与现有技术相比，本发明能够有效降低运动模拟装置的研制难度；可以使用电机进行驱动控制、使用常规光栅和感应同步器等角度测量装置测量航天器的运行角度信息，仿真结果准确性和精确性好，便于操作；能够提高运动模拟装置的回转范围，实现大范围三轴微干扰力矩的仿真模拟。虽然参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做出各种改变。