[发明专利]一种实现杜瓦万向稳定的无动力方法及相应的装置

权利要求书

1.一种实现杜瓦万向稳定的无动力的方法，其特征在于：

①基于先减振后稳定的思路利用杜瓦及其载体的重心发生偏离时形成的扭矩阻碍状态的改变，并引入流体控制动态增加回归扭矩，再结合分级阻尼系数调节系统稳定性；

②采用类同心球体结构，杜瓦固定于内部球体，所述的球体通过非对称分布的滚动滑轮与不封闭的球形舱体连接，利用重力及其转换动力控制内部球体的旋转，从而在运动状态下无动力实现杜瓦的万向稳定。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于在固定杜瓦的内部球体和不封闭的球形舱体之间添加流体，利用其流动性和粘稠度，动态增加回归扭矩，并减弱稳定过程中的振荡。

3.按权利要求1所述的方法，其特征在于不封闭的球形舱体通过减震器与飞行器连接，实现先减振后稳定，从而消弱高频振动，为万向稳定创造积极的条件。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于固定杜瓦的内部球体和不封闭的球形舱体通过非对称分布的滚动滑轮连接，减小接触压力从而降低摩擦力，并通过在不同振幅的位置配置不同摩擦系数的滚动滑轮减弱稳定过程中不同程度的振荡。

5.实现权利要求1-4中任一项所述的方法的相应的装置，其特征在于：

①不完整球体的下部（12）和不完整球体的上部（15）通过不完整球体固定螺栓（13）连接成一整体——不完整球体（17）；

②不完整球体（17）通过摩擦力对杜瓦（1）进行固定，并作为杜瓦（1）的万向稳定载体；杜瓦置于这两个半球中间的空腔内；

③不封闭球形舱体的上部（3）和不封闭球形舱体的下部（8）通过不封闭球形舱体的固定板（7）和不封闭球形舱体固定螺栓（14）连接成一整体——不封闭球形舱体（18）；

④不封闭球形舱体（18）通过第一组球形滚动滑轮（6）和第四组球形滚动滑轮（9）采用点接触的方式支撑并限位不完整球体（17），并且两者的球心重合。

6.按权利要求5所述的装置，其特征在于四个限位销（2）均匀固定于不封闭球形舱体（18）的上方，而不封闭球形舱体（18）通过6个三轴减震器（10）固定于飞行器内。

7.按权利要求5或6所述的装置，其特征在于：

①通过三轴减震器（10）分离不同频率的飞行器震动和晃动，通过减振系统消除高频部分的影响，再利用万向稳定装置滤除低频部分；

②杜瓦（1）和不完整球体（17）的整体重力延长线通过不完整整体（17）的球心。

8.按权利要求5所述的装置，其特征在于：

①不完整球体上半部（15）选用密度低于0.8g/cm³的非金属材料，不完整球体下半部（12）选用密度高于1.5g/cm³的非金属材料；

②不完整球体（17）和不封闭球形舱体（18）间加入润滑油（11），在万向稳定过程动态增加四归扭力，又防止振荡；

③在不封闭球形舱体（18）的上部另外安装两组不同摩擦系数的球形滚动滑轮，其中第二组球形滚动滑轮（5）摩擦系数适中，用于消弱不完整球体（17）的振荡，其安装位置略高出静止状态下的不完整球体（17）一小部分；

第三组球形滚动滑轮（4）摩擦系数偏大，用于防止不完整球体（17）的剧烈运动，即防止杜瓦（1）偏转角度偏大。

9.按权利要求8所述的装置，其特征在于第二组球形滚动滑轮5在不封闭球形舱体18的球面内均匀分布，从而减少单个第二组球形滚动滑轮5的受力，防止与不完整球体17的接触处变形。