[发明专利]一种地磁蓄能投送的临近空间实验系统

说明书

本发明涉及地磁蓄能在轨投送的技术领域，公开了一种地磁蓄能投送的临近空间实验系统，包括有机电控制箱主体、投送机构，机电控制箱主体的顶部通过吊运缆绳柔性连接有用于吊运至临近空间的高空气球，机电控制箱主体的底部刚性连接有竖向的主连接轴，主连接轴的下端固接有着陆缓冲框架，陆缓冲框架上安装有缆绳收放机构，缆绳收放机构引出的配重缆绳柔性连接有配重物；投送机构安装于主连接轴的中部。本发明可以有效解决在地面进行地磁蓄能投送验证的实验问题。

技术领域

本发明涉及地磁蓄能在轨投送的技术领域，尤其是涉及一种地磁蓄能投送的临近空间实验系统。

背景技术

航天器使用地磁蓄能在轨投送方法在进行空间轨道飞行任务前，必须先进行充分实验进行验证。在轨投送的相对投送速度需达到100m/s-300m/s以上的速度才能够有效使用。如果在海平面附近进行实验，当相对投送速度达到上述量级时，空气的阻力效应急剧增加，以至于使用地磁蓄能远远无法提供足够大的磁力矩去克服该空气阻力，而在轨道中气动阻力基本不存在的。

另外，投送旋动的离心加速度与旋动半径成反比关系，对于上述量级的投送速度，若要控制离心加速度在100g的量级以内，则旋动半径应为10m-100m的量级。由此，如果在地面建造符合要求的真空设施，同时还要保证不受地磁场分布等因素的影响，该地面建造的真空设施投入必将耗费巨大。

目前，现有技术中尚未公开关于地磁蓄能在轨投送的的实验系统，因此，亟需研发设计一种适用的实验系统用于地磁蓄能投送验证。

发明内容

本发明的目的是提供一种地磁蓄能投送的临近空间实验系统，可以有效解决在地面进行地磁蓄能投送验证的实验问题。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种地磁蓄能投送的临近空间实验系统，包括有机电控制箱主体、投送机构，所述机电控制箱主体的顶部通过吊运缆绳柔性连接有用于吊运至临近空间的高空气球，机电控制箱主体的底部刚性连接有竖向的主连接轴，主连接轴的下端固接有着陆缓冲框架，着陆缓冲框架上安装有缆绳收放机构，缆绳收放机构引出的配重缆绳柔性连接有配重物，且配重缆绳与主连接轴位于同一直线上；所述投送机构安装于主连接轴的中部，所述投送机构包括有固定于主连接轴上的正交强磁矩生成装置、力矩传动机构以及转动设置于主连接轴上的投送连杆，投送连杆与主连接轴相垂直，投送连杆沿长度方向上滑动连接有质量块，且投送连杆端部设有用于保持模拟投送目标的保持机构；所述力矩传动机构包括有固定于主连接轴上的传动支座、用于驱动投送连杆绕主连接轴旋转的单向旋转件，单向旋转件转动安装于传动支座上；启动工作的力矩传动机构的传动支座与单向旋转件之间形成相互作用的内力矩，投送连杆处于地磁蓄能旋转投送状态，力矩传动机构的传动支座受到单向旋转件反作用的内力矩与正交强磁矩生成装置受到地磁场的外力矩为方向相反、大小相同。

通过采用上述技术方案，本实验系统整体通过高空气球吊运至临近空间进行实验验证，缆绳收放机构引出的配重缆绳柔性连接有配重物，通过收放控制配重缆绳的长度以调节配重物的位置，从而调整该实验系统的质心位置通过主连接轴，其次，滑动投送连杆上滑动连接的质量块位置，可调节自身质心通过主连接轴；当投送连杆处于地磁蓄能旋转投送状态，力矩传动机构的传动支座受到单向旋转件反作用的内力矩与正交强磁矩生成装置受到地磁场的外力矩为方向相反、大小相同，由此，该实验系统在地磁场的外力矩与反作用传动的内力矩的双重作用下保持平衡，不会发生旋转章动现象，从而完成地磁蓄能投送的临近空间实验。

本发明进一步设置为：所述力矩传动机构为力矩电机，所述传动支座为力矩电机的定子组件，所述单向旋转件为力矩电机的转子组件。

通过采用上述技术方案，力矩传动机构采用力矩电机，使用力矩电机更加方便、准确地控制投送连杆的蓄能加速、消能卸载。

本发明进一步设置为：所述机电控制箱主体包括能源子系统、蓄电池、飞行与蓄能及传动控制子系统、通讯和测控链路子系统、实验传感子系统及信号采集装置。