[发明专利]模拟装置

说明书

本公开提供了一种模拟装置，其包括：全方位移动平台、Stewart平台、连接杆、航天器模型和驱动器；Stewart平台设置于全方位移动平台的上方；连接杆的下端固定于Stewart平台的上方，上端固定连接于驱动器；航天器模型连接于驱动器，航天器模型具有通过航天器模型的质心的自转轴且能够在驱动器的作用下绕自转轴转动，连接杆的延长线通过航天器模型的质心且与航天器模型的自转轴成预定角度；其中，Stewart平台和全方位移动平台用于带动连接杆运动以控制航天器模型的自转轴绕质心做定点运动。全方位移动平台和Stewart平台的协同作用，有效地模拟了太空环境中的失效的航天器的运动状态，使得本公开的模拟装置仅需较小的运动空间便能够满足航天器模型的最大工作空间需求。

技术领域

本公开涉及航天飞行器模拟技术领域，尤其涉及一种模拟装置。

背景技术

随着空间技术的发展，空间轨道上分布着愈来愈多的航天飞行器。同时，因为到达设计工作年限或者突发事故而失去动力的飞行器也越来越多，这些航天器分布在空间轨道上，严重影响了其余航天飞行器的正常工作，同时对宇宙空间造成了污染。

为了更好地处理这些航天器，需要对其运动状态进行研究，但是直接对在轨运行过程中的航天器进行观测和研究，其成本和风险都非常高，所以在地面进行模拟仿真是很有必要的。

目前，于2019年7月26日公开的中国专利申请CN110057556A提出了一种模拟空间航天器定点转动的装置。该装置的试验件承载装置和竖直放置的支撑轴通过滑动轴承相连，被支撑轴尖端通过轴承支撑的试验件承载装置可实现绕定点三轴姿态运动。由于试验件只和轴承接触，因此对试验件的重量提出了限制。该装置要求定点运动过程完全通过试验件自身的规划控制来实现，整个运动控制过程较为复杂；此外，该装置在实验前，需要根据不同试验件的重量，在试验件上增加配重，从而调节试验件的质心，使其能够配平到轴承上，增加了实验准备时间，且实验过程复杂。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种模拟装置，其能够对太空中的航天器在失去动力后的定点运动进行有效地模拟，且仅需较小的运动空间便能够满足航天器模型的最大工作空间需求；此外，其无需在实验前调节质心，且能够简化实验操作。

为了实现上述目的，在第一方面，本公开提供了一种模拟装置，其包括：全方位移动平台、Stewart平台、连接杆、航天器模型和驱动器；Stewart平台设置于全方位移动平台的上方；连接杆的下端固定于Stewart平台的上方，上端固定连接于驱动器；航天器模型连接于驱动器，航天器模型具有通过航天器模型的质心的自转轴且能够在驱动器的作用下绕自转轴转动，连接杆的延长线通过航天器模型的质心且与航天器模型的自转轴成预定角度；其中，Stewart平台和全方位移动平台用于带动连接杆运动以控制航天器模型的自转轴绕质心做定点运动。

在一实施例中，航天器模型包括第一部分和第二部分，驱动器包括连接部以及位于连接部轴向两侧的第一输出轴和第二输出轴，第一输出轴连接于第一部分，第二输出轴连接于第二部分，第一输出轴的轴线与第二输出轴的轴线处于同一直线上以构成航天器模型的自转轴，且第一输出轴和第二输出轴以相同的转速同向转动，连接杆的上端固定于连接部。

在一实施例中，驱动器的连接部设置于航天器模型的质心位置。

在一实施例中，航天器模型的自转轴与连接杆之间的预定角度为45°。

在一实施例中，Stewart平台包括下平台、电动缸、球铰链、上平台和虎克铰；下平台固定于全方位移动平台的上表面；电动缸的下端通过球铰链连接于下平台上，电动缸的上端通过虎克铰连接于上平台；连接杆的下端固定于上平台。

在一实施例中，模拟装置还包括控制器，全方位移动平台和Stewart平台受控连接于控制器。