[发明专利]一种可调负载的大行程重力卸载装置

说明书

本发明公开了一种可调负载的大行程重力卸载装置，包括：恒拉力机构和支撑框架；支撑框架固定在低重力模拟试验平台快速随动系统上；恒拉力机构安装在支撑框架上，用于实现可调负载的大行程重力卸载。本发明能够实现与已有试验架系统进行快速机械对接，确保在着陆器着陆过程中实现低重力与微重力环境；构型简单，有效行程大，负载可调，适用于模拟在低重力环境下发动机关机后的探测器着陆于地外天体表面的工况试验。

技术领域

本发明属于航天器回收着陆及低重力地外天体着陆起飞试验技术领域，尤其涉及一种可调负载的大行程重力卸载装置。

背景技术

随着航天技术不断发展，地外行星探测成为人类探索宇宙的重要方向之一。以触地关机的探测器于地外天体表面的着陆过程作为研究背景，为获得触地关机过程中关键设计参数，需要进行探测器触地关机的地面验证试验。为了对触地关机过程进行模拟，需要一种力卸载装置，不仅要实现与已有试验架系统进行快速机械对接，还要确保在触地过程中作用到探测器质心处的加速度达到目标地外天体地表的重力加速度。

目前有多种方式可以实现在地球表面模拟低重力或微重力环境，如气浮法，落塔法，呕吐彗星飞行器，气球悬挂法和拉簧机构重力补偿法等。气浮法借助气浮平台产生一定压力的空气与重力实现平衡，该方法对试验环境要求较高，且实现低重力或微重力的行程有限；落塔法和呕吐彗星飞行器利用产生垂直向下的加速度实现低重力或微重力环境，当下落加速度达到地球重力加速度9.8m/s²时能实现完全失重，通过飞机做一次抛物线运动，机舱内可实现20s至30s的短暂低重力与微重力环境；气球悬挂法是利用密度小于空气的气体充满气球，利用气球的升力与负载的重量平衡，该方法适用的负载质量较小，且受外界空气环境影响大；拉簧机构重力补偿法利用拉簧和杠杆原理实现重力的克服，但负载质量大小和行程不能调节。因此上述方法也无法达到试验要求。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种可调负载的大行程重力卸载装置，能够实现与已有试验架系统进行快速机械对接，确保在着陆器着陆过程中实现低重力与微重力环境；构型简单，有效行程大，负载可调，适用于模拟在低重力环境下发动机关机后的探测器着陆于地外天体表面的工况试验。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种可调负载的大行程重力卸载装置，包括：恒拉力机构和支撑框架；

支撑框架固定在低重力模拟试验平台快速随动系统上；

恒拉力机构安装在支撑框架上，用于实现可调负载的大行程重力卸载。

在上述可调负载的大行程重力卸载装置中，恒拉力机构，包括：拉力调节机构、并联弹簧组、导向杆，钢丝绳Ⅰ、支撑底座、定滑轮Ⅰ、前叉、摆动杆、定滑轮Ⅱ和钢丝绳Ⅱ；

拉力调节机构和支撑底座安装在支撑框架上；

并联弹簧组的一端与拉力调节机构相连，另一端通过钢丝绳Ⅰ绕过定滑轮Ⅰ与前叉相连；

前叉以转动副的形式与摆动杆连接；

摆动杆以转动副的形式与支撑底座相约束；

导向杆一端与并联弹簧组固连，另一端与支撑底座固连；

定滑轮Ⅱ以转动副与摆杆连接；

钢丝绳Ⅱ一端与负载固连，另一端跨过定滑轮Ⅱ与支撑底座固连。

在上述可调负载的大行程重力卸载装置中，负载上下运动过程中，负载重力通过钢丝绳Ⅱ和定滑轮Ⅱ传递给摆杆，前叉将摆杆的力通过钢丝绳Ⅰ传递给并联弹簧组，依靠并联弹簧组的弹力实现负载重力的平衡。

在上述可调负载的大行程重力卸载装置中，导向杆，用于减小并联弹簧组自身的重量带来的影响，保证并联弹簧组的直线运动。