[发明专利]一种微重力落塔实验的提升、对准及释放系统

说明书

本申请涉及一种微重力落塔实验的提升、对准及释放系统，包括落塔井、落舱和提升对准释放系统。该机构应用于航空航天领域的微重力落塔实验中。所属提升、对准及释放系统包括导轨组件、升降台组件、电磁铁组件和落舱悬吊组件；导轨组件用于为提升、对准及释放系统提供纵向和横向移动；升降台组件设置在导轨组件上，用于停放落舱；电磁铁组件设置在升降台组件上方位置，通过电磁作用吸附落舱，校准落舱的姿态；落舱悬吊组件设置在电磁铁组件上方位置，用于提升和下放落舱；通过提升、对准及释放系统将落舱从塔井提升，并对落舱的姿态进行校正，可快速高效地完成微重力落塔实验的提升对准工作，进而为落舱的释放即下一轮微重力落塔实验做好准备。

技术领域

本申请涉及航空航天和力学相关领域，具体为一种微重力落塔实验研究设备的开发。

背景技术

微重力落塔实验是一种开展微重力环境实验研究的有效地基实验手段，对发展载人航天、建立空间站以及开发利用外层空间起着关键性的作用。其主要原理是利用落舱(实验实施平台)在落塔或落井内进行自由落体运动从而获得相应的微重力水平(10^-5～10^-6g,g为重力加速度)，以此实现流体物理、非金属材料燃烧、液体管理等微重力实验研究，进而为航天飞行器载荷搭载实验及其防火技术预研开发提供便利和高效的实验手段。

微重力落塔实验中落舱的提升和释放技术环节将很大程度影响实验精度、实验重复性水平和实验效率。落舱在完成一次自由落体微重力实验后要求实验系统能够迅速地提升落舱并完成下一次实验相应的准备工作，同时保证落舱在提升后能够快速进入自由落体运动的初始静止释放状态。另外落舱在释放环节中要求释放时间能够准确控制，且释放过程对舱体的干扰尽可能小。现有的微重力落塔实验虽然具有微重力水平高、重复性好、试验周期短等优点，然而落舱的悬吊、提升和释放等关键技术环节的整合程度尚有所欠缺，由此导致其每天能够进行的实验次数相对非常有限(如国家微重力实验室百米落塔每天仅可以进行两次微重力落塔实验)，这将直接影响微重力实验的科研和商业效率，综上说明目前微重力落塔实验落舱的悬吊、提升和释放等实验准备和实验实施效率方面尚有待突破和改进。

发明内容

本申请实施例提供一种微重力落塔实验的提升、对准及释放系统，整个机构安装于落塔顶部或落井口所在的地面上，执行落塔提升、对准、释放，改善微重力落塔实验落舱的悬吊、提升和释放效率，从而加快实验的准备进程并提高实验的重复性水平，进而增加在当量时间内的实验次数，并最终提高实验的科研和商业效率。

技术方案：

一种微重力落塔实验的提升、对准及释放系统，包括落塔井1、落舱2和提升对准释放系统。所述提升、对准及释放系统包括导轨组件4、升降台组件5、电磁铁组件6和落舱悬吊组件7。导轨组件4用于为提升、对准及释放系统提供纵向和横向移动；升降台组件5设置在导轨组件4上，用于停放落舱2；电磁铁组件6设置在升降台组件5上，通过电磁作用吸附落舱2，校准落舱2的姿态；落舱悬吊组件7设置在电磁铁组件6上，用于提升和下放落舱2。通过提升、对准及释放系统将落舱2从落塔井1提升，并对落舱2的姿态进行校正，为落舱2的再次释放试验做准备。

所述落塔井1为竖井结构，落塔井1内部尺寸大于落舱2外部尺寸，为落舱2微重力试验提供竖向通道。

所述落舱2包括舱体20、电磁铁吸盘21、对准标杆22和吊耳23。所述舱体20头部为锥形结构，整体呈圆锥体结构。所述电磁铁吸盘21、多个对准标杆22、吊耳23均固接在舱体20的上表面，且多个对准标杆22、吊耳23分布在电磁铁吸盘21的外围。所述对准标杆22呈棒状结构。

所述导轨组件4包括导轨支座、导轨、滑块，水平方向上设置纵向和横向轨道。导轨安装在导轨支座上，滑块安装在导轨上，滑块能够在导轨上移动。

所述升降台组件5安装在导轨组件4之上，水平方向上导轨组件4为升降台组件5提供纵向和横向移动能力。