[发明专利]一种用于变质量负载的微低重力环境模拟装置与方法

权利要求书

1.一种用于变质量负载的微低重力环境模拟装置，其特征在于，其包括近零刚度支承组件、运动跟随组件和负载设备质量监测组件(3)，近零刚度支承组件和运动跟随组件相互独立，并且近零刚度支承组件和运动跟随组件上下连接形成串联结构，负载设备质量监测组件(3)与变质量负载相连，变质量负载固定或者铰接于近零刚度支承组件上，

近零刚度支承组件包括顶板(1)、底板(2)、设置在顶板和底板之间的被动支承单元和直线式作动器(5)，顶板(1)和底板(2)相互平行，顶板用于承载待模拟的负载设备，被动支承单元的承载能力大于待模拟的负载设备所受的重力，运动跟随组件与底板(2)相连，用于给底板提供激励，以使底板跟随顶板伴产生预定的速度和运动，

负载设备质量监测组件(3)包括负载设备控制器和负载质量传感单元，负载设备控制器与负载质量传感单元相连，负载设备传感单元用于实时监测负载设备质量消耗量，并将该质量消耗量的信号传递给负载设备控制器，负载设备控制器同时还与直线式作动器信号相连，

工作中，负载设备质量发生变化时，通过负载质量传感单元实时监测负载设备质量消耗量，并将该质量消耗量的信号传递给负载设备控制器，负载设备控制器生成质量变化补偿的前馈力信号，直线式作动器根据该前馈力信号通过顶板对负载设备实时补偿，被动支承单元、直线式作动器、运动跟随组件共同协作，以在地球环境下给质量实时变化的待模拟的负载设备提供位于重力加速度为g'的星球表面或太空受力环境，其中，0≤g'g，g为地球表面重力加速度。

2.如权利要求1所述的一种用于变质量负载的微低重力环境模拟装置，其特征在于，所述负载质量传感单元(12)包括气体压力传感器(12a)和质量流量计(12b)，所述气体压力传感器(12a)安装于负载设备储气罐内部，具有至少一个，其用于监测负载设备储气罐内压力的变化从而能计算出气体质量消耗量，所述质量流量计(12b)安装于负载设备喷气管路中，具有至少一个，用于直接监测负载设备各个喷气嘴处喷出的气体质量消耗量。

3.如权利要求2所述的一种用于变质量负载的微低重力环境模拟装置，其特征在于，采用轻柔线缆将气体压力传感器(12a)和质量流量计(12b)连接在负载设备上，以避免给负载设备的零重力或微低重力环境模拟带来扰动影响。

4.如权利要求3所述的一种用于变质量负载的微低重力环境模拟装置，其特征在于，气体压力传感器实时监测负载设备储气罐内或者气动系统内压力的变化，并计算出气体质量消耗量，质量流量计实时监测各个喷气嘴处喷出的气体质量消耗量，并将监测信号传输至负载设备控制器，负载设备控制器融合气体压力传感器和质量流量计两者反馈的气体质量消耗量，通过设定的准则执行自动分析，获得精准的负载设备质量变化量，所述负载设备控制器依据获得的质量消耗量生成质量变化补偿的前馈力信号，输出指令以控制直线式作动器的出力。

5.如权利要求4所述的一种用于变质量负载的微低重力环境模拟装置，其特征在于，气体压力传感器(12a)在整个负载设备中不同位置布置有多个，质量流量计(12b)也在整个负载设备的喷气管路中不同位置布置有多个。