[发明专利]三自由度空间模拟器

摘要

三自由度空间模拟器，属于航空航天领域模拟设备领域。为了解决空间仿真试验设备存在通用性不强、成本高、机械结构复杂和维护费用昂贵的问题。它包括两自由度平动部分和单自由度旋转部分，所述模拟器的支撑面之间采用高压气瓶利用气浮原理设计，两自由度平动部分通过气浮导轨、气浮槽、X轴光栅尺和Y轴光栅尺实现水平XY方向的水平运动，单自由度旋转部分通过旋转轴、反作用飞轮和圆光栅尺实现360°顺逆时针方向的运动，所述模拟器还包括三个通信控制器，分别采集X轴方向、Y轴方向和旋转轴方向的位置信息，同时还用于驱动模拟器的喷嘴进行喷气。它用于航空航天实验模拟外太空微重力和微干扰环境。

主权项

三自由度空间模拟器，其特征是在于，它包括基座（1）、X轴光栅尺（2）、气浮导轨（3）、5个高压气瓶（4）、X轴通信控制模块（5）、气浮横梁（6）、下板（7）、旋转轴通信控制模块（8）、反作用飞轮（9）、上板（10）、旋转轴（11）、3个调压阀（12）、6个带有电磁阀的喷嘴（13）、气浮套（14）、Y轴光栅尺（15）、圆光栅尺（16）和Y轴通信控制模块（17）；基座（1）的顶面上设有两条互相平行的气浮槽（18），气浮横梁（6）设置在基座（1）上，气浮横梁（6）的两端的底部分别固定有气浮导轨（3），且两个气浮导轨（3）分别设置在基座（1）的两条气浮槽（18）内，所述气浮横梁（6）顶部的两端分别设置一个高压气瓶（4），所述两个高压气瓶（4）分别用于驱动两个浮导轨3形成气浮面，X轴光栅尺（2）设置在基座（1）上，且与气浮槽（18）平行对齐设置；X轴通信控制模块（5）设置在靠近X轴光栅尺（2）的气浮导轨（3）上；气浮套（14）在气浮横梁（6）的中部，下板（7）设置在气浮套（14）的顶部，下板（7）的中心位置与旋转轴（11）的固定端固定连接，所述下板（7）上设置有2个高压气瓶（4）、2个调压阀（12）、4个带电磁阀的喷嘴（13）和Y轴通信控制模块（17），所述2个高压气瓶（4）分别设置在旋转轴（11）的两侧；且所述2个高压气瓶（4）的出气口分别与所述2个调压阀（12）的进气口连通；所述2个调压阀（12）的出气口同时与所述4个带电磁阀的喷嘴（13）的进气口连通；所述4个带电磁阀的喷嘴（13）的位置关于下板（7）的中心位置且均匀分布；Y轴光栅尺（15）固定在气浮横梁（6）上，所述Y轴光栅尺（15）与气浮横梁（6）的长度方向平行；旋转轴（11）的旋转端与上板的中心位置固定连接，所述上板的底面上固定由1个高压气瓶（4）、旋转轴通信控制模块（8）、蓄电池、1个调压阀（12）和2个带有电磁阀的喷嘴（13），所述高压气瓶（4）的出气口与所述调压阀（12）的进气口连通，该调压阀（12）的出气口同时与所述2个带有电磁阀的喷嘴（13）的进气口连通；所述2个带有电磁阀的喷嘴（13）的位置关于上板的中心位置呈镜像对称；反作用飞轮（9）和圆光栅尺（16）固定在上板的顶面上，该反作用飞轮（9）的转轴、所述圆光栅尺（16）中心轴线和旋转轴（11）的中心轴线均重合；X轴光栅尺（2）的X轴检测信号输出端与X轴通信控制模块（5）的X轴检测信号输入端连接，Y轴光栅尺（15）的Y轴检测信号输出端与Y轴通信控制模块（17）的Y轴检测信号输入端连接，圆光栅尺（16）的旋转轴检测信号输出端与Y轴通信控制模块（17）的旋转轴检测信号输入端连接；反作用飞轮（9）的力矩速率信号输出端与旋转轴通信控制模块（8）的力矩速率信号输入端连接；Y轴通信控制模块（17）的喷气控制信号输出端与位于下板（7）的4个带有电磁阀的喷嘴（13）的喷气控制信号输入端连接，旋转轴通信控制模块（8）的喷气控制信号输出端与位于上板（10）的2个带有电磁阀的喷嘴（13）的喷气控制信号输入端连接。