CN106347718A - 一种服务于高微重力科学实验的隔振平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种服务于高微重力科学实验的隔振平台，涉及空间实验设备领域。该隔振平台，对浮子平台的定位、控制、通讯、能量传输都采用了非接触方式，减少了线缆对浮子的干扰作用，能够为浮子上进行科学实验的有效载荷更好的提供高微重力环境。服务于高微重力需求的实验载荷，是一种能够长期在轨的悬浮实验隔振平台。
Description
技术领域
本发明涉及空间实验设备领域，尤其涉及一种服务于高微重力科学实验的隔振平台。
背景技术
在载人航天领域，人们利用航天器中的失重环境，在航天器内开展多种基础物理或科学实验，但是在实验过程中，需要的设备之间需要一定的线缆连接，从而造成对在轨运行的航天器的干扰，而航天器受到各种扰动后，很难保证理想的失重环境，从而破坏了物理或科学实验所需的理想的高微重力条件，所以，急需研发一种设备，能够为在轨运行航天器上的实验载荷提供航天器内的高微重力环境，从而使科学实验顺利进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种服务于高微重力科学实验的隔振平台，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种服务于高微重力科学实验的隔振平台，包括：定子和浮子，所述定子固连于航天器内，所述浮子通过防脱落螺钉与所述定子相连，所述定子内设置有位移传感器，所述浮子内设置有定位片，所述位移传感器与所述定位片配合使用；所述定子内设置有二维电磁激励器，所述浮子内设置有磁铁，所述二维电磁激励器与所述磁铁配合使用，所述定子通过所述位移传感器与所述定位片对所述浮子的位移进行测量，所述定子上通过所述二维电磁激励器和所述磁铁对所述浮子的位置和姿态进行控制。
优选地，所述位移传感器设置为六个，其中，三个所述位移传感器用于测量所述浮子底部的位移，两个所述位移传感器用于测量所述浮子上对应的两个共面的所述定位片在前后方向的位移，一个所述位移传感器用于测量所述浮子上对应的所述定位片在左右方向的位移。
优选地，所述二维电磁激励器设置为三个，其中，前两个所述二维电磁激励器对称安装，且前两个所述二维电磁激励器与第三个所述二维电磁激励器之间的夹角为120°。
优选地，所述浮子内与所述二维电磁激励器对应的位置设置有U型磁铁架，所述U型磁铁架的开口朝向所述二维电磁激励器开设，所述U型磁铁架的两端分别设置有磁极相对的两块所述磁铁。
优选地，所述定子内还设置有无线传能发射器，所述浮子内设置有无线传能接收器，所述无线传能发射器与所述无线传能接收器配合使用。
优选地，所述定子内还设置有隔振电控盒，所述隔振电控盒内设置有二维电磁激励器控制电路板和主控电路板，所述二维电磁激励器控制电路板与所述二维电磁激励器连接，所述主控电路板上设置有无线通信模块。
优选地，所述定子为盒式结构，所述浮子为盖式结构，所述浮子位于所述定子的上方。
优选地，所述定子是由前面板、左右侧板、背板和底板组成的长方体盒式结构，所述前面板外侧安装有电源接插件，所述左右侧板和所述背板上均安装有激光位移传感器，所述底板上安装有二维电磁激励器。
优选地，所述底板上设置有冷水循环管。
优选地，所述定子的左右侧板上分别设置有限位销，所述浮子上与所述限位销对应的位置处设置有限位孔，所述限位销可插入所述限位孔中。
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的服务于高微重力科学实验的隔振平台，对浮子平台的定位、控制、通讯、能量传输都采用了非接触方式，减少了线缆对浮子的干扰作用，能够为浮子上进行科学实验的有效载荷更好的提供高微重力环境。服务于高微重力需求的实验载荷，是一种能够长期在轨的悬浮实验隔振平台。
附图说明
图1是的隔振平台的整体结构示意图；
图2是定子的内部结构示意图；
图3是浮子的内部结构示意图；
图4是定子的内部的局部结构示意图。
图中，各符号的含义如下：
1定子，2浮子，3位移传感器，4定位片，5二维电磁激励器，6磁铁，7无线传能发射器，8无线传能接收器，9隔振电控盒，10二维电磁激励器控制电路板，11主控电路板，12冷水进水管，13冷水出水管，14限位销，15限位孔，16实验载荷。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种航天器舱内的隔振平台，具体涉及一种在密封舱内有限空间下的，服务于高微重力悬浮实验的隔振平台。
如图1-4所示，本发明实施例提供了一种服务于高微重力科学实验的隔振平台，包括：定子1和浮子2，定子1固连于航天器内，浮子2通过防脱落螺钉与定子1相连，定子1内设置有位移传感器3，浮子2内设置有定位片4，位移传感器3与定位片4配合使用；定子1内设置有二维电磁激励器5，浮子2内设置有磁铁6，二维电磁激励器5与磁铁6配合使用，定子1通过位移传感器3与定位片4对浮子2的位移进行测量，定子1通过二维电磁激励器5和磁铁6对浮子2的位置和姿态进行控制。
上述结构的隔振平台，在航天器上使用时，定子固连于航天器的实验柜内，有效实验载荷可安装在浮子上。
航天器发射阶段，可通过防脱落螺钉使定子和浮子固连；
航天器进入稳定在轨运行阶段，可通过航天员操作解除防脱落螺钉，使定子和浮子分离，释放浮子。
浮子释放后，可以通过定子内的位移传感器对浮子的位移进行测量，并通过控制二维电磁激励器对浮子的位置和姿态进行控制，从而使浮子相对定子保持静止状态，为实验载荷提供高微重力环境，使科学实验能够在在轨运行的航天器上顺利进行。
本发明实施例中，位移传感器3可以设置为六个，其中，三个位移传感器3用于测量浮子2底部的位移，两个位移传感器3用于测量浮子2上对应的两个共面的定位片4在前后方向的位移，一个位移传感器3用于测量浮子2上对应的定位片4在左右方向的位移。
本发明实施例中，位移传感器可以采用激光位移传感器，对应的，定位片可以采用激光定位片，则利用激光位移传感器测量距离和位置的原理，浮子上下方向的位移在测量过程中，可以不需要定位片，位移传感器直接将激光发射在浮子的底部即可，则在实际应用过程中，只需要在左右方向的位移测量过程和前后方向的位移测量过程中，需要安装定位片。
本发明实施例中，采用上述结构，就可以测量得到两组前后方向的位移和一组左右方向的位移。从而实现了实验载荷的非接触式定位。
通过测量得到的浮子各方向的位移，可以采用下述结构进一步对其位置和姿态进行控制。
本发明优选的一个实施例中，二维电磁激励器5可以设置为三个，其中，前两个二维电磁激励器5对称安装，且前两个二维电磁激励器5与第三个二维电磁激励器5之间的夹角为120°。
在本发明的一个实施例中，浮子2内与二维电磁激励器5对应的位置设置有U型磁铁架，U型磁铁架的开口朝向二维电磁激励器5开设，U型磁铁架的两端分别设置有磁极相对的两块磁铁6。
采用上述结构，可以通过控制3个二维电磁激励器中的电流，从而对浮子底部安装的3组磁铁提供6个可变大小和方向的驱动力来实现对浮子的位置和姿态的控制，保持浮子的良好的微重力环境，从而使得航天器内的科学实验可以顺利进行。
可见，采用上述结构，可以实现非接触式的位置和姿态的控制。
本发明实施例中，定子1内还设置有无线传能发射器7，浮子2内设置有无线传能接收器8，无线传能发射器7与无线传能接收器8配合使用。
定子通过无线传能发射器传输能量到浮子的无限传能接收器，从而为安装在浮子上的空间科学实验载荷供电，实现了非接触式供电。
其中，无线传能发射器可以安装在定子的底板的中间位置处，无限传能接收器可以安装在浮子的底部，且与无线传能发射器的位置对应安装。
本发明的一个优选实施例中，定子1内还可以设置有隔振电控盒9，隔振电控盒9内设置有二维电磁激励器控制电路板10和主控电路板11，二维电磁激励器控制电路板10与二维电磁激励器5连接，主控电路板11上设置有无线通信模块。
采用上述结构，可以通过二维电磁激励器控制电路板控制二维电磁激励器中的电流。
其中，无线通信模块可以为WI FI通信模块，则定子和浮子之间可以通过WI FI实现无线通信，从而实现非接触式通讯。
本发明的一个优选实施例中，定子1可以为盒式结构，浮子2可以为盖式结构，浮子2位于定子1的上方。
在使用过程中，可以将实验载荷放置在浮子的上方。
其中，定子1是由前面板、左右侧板、背板和底板组成的长方体盒式结构，所述前面板外侧安装有电源接插件，所述左右侧板和所述背板上均安装有激光位移传感器3，底板上安装有二维电磁激励器5。
采用上述结构，可以对定子和浮子内的设备进行保护，使其免受外界因素的破坏，而且整体结构紧凑，外观整洁干净，便于维护。
本发明实施例中，所述底板内设置有冷板，所述冷板的端面上设置有冷水进水管12和冷水出水管13。
上述结构中，底板内置的冷板通过进水和出水的方式提供液体散热回路，为电子学设备提供散热支持。
本发明实施例中，定子1的左右侧板上分别设置有限位销14，浮子2上与限位销14对应的位置处设置有限位孔15，限位销14可插入限位孔15中。
通过采用上述结构，可以对浮子的运动范围进行限制。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的服务于高微重力科学实验的隔振平台，对浮子平台的定位、控制、通讯、能量传输都采用了非接触方式，减少了线缆对浮子的干扰作用，能够为浮子上进行科学实验的有效载荷更好的提供高微重力环境。服务于高微重力需求的实验载荷，是一种能够长期在轨的悬浮实验隔振平台。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域人员应该理解的是，上述实施例提供的方法步骤的时序可根据实际情况进行适应性调整，也可根据实际情况并发进行。
上述实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，例如：个人计算机、服务器、网络设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，例如：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种服务于高微重力科学实验的隔振平台，其特征在于，包括：定子和浮子，所述定子固连于航天器内，所述浮子通过防脱落螺钉与所述定子相连，所述定子内设置有位移传感器，所述浮子内设置有定位片，所述位移传感器与所述定位片配合使用；所述定子内设置有二维电磁激励器，所述浮子内设置有磁铁，所述二维电磁激励器与所述磁铁配合使用，所述定子通过所述位移传感器与所述定位片对所述浮子的位移进行测量，所述定子上通过所述二维电磁激励器和所述磁铁对所述浮子的位置和姿态进行控制。
2.根据权利要求1所述的服务于高微重力科学实验的隔振平台，其特征在于，所述位移传感器设置为六个，其中，三个所述位移传感器用于测量所述浮子底部的位移，两个所述位移传感器用于测量所述浮子上对应的两个共面的所述定位片在前后方向的位移，一个所述位移传感器用于测量所述浮子上对应的所述定位片在左右方向的位移。
3.根据权利要求1所述的服务于高微重力科学实验的隔振平台，其特征在于，所述二维电磁激励器设置为三个，其中，前两个所述二维电磁激励器对称安装，且前两个所述二维电磁激励器与第三个所述二维电磁激励器之间的夹角为120°。
4.根据权利要求3所述的服务于高微重力科学实验的隔振平台，其特征在于，所述浮子内与所述二维电磁激励器对应的位置设置有U型磁铁架，所述U型磁铁架的开口朝向所述二维电磁激励器开设，所述U型磁铁架的两端分别设置有磁极相对的两块所述磁铁。
5.根据权利要求1所述的服务于高微重力科学实验的隔振平台，其特征在于，所述定子内还设置有无线传能发射器，所述浮子内设置有无线传能接收器，所述无线传能发射器与所述无线传能接收器配合使用。
6.根据权利要求1所述的服务于高微重力科学实验的隔振平台，其特征在于，所述定子内还设置有隔振电控盒，所述隔振电控盒内设置有二维电磁激励器控制电路板和主控电路板，所述二维电磁激励器控制电路板与所述二维电磁激励器连接，所述主控电路板上设置有无线通信模块。
7.根据权利要求1所述的服务于高微重力科学实验的隔振平台，其特征在于，所述定子为盒式结构，所述浮子为盖式结构，所述浮子位于所述定子的上方。
8.根据权利要求7所述的服务于高微重力科学实验的隔振平台，其特征在于，所述定子是由前面板、左右侧板、背板和底板组成的长方体盒式结构，所述前面板外侧安装有电源接插件，所述左右侧板和所述背板上均安装有激光位移传感器，所述底板上安装有二维电磁激励器。
9.根据权利要求8所述的服务于高微重力科学实验的隔振平台，其特征在于，所述底板上设置有冷水循环管。
10.根据权利要求8所述的服务于高微重力科学实验的隔振平台，其特征在于，所述定子的左右侧板上分别设置有限位销，所述浮子上与所述限位销对应的位置处设置有限位孔，所述限位销可插入所述限位孔中。
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