基于气浮技术的转动执行机构的制作方法

[0001]
本实用新型属于太阳翼地面测试部件领域，具体涉及一种模拟太空无重力的基于气浮技术的转动执行机构。


背景技术：

[0002]
航天器组件的地面性能测试是研究航天器性能的重要环节，通过地面测试可以了解航天器各组件在太空环境中的工作特性，然而这要求地面测试时尽量真实模拟太空环境。
[0003]
太阳翼是航天器的主要能量来源，随着航天器的行进以及与太阳位置的变化，太阳翼经常需要通过旋转来实现对日定性。因此转动机构是太阳翼驱动组件中的重要部件。
[0004]
转动机构通常包括固定套和转动件。在太空中无重力的环境下，转动机构做旋转运动时，转动件和固定套两者的圆周表面在理想状况下无任何接触。然而在航天器部件的地面测试试验中，由于重力的影响，转动件难以做到和固定套之间无摩擦；因此现有的转动机构无法真实的模拟太空环境中的工作特性；这使得太阳翼地面测试时的转动特性与实际太空环境中的转动有偏差，地面测试获得的数据或结果需进行大量修正和校正才能用于航天器中。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于气浮技术的转动执行机构，从而模拟太空无阻力的转动。
[0006]
本实用新型公开了一种基于气浮技术的转动执行机构，其包括固定套和转动件，所述的转动件套设在固定套内，转动件的两端作为转动输出部位；
[0007]
所述的固定套内部的两端各为一个悬浮腔；两个悬浮腔的中间设有一个转动腔；悬浮腔的内壁上设有径向位移传感器和内壁气孔；转动腔的两侧与悬浮腔之间设有定位环槽口；
[0008]
所述的转动件贯穿转动腔和两侧的悬浮腔；转动件位于转动腔内的部分设有顺时针喷气孔和逆时针喷气孔。
[0009]
优选的，每个悬浮腔内均布置有三个径向位移传感器和三组内壁气孔；三个径向位移传感器以120
°
圆周分布在悬浮腔内壁上；三组内壁气孔以120
°
圆周分布在悬浮腔内壁上。
[0010]
优选的，所述的定位环槽口内均匀设置有若干个定位环，每定位环可在定位环槽口内做径向移动。
[0011]
优选的，所述的定位环通过推杆电机驱动实现在定位环槽口内的径向移动。
[0012]
优选的，所述的悬浮腔和转动腔各自设有气体出口。
[0013]
优选的，，所述的顺时针喷气孔有多个，均匀布置在转动件的圆周方向上，喷气孔朝向逆时针方向。
[0014]
优选的，所述的逆时针喷气孔有多个，均匀布置在转动件的圆周方向上，喷气孔朝向顺时针方向。
[0015]
本实用新型利用气浮技术保持转动件在固定套内始终处于悬浮状态，避免两者因接触产生力和形变，同时利用喷气技术驱动转动件的旋转运动。与传统技术相比，气浮技术不会给结构带来太多的质量改变，同时气浮技术可控性高，可根据需要随时改变喷气的大小，以实现转动执行的变速需要，并且执行更加稳定，没有任何装置性接触，无污染。
附图说明
[0016]
图1为本实用新型转动执行机构的剖面示意图；
[0017]
图2为固定套的剖面示意图；
[0018]
图3为转动件及气体管路示意图；
[0019]
图4为转动件剖视图
[0020]
图5为定位环槽口解锁状态示意图；
[0021]
图6为定位环槽口锁定状态示意图；
[0022]
图7为转动执行机构应用示意图。
具体实施方式
[0023]
下面结合说明书附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
[0024]
如图1-4所示，本实施例公开了一种基于气浮技术的转动执行机构，其包括固定套1和转动件8，所述的转动件8套设在固定套1内，转动件8的两端作为转动输出部位；所述的固定套1内部的两端各为一个悬浮腔2；两个悬浮腔的中间设有一个转动腔3；悬浮腔2的内壁上设有径向位移传感器4和内壁气孔5；转动腔3的两侧与悬浮腔2之间设有定位环槽口6；所述的转动件8贯穿转动腔3和两侧的悬浮腔2；转动件位于转动腔3内的部分设有顺时针喷气孔9和逆时针喷气孔10。
[0025]
在一个具体实施例中，每个悬浮腔2内均布置有三个径向位移传感器4和三组内壁气孔5；三个径向位移传感器4以120
°
圆周分布在悬浮腔内壁上；三组内壁气孔5以120
°
圆周分布在悬浮腔内壁上。
[0026]
悬浮腔2的目的主要是实现转动件在固定套内的气浮；使得悬浮腔2内壁不与转动件接触。径向位移传感器为激光位移传感器，通过激光发射以检测转动件与固定套之间的间隙距离。内壁气孔是气浮的动力来源，每组内壁气孔独立连接一个外部的供气设备高压气泵，气体可以为空气气源。
[0027]
在一个具体实施例中，为了实现转动状态的锁定，所述的定位环槽口内均匀设置有若干个定位环6，每定位环6可在定位环槽口内做径向移动。定位环6通过推杆电机驱动实现在定位环槽口内的径向移动。如图5和6所示，所述的定位环通过推杆电机驱动实现在卡槽内的径向移动。当需要锁定转动件的转动角度时，推杆电机驱动定位环抱紧转动件；当需要实现转动件的转动时，推杆电机驱动定位环松开转动件，顺时针喷气孔9或逆时针喷气孔10喷气实现转动，定位环优选采用橡胶材料。
[0028]
在本实施例中悬浮腔2各自设有气体出口用于气体的排放，气体出口设置在固定套上，可直接排放或连接气体导管外排。所述的悬浮腔2和转动腔3之间可设置缩径段，以减
少腔室之间的互相干扰。
[0029]
如图3和4所示，所述的顺时针喷气孔9有多个，均匀布置在转动件8的圆周方向上，喷气孔朝向逆时针方向。所述的逆时针喷气孔10有多个，均匀布置在转动件8的圆周方向上，喷气孔朝向顺时针方向。顺时针喷气孔9和逆时针喷气孔10均是通过喷气产生的反作用力来给转动件施加转动的扭矩。
[0030]
本实施例中顺时针喷气孔9和逆时针喷气孔10在圆周方向上各有两个。根据需要，还可以在转动件轴向方向上布置多组顺时针喷气孔9和逆时针喷气孔10。如图3所示，本实用新型的顺时针喷气孔9通过布置在转动件内部的气体通道和设置在转动件端面的顺时针进气口供气；顺时针喷气孔10通过布置在转动件内部的另一气体通道和设置在转动件端面的逆时针进气口供气；由于转动件的转动角度不大；因此供气设备可采用供气软管连接相应的供气口进行供气。
[0031]
如图7所示为本实用新型的一种应用示例。太阳翼11连接在转动件8的两端；所构成的测试结构可以实现太阳翼的转动；其中，太阳翼可以通过吊挂等方式平衡重力。
[0032]
在使用本实用新型时，由于受到重力的作用，转动件8和固定套1难以始终保持同心状态，当产生偏移趋势，固定套1内壁上的径向位移传感器4测得转动件8发生径向位移，即可调整内壁气孔5喷出气体的强弱，每组传感器4和气孔5组成一套径向悬浮系统，一个传感器对应一组气孔，从而使得转动件8重新回到和固定套1的同心状态，以此保持悬浮。
[0033]
转动件8两端或一端连接其他执行机构。当需要转动件转动时，控制顺、逆时针喷气孔，以实现携带的执行机构到达所需位置或姿态，当需要执行机构停止或者定位时，安装在定位环槽口6的卡爪起到锁定、解锁作用。如若要使连接的外部装置11顺时针转动一定角度时，开启顺时针喷气孔9，使得转动件8顺时针转动，快要接近目标时，减小顺时针喷气量，开启逆时针喷气孔10，起到反向制动的作用，到达目标时，开启定位环7，径向向内锁住转动件8，关闭喷气孔。

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