氣浮平面運(yùn)動平臺的質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】氣浮平面運(yùn)動平臺的質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)，屬于地面全物理仿真領(lǐng)域。為了解決安置于上平臺的氣瓶中高壓氣體重量變化會引起上臺面負(fù)載質(zhì)量的變化，進(jìn)而影響仿真試驗的問題，所述質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)由1號儲水腔、2號儲水腔、水泵以及傳輸管道組成，1號儲水腔懸掛于六自由度氣浮臺上平臺下端，2號儲水腔安置于六自由度氣浮臺下平臺上，1號儲水腔與2號儲水腔通過傳輸管道與水泵相連。本發(fā)明采用兩個儲水腔動態(tài)補(bǔ)給的方式，測量得到氣瓶中損失的氣體質(zhì)量后將同等質(zhì)量的配重液體靠水泵抽取至上平臺儲水腔。本發(fā)明保證了載物平臺的質(zhì)量穩(wěn)定性，大大提高了仿真實驗精度與可行性。
【專利說明】氣浮平面運(yùn)動平臺的質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地面全物理仿真領(lǐng)域，涉及一種氣浮平面運(yùn)動平臺的質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對外太空的探索，將研制的衛(wèi)星置于氣浮仿真平臺進(jìn)行仿真測試，以此降低研究成本，提高衛(wèi)星執(zhí)行任務(wù)的成功率，已經(jīng)成為研制發(fā)射衛(wèi)星的必要步驟?？刂萍夹g(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及新型材料的開發(fā)運(yùn)用，使得仿真平臺體積變小，剛度加大，承載能力更高。此外科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步還使得仿真平臺的控制精度以及位資精度都有了極大的提聞。
[0003]如果一個質(zhì)點(diǎn)具有沿著X軸、y軸、z軸三個直角坐標(biāo)軸方向的直線移動自由度和繞這三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動自由度(即Rx，Ry，Rz),那么就可以稱這個物體具有六個自由度。六自由度氣浮平臺是一種在其允許的工作范圍內(nèi)完成任意空間運(yùn)動的運(yùn)動模擬器，它不僅限于空間飛行器的實驗?zāi)M，也逐漸適用于其他各種方向，如航海時的模擬訓(xùn)練以及某些高精度、高成本的實驗設(shè)備在投入使用之前的仿真測試。
[0004]在制造氣動六自由度氣浮平臺時，傳統(tǒng)的方法在氣浮平臺不同位置上安置噴氣氣嘴，依靠不同方向的氣嘴噴氣所產(chǎn)生的反作用力為氣浮臺提供平面運(yùn)動的動力。為了平臺整體結(jié)構(gòu)的緊湊性、氣路布線合理、增加氣體存儲量以便延長平臺運(yùn)動時間等因素，通常會將一部分氣瓶安置于上平臺臺面上或懸掛于上平臺臺面下方。在進(jìn)行運(yùn)動模擬仿真實驗時，由于高壓儲氣瓶隨著噴氣泄壓壓力的降低，氣瓶整體質(zhì)量將產(chǎn)生變化，如果將氣瓶設(shè)置在上臺面上，氣體重量的變化將引起上臺面負(fù)載質(zhì)量的變化，影響質(zhì)量配平進(jìn)而影響仿真試驗的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決安置于上平臺的氣瓶中高壓氣體重量變化會引起上臺面負(fù)載質(zhì)量的變化，進(jìn)而影響仿真試驗的問題，本發(fā)明提供了一種氣浮平面運(yùn)動平臺的質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種氣浮平面運(yùn)動平臺的質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)，由I號儲水腔、2號儲水腔、水泵以及傳輸管道組成，I號儲水腔懸掛于六自由度氣浮臺上平臺下端，2號儲水腔安置于六自由度氣浮臺下平臺上，I號儲水腔與2號儲水腔通過傳輸管道與水泵相連。
[0008]采用本發(fā)明提供的質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)并不改變常用氣瓶安置結(jié)構(gòu)，儲氣氣瓶仍固定于氣浮臺上臺面，配重液體(這里采用水)從2號儲水腔通過該傳輸管道隨時導(dǎo)通到上臺面I號儲水腔。采用這種動態(tài)水路的傳輸方式，消除了氣體質(zhì)量變化對仿真試驗的影響。
[0009]安置于上平臺的各氣瓶互相聯(lián)通，且在出氣口安裝有高精度壓力表，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程:
[0010]P.V = η.R.T，
[0011]其中，P是指理想氣體的壓強(qiáng)，V為理想氣體的體積，η表示氣體物質(zhì)的量，而T則表示理想氣體的熱力學(xué)溫度，R是一個常量，為理想氣體常數(shù)。
[0012]從上式可看出，如果能實時計算出上平臺氣瓶內(nèi)部氣壓變化情況，就可相應(yīng)得到氣瓶內(nèi)部所儲氣體變化的物質(zhì)的量，進(jìn)而可以得到氣瓶內(nèi)部因噴氣而減少的氣體質(zhì)量m。
[0013]水泵工作時質(zhì)量流量已知，假定為q,根據(jù)液體質(zhì)量流量公式,在時間t內(nèi)，所抽水質(zhì)量m’為m’ = q.t，因此控制水泵工作時間即可控制一定質(zhì)量的液體從2號儲水腔到達(dá)I號儲水腔，如果令m’ = m，就可起到補(bǔ)充上平臺氣體質(zhì)量損失的作用。
[0014]本發(fā)明采用兩個儲水腔動態(tài)補(bǔ)給的方式，測量得到氣瓶中損失的氣體質(zhì)量后將同等質(zhì)量的配重液體靠水泵抽取至上平臺儲水腔。本發(fā)明保證了載物平臺的質(zhì)量穩(wěn)定性，大大提高了仿真實驗精度與可行性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為氣浮平面運(yùn)動平臺的質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)原理示意圖:
[0016]圖中，1:上平臺，2:下平臺，3:儲氣氣瓶，4:噴氣氣嘴，5:1號儲水腔，6:水泵，7:2號儲水腔。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限如此，凡是對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0018]本發(fā)明提供了一種氣浮平面運(yùn)動平臺的質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)，所述六自由度氣浮實驗平臺有上平臺I與下平臺2(基座).上平臺I 一般安裝有慣性測量單元、傳感器、工控機(jī)等控制設(shè)備，噴氣氣嘴，氣瓶及氣路導(dǎo)線等設(shè)備:下平臺2—般安裝有氣足及其他輔助設(shè)備，起到固定作用。
[0019]如圖1所示，將2號儲水腔7安置于六自由度氣浮臺下平臺2上，將I號儲水腔5懸掛于六自由度氣浮臺上平臺I下端，兩者通過傳輸管道相連接，且水泵6提供動力將配重液體抽取到上平臺I儲水腔高度。
[0020]上平臺I各氣瓶互相聯(lián)通，且在總出氣口安裝有高精度壓力表，用于測量瓶內(nèi)壓力變化。
[0021]根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程P.V = η.R.Τ，可測算出一定時間內(nèi)瓶內(nèi)高壓氣體減少的物質(zhì)的量。
[0022]其中，P是指理想氣體的壓強(qiáng)，V為理想氣體的體積，η表示氣體物質(zhì)的量，而T則表示理想氣體的熱力學(xué)溫度，R是一個常量，為理想氣體常數(shù)。
[0023]根據(jù)物質(zhì)的量計算公式:m = M.n，可以得到上平臺I氣瓶中減少的高壓氣體質(zhì)量。
[0024]其中，m為氣體的物質(zhì)質(zhì)量，M為空氣的摩爾質(zhì)量，η為空氣的物質(zhì)的量。
[0025]水泵質(zhì)量流量為q，在時間t內(nèi)，所抽水質(zhì)量為m’ = q.t。
[0026]在上平臺I噴氣工作一段時間之后，高壓氣體質(zhì)量損失量為m，通過水泵6抽水，將質(zhì)量為m’的配重液體從2號儲水腔7抽升至上平臺I的I號儲水腔5，且m’ = m，就可起到補(bǔ)充上平臺I氣體質(zhì)量損失的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種氣浮平面運(yùn)動平臺的質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述質(zhì)量補(bǔ)償系統(tǒng)由I號儲水腔、2號儲水腔、水泵以及傳輸管道組成，I號儲水腔懸掛于六自由度氣浮臺上平臺下端，2號儲水腔安置于六自由度氣浮臺下平臺上，I號儲水腔與2號儲水腔通過傳輸管道與水泵相連 。
【文檔編號】B64G7/00GK104015943SQ201410277190
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】劉楊, 李宗哲, 陳興林, 強(qiáng)盛, 劉啟循, 李欣, 陳震宇 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)