本發(fā)明涉及氣懸浮技術(shù)及零重力環(huán)境模擬領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

零重力環(huán)境模擬中，廣泛采用氣足與氣浮平臺(tái)配合實(shí)現(xiàn)。通過氣足的節(jié)流孔供入高壓氣體，在氣足和氣浮平臺(tái)之間形成高壓氣膜，使氣足相對于氣浮平臺(tái)懸浮，實(shí)現(xiàn)無摩擦相對運(yùn)動(dòng)。將衛(wèi)星等模擬載荷安裝在氣足上，可以模擬太空失重環(huán)境。

傳統(tǒng)的氣足采用單圈節(jié)流孔設(shè)計(jì)，且單圈節(jié)流孔采用同一個(gè)氣腔。對于在單塊氣浮平臺(tái)上使用時(shí)，該設(shè)計(jì)不存在過縫問題，可以很好的滿足零重力模擬的需求。然而，對于大型航天器或者大范圍運(yùn)動(dòng)的航天器的零重力環(huán)境模擬應(yīng)用，大面積的氣浮平臺(tái)往往采用拼接的方式實(shí)現(xiàn)，即通過多塊小的氣浮平臺(tái)拼接構(gòu)建大面積的氣浮平臺(tái)。不同塊的氣浮平臺(tái)之間存在縫隙。通過高精度的調(diào)節(jié)，可以使氣浮平臺(tái)之間縫隙盡可能的小，但相對于氣足的節(jié)流孔來講還是很大平臺(tái)的間隙可以調(diào)節(jié)到0.1～0.5mm，節(jié)流孔的直徑為0.1～0.2mm。當(dāng)某個(gè)節(jié)流孔通過縫隙時(shí)，節(jié)流孔流出的高壓氣體直接從縫隙排掉，不能夠有效地在氣足和氣浮平臺(tái)之間形成高壓氣膜，從而使該節(jié)流孔附近區(qū)域氣足失去承載能力。特別是第一個(gè)節(jié)流孔或者最后一個(gè)節(jié)流孔通過縫隙時(shí)，該節(jié)流孔附近區(qū)域失去承載能力，會(huì)使氣足失去角剛度，承載發(fā)生明顯偏載，氣膜不再均勻，嚴(yán)重時(shí)，氣足的傾斜使過縫節(jié)流孔一側(cè)氣足與氣浮平臺(tái)發(fā)生接觸，產(chǎn)生摩擦，嚴(yán)重影響零重力的模擬精度和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。

隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是空間探索的不斷深入，大型航天器零重力試驗(yàn)和航天器的大范圍運(yùn)動(dòng)測試等對氣足過縫能力提出了更高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)氣足的節(jié)流孔過拼接氣浮平臺(tái)的縫隙時(shí)，節(jié)流孔流出的高壓氣體直接從縫隙排掉，導(dǎo)致傳統(tǒng)氣足過縫隙能力差的問題，本發(fā)明提供了一種多圈獨(dú)立供氣的過縫能力增強(qiáng)型氣足。

多圈獨(dú)立供氣的過縫能力增強(qiáng)型氣足，它包括基板、氣浮蓋板和密封圈，基板和氣浮蓋板相對扣合在一起，氣浮蓋板位于基板上方，氣浮蓋板上表面的中心設(shè)有萬向連接球窩，萬向連接球窩通過球頭與外部載荷連接，基板中心設(shè)有中心泄壓孔，密封圈設(shè)置在基板和氣浮蓋板之間；

以中心泄壓孔為中心，在基板上表面加工有同圓心的N個(gè)環(huán)形槽，每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)沿周向均勻分布多個(gè)節(jié)流孔，

密封圈設(shè)置在相鄰兩圈節(jié)流孔之間，用于實(shí)現(xiàn)相鄰兩圈節(jié)流孔的獨(dú)立密封，

氣浮蓋板上設(shè)有N個(gè)供氣孔，每個(gè)供氣孔為一個(gè)環(huán)形槽上所對應(yīng)的節(jié)流孔供氣。

所述的N為整數(shù)，且N≥2。

所述的距離中心泄壓孔最近的節(jié)流孔的圓心與中心泄壓孔圓心間的距離為r，且其中，r₀為中心泄壓孔的直徑，R為基板直徑。

所述的每個(gè)環(huán)形槽內(nèi)的節(jié)流孔的個(gè)數(shù)大于或等于3。

所述的基板采用螺釘與氣浮蓋板連接。

所述的節(jié)流孔底部微孔的直徑為0.1mm至0.2mm。

本發(fā)明解決傳統(tǒng)氣足過縫時(shí)角剛度損失大導(dǎo)致摩擦增加、運(yùn)動(dòng)卡滯的問題，在基板1上除了設(shè)置了多圈節(jié)流孔外，另外加工多圈節(jié)流孔，特別是在接近氣足邊緣位置加工一圈節(jié)流孔，不同圈的節(jié)流孔單獨(dú)供氣。由于多圈節(jié)流孔的設(shè)置方式，使得本發(fā)明承載能力優(yōu)于傳統(tǒng)單圈氣足。

以節(jié)流孔的圈數(shù)為2為例：外圈節(jié)流孔靠近氣足邊緣，其通過氣浮平臺(tái)拼縫時(shí)，節(jié)流孔泄壓造成的承載能力損失的區(qū)域很小，特別是，外圈節(jié)流孔和內(nèi)圈節(jié)流孔之間的區(qū)域的氣膜由內(nèi)圈的節(jié)流孔補(bǔ)充，因此，承載偏載小，角剛度損失小。當(dāng)外圈節(jié)流孔通過縫隙后，內(nèi)圈節(jié)流孔通過縫隙時(shí)，外圈節(jié)流孔已經(jīng)通過縫隙，可以提供足夠的承載能力，并補(bǔ)充內(nèi)圈和外圈之間的氣膜，同時(shí)，由于外圈節(jié)流孔，對角剛度的貢獻(xiàn)大，因此，氣足的角剛度損失很小。

與單圈節(jié)流孔的傳統(tǒng)高氣足相比，傳統(tǒng)的單圈節(jié)流孔通過氣浮平臺(tái)縫隙時(shí)，節(jié)流孔的泄壓直接導(dǎo)致節(jié)流孔縫隙外側(cè)的區(qū)域完全失去承載能力，且內(nèi)側(cè)區(qū)域也出現(xiàn)相當(dāng)損失，因此，角剛度損失嚴(yán)重，承載出現(xiàn)明顯偏載。

特別是，本發(fā)明可以根據(jù)承載能力和過縫能力的要求，在內(nèi)圈和外圈之間再增加一圈或多圈節(jié)流孔，進(jìn)一步降低當(dāng)個(gè)節(jié)流孔過縫時(shí)的角剛度損失。

本發(fā)明帶來的有益效果是，通過多圈節(jié)流孔設(shè)計(jì)，每圈節(jié)流孔獨(dú)立供氣，提高氣足在過縫時(shí)的角剛度損失，增強(qiáng)了其過縫能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的多圈獨(dú)立供氣的過縫能力增強(qiáng)型氣足的主剖視圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為圖1的仰視圖；

圖4為Ⅱ處的局部放大圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1至圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的多圈獨(dú)立供氣的過縫能力增強(qiáng)型氣足，它包括基板1、氣浮蓋板2和密封圈3，基板1和氣浮蓋板2相對扣合在一起，氣浮蓋板2位于基板1上方，氣浮蓋板2上表面的中心設(shè)有萬向連接球窩6，萬向連接球窩6通過球頭與外部載荷連接，基板1中心設(shè)有中心泄壓孔5，密封圈3設(shè)置在基板1和氣浮蓋板2之間；

以中心泄壓孔5為中心，在基板1上表面加工有同圓心的N個(gè)環(huán)形槽8，每個(gè)環(huán)形槽8內(nèi)沿周向均勻分布多個(gè)節(jié)流孔4，

密封圈3設(shè)置在相鄰兩圈節(jié)流孔之間，用于實(shí)現(xiàn)相鄰兩圈節(jié)流孔的獨(dú)立密封，

氣浮蓋板8上設(shè)有N個(gè)供氣孔7，每個(gè)供氣孔7為一個(gè)環(huán)形槽8上所對應(yīng)的節(jié)流孔4供氣。

本實(shí)施方式，節(jié)流孔的圈數(shù)也為N和每圈節(jié)流孔的數(shù)量為M，N和M的具體數(shù)值根據(jù)氣足的承載能力、氣足的直徑及對過縫能力的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同圈的節(jié)流孔數(shù)量可以不同。

節(jié)流孔4為現(xiàn)有技術(shù)中的一種結(jié)構(gòu)，節(jié)流孔4包括三部分，從上至下依次為上部通孔4-3、微孔4-1和氣囊4-2，且微孔4-1的直徑小于上部通孔4-3的直徑，上部通孔4-3的直徑小于氣囊4-2的直徑，微孔4-1連通上部通孔4-3和氣囊4-2，具體參見圖4。

半徑最大的環(huán)形槽8與氣足邊緣的距離及節(jié)流孔4的數(shù)量直接影響氣足的過縫能量，主要依據(jù)對過縫能力的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)對氣足過縫能力要求高時(shí)，通過減小半徑最大的環(huán)形槽8與氣足邊緣(即：基板)的距離和增加節(jié)流孔的數(shù)量來提高其過縫能力。

密封圈3設(shè)置在相鄰兩圈節(jié)流孔之間，用于實(shí)現(xiàn)對不同圈的節(jié)流孔的獨(dú)立密封，從而可以實(shí)現(xiàn)不同圈節(jié)流孔的氣路的隔絕，保證單獨(dú)供氣的實(shí)現(xiàn)。中心泄壓孔5實(shí)現(xiàn)氣浮平臺(tái)與氣足之間的高壓氣體的中心泄壓，氣浮平臺(tái)與氣足之間的高壓氣膜從兩個(gè)方向泄壓，一個(gè)為氣足外測，一個(gè)為中心泄壓孔5。氣膜沿這兩個(gè)方向泄壓保證了氣膜氣路形成通路，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)性。

萬向連接球窩6可通過球頭與外部載荷連接，并保證一定的角度適應(yīng)能力。

具體設(shè)計(jì)中以M＝6，N＝2為例。參見圖1至圖3，節(jié)流孔4底部微孔4-1可以采用直接在基板1上鉆Φ0.1～0.2mm的孔的方式實(shí)現(xiàn)，也可以采用鑲嵌鉆有Φ0.1～0.2mm孔的節(jié)流嘴的方式實(shí)現(xiàn)。基板中心鉆有泄壓孔，在不同環(huán)形槽之間加工安裝密封圈的環(huán)形槽。節(jié)流孔4為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，微孔4-1為節(jié)流孔4的一部分。

氣浮蓋板2上在對應(yīng)基板不同環(huán)形槽的直徑位置加工有供氣孔，本設(shè)計(jì)實(shí)例中分別為內(nèi)圈供氣孔和外圈供氣孔。在氣浮蓋板2中心位置加工有與外部負(fù)載安裝配合用的萬向連接球窩6。不同圈的節(jié)流孔之間通過密封圈3實(shí)現(xiàn)氣路的隔離和密封。

具體應(yīng)用的過程中，通過從內(nèi)圈供氣孔供入壓力為0.3Mpa～0.6MPa的壓縮氣體，實(shí)現(xiàn)對內(nèi)圈節(jié)流孔的供氣；通過外圈供氣孔供入壓力為0.3Mpa～0.6MPa的壓縮氣體，實(shí)現(xiàn)對外圈節(jié)流孔的供氣。內(nèi)圈和外圈的節(jié)流孔的高壓氣體通過小孔節(jié)流，在氣足和基板底部配合的氣浮平臺(tái)之間形成高壓氣膜，從而相對氣浮平臺(tái)懸浮，實(shí)現(xiàn)無摩擦相對運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)需要，在內(nèi)圈節(jié)流孔和外圈節(jié)流孔之間還可以增加一圈到多圈節(jié)流孔。