基于等離子推進驅動的大范圍氣浮平動裝置制造方法
【專利摘要】一種基于等離子推進驅動的大范圍氣浮平動裝置，屬于航空航天方向地面物理仿真和空間姿態(tài)調節(jié)領域。所述氣浮平動裝置主要用于裝置在氣浮環(huán)境中二維平面上實現(xiàn)平動，包括等離子體驅動器、平動臺體、測量機構、控制器、電能轉換裝置五個部分。平面光柵傳感器實時測量當前姿態(tài)信號發(fā)送給控制器，控制器經過計算將控制量發(fā)送給各個等離子體推進器，等離子體推進器部分作為執(zhí)行機構，從而實現(xiàn)平動臺體部分在二維平面上X、Y、Rz三個自由度的任意運動。本發(fā)明具有系統(tǒng)載荷比高、效率高、工作時間長的優(yōu)點。
【專利說明】基于等離子推進驅動的大范圍氣浮平動裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于航空航天方向地面物理仿真和空間姿態(tài)調節(jié)領域，涉及一種應用等離子體推進器驅動的大范圍氣浮平動裝置。
【背景技術】
[0002]在當今航空航天領域中，航天器或地面仿真裝備的姿態(tài)調節(jié)方面普遍采用傳統(tǒng)的噴氣式方法進行實現(xiàn)。傳統(tǒng)的噴氣式方法需要攜帶氣缸，利用噴射氣缸中的氣體實現(xiàn)姿態(tài)的調節(jié)，但是氣缸中的氣體是有限的，并且氣體密度小、占用空間大，且噴氣式方法出力較小。但等離子體推進器則是利用激光束輻照靶面產生超高音速噴射的等離子體產生推力，在大氣層中可利用空氣作為介質、在太空中選用合適的推進劑作為介質。這樣，在大氣層中，等離子體推進器就可直接吸收外界空氣而省略了氣缸；在太空中，等離子體推進器可攜帶密度遠大于空氣的推進劑作為介質。并且，等離子體推進器所產生的推力遠大于噴氣式推進器，且由于電能的充足，等離子體推進器可以長時間工作。所以，如何設計一個應用等離子體推進器驅動的裝置就成為了航空航天領域的重中之重。
[0003]經查驗相關文獻，200720173799.X中公開了一種以高壓氣源作為動力的兩自由度氣浮臺，氣浮和執(zhí)行機構都使用高壓氣瓶內的氣體，導致仿真時間很短，無法滿足航天器長時間仿真的需要。
[0004]200410009086.7公開了一種剛體空間位姿測量裝置及其測量方法，采用拉線式編碼器實現(xiàn)一種接觸式的剛體空間位置姿態(tài)的測量，該測量方式無疑給系統(tǒng)帶來了不必要的干擾，影響了模擬仿真的質量。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種推力大、效率高、工作時間長的基于等離子推進驅動的大范圍氣浮平動裝置，主要用于裝置在氣浮環(huán)境中二維平面上實現(xiàn)平動。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]—種基于等離子推進驅動的大范圍氣浮平動裝置，包括等離子體驅動器、平動臺體、測量機構、控制器、電能轉換裝置五個部分，其中:
[0008]所述等離子體驅動器為八個，由激光器、固體靶面、等離子體存儲器組成，通過控制不同推進器噴射等離子體、噴射等離子體速度大小，從而實現(xiàn)臺體二維平面上X、Y、Rz三個自由度的任意運動；
[0009]所述平動臺體為矩形剛性臺體，在平動臺體的四邊上沿中心對稱擺放八個等離子體推進器；
[0010]所述測量機構由平面光柵傳感器和通信電路組成，平面光柵傳感器用于測量平動臺體三個自由度的信息，并將信息通過通信電路傳遞給控制器；
[0011]所述控制器用于接收測量機構測得的臺體平面上三個自由度的信息，并發(fā)送計算后的控制指令給各個等離子體驅動器；
[0012]所述電能轉換裝置為太陽能轉電能的裝置，其負責給等離子體驅動器、測量機構以及控制器提供長時間供電。
[0013]平面光柵傳感器實時測量當前姿態(tài)信號發(fā)送給控制器，控制器經過計算將控制量發(fā)送給各個等離子體推進器，等離子體推進器部分作為執(zhí)行機構，從而實現(xiàn)平動臺體部分在二維平面上X、Y、Rz三個自由度的任意運動。
[0014]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0015]1、系統(tǒng)載荷比高
[0016]裝置采用等離子體推進器進行驅動，單位體積推進劑所產生的推力大。
[0017]2、體積小
[0018]裝置采用等離子體推進器進行驅動，在相同效率情況下，推進器裝置體積小。
[0019]3、工作時間長
[0020]裝置采用等離子體推進器進行驅動，電能轉換裝置供電，實現(xiàn)了裝置長時間的工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明基于等離子體推進器驅動的大范圍氣浮平動裝置的結構簡圖。【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明，但并不局限如此，凡是對本發(fā)明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供的基于等離子推進驅動的大范圍氣浮平動裝置包括等離子體驅動器1、平動臺體2、測量機構、控制器4、電能轉換裝置5五個部分。
[0024]在平動臺體2上，沿中心對稱在四邊擺放八個等離子體推進器I作為執(zhí)行機構，即:上邊擺放第一等離子體推進器1-1、第二等離子體推進器1-2，右邊擺放第三等離子體推進器1-3、第四等離子體推進器1-4，下邊擺放第五等離子體推進器1-5、第六等離子體推進器1-6，左邊擺放第七等離子體推進器1-7、第八等離子體推進器1-8。測量機構由平面光柵傳感器3和通信電路組成，平面光柵傳感器3用于測量平動臺體2三個自由度的信息，并將信息通過通信電路傳遞給控制器4，再由控制器4發(fā)送控制指令給各個等離子體推進器
I。其中，X向正向的運動由第一等離子體推進器1-1、第二等離子體推進器1-2實現(xiàn)，X向負向的運動由第五等離子體推進器1-5、第六等離子體推進器1-6實現(xiàn)，Y向正向的運動由第七等離子體推進器1-7、第八等離子體推進器1-8實現(xiàn)，Y向負向的運動由第三等離子體推進器1-3、第四等離子體推進器1-4實現(xiàn)，Rz向正向的運動由第二等離子體推進器1-2、第六等離子體推進器1-6、第四等離子體推進器1-4、第八等離子體推進器1-8實現(xiàn)，Rz向負向的運動由第一等離子體推進器1-1、第五等離子體推進器1-5、第七等離子體推進器1-7、第三等離子體推進器1-3實現(xiàn)。這樣就實現(xiàn)了平動臺體在二維平面上X、Y、Rz三個自由度的自由運動。并且，由電能轉換裝置5將太陽能轉化為電能，從而實現(xiàn)了裝置長時間的工作。
【權利要求】
1.一種基于等離子推進驅動的大范圍氣浮平動裝置，其特征在于所述氣浮平動裝置包括等離子體驅動器、平動臺體、測量機構、控制器、電能轉換裝置五個部分，其中: 所述等離子體驅動器為八個； 所述平動臺體的四邊上沿中心對稱擺放有八個等離子體推進器； 所述測量機構由平面光柵傳感器和通信電路組成，平面光柵傳感器用于測量平動臺體三個自由度的信息，并將信息通過通信電路傳遞給控制器； 所述控制器用于接收測量機構測得的臺體平面上三個自由度的信息，并發(fā)送計算后的控制指令給各個等離子體驅動器； 所述電能轉換裝置負責給等離子體驅動器、測量機構以及控制器提供長時間供電。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于等離子推進驅動的大范圍氣浮平動裝置，其特征在于所述等離子體驅動器由激光器、固體靶面、等離子體存儲器組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于等離子推進驅動的大范圍氣浮平動裝置，其特征在于所述平動臺體為矩形剛性臺體。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于等離子推進驅動的大范圍氣浮平動裝置，其特征在于所述電能轉換裝置為太陽能轉電能的裝置。
【文檔編號】G05B17/02GK104002996SQ201410277197
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權日:2014年6月20日
【發(fā)明者】劉楊, 陳震宇, 陳興林, 李宗哲, 劉啟循, 李欣 申請人:哈爾濱工業(yè)大學