一种质量惯量可变的气浮旋转装置

本发明涉及一种质量惯量可变的气浮旋转装置，属于地面验证试验领域与航天工业测试领域，可用于地面试验系统的设计与动力学模型的估计等任务中。

背景技术：

1、精确控制航天器的运行轨迹，首先要精确了解航天器的质量特性参数，对于任何一个物体，它的质量特性参数包括质量、质心、转动惯量、惯性积等。质量、质心及转动惯量为航天器的姿态控制和理论计算提供了重要的基础参数，这些参数同时也是航空航天、精密仪器、工程机械、武器系统等领域中对产品进行评价的重要参数。

2、目前理论计算的质量特性参数几乎不可能达到需要精度，而目前的气浮旋转装置其整体的质量惯量难以确定的发生改变，其装置转动的角度角速度获取误差较大，难以对转动惯量计算方法进行验证。具体来说有必要研制一种高精度的质量惯量可变的气浮旋转装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种质量惯量可变的气浮旋转装置；

2、所述装置包括：基座101、安装框架102、漂浮旋转台103；

3、所述基座101包括一体化加工的长方形钢板204和吊环201，所述长方形钢板204的四个角上各设置有一个螺纹孔，所述螺纹孔用于连接吊环201，所述长方形钢板204上还设置有框架安装孔206、气浮装置安装孔203、大直槽口205与小直槽口202；其中，框架安装孔206分别设置于长方形钢板204的四个角上；气浮装置安装孔203安装在所述基座101的中心设置；

4、所述安装框架102包括l型框架转接板301、右支柱302、下横梁303、上横梁304以及左支柱305，上横梁304一端与左支柱305顶部连接，上横梁304另一端与右支柱302顶部进行连接，下横梁303一端与左支柱305底部进行连接，另一端与右支柱302底部进行连接，以使上横梁304、下横梁303、左支柱305，右支柱302连接成为一体，上横梁304与下横梁303的正中间设置有定位销孔，左支柱305、右支柱302分别与l型框架转接板301连接，连接完成之后，l型框架转接板301与基座101上的框架安装孔206通过螺钉进行连接，实现安装框架102整体与基座101的连接；

5、所述漂浮旋转台103包括吹浮气浮块组件401、气足组件402、下气浮轴承403、旋转方箱404、上气浮轴承405、编码器组件406；其中，吹浮气浮块组件401通过两侧的安装孔安装在基座101上，气足组件402放置于吹浮气浮块组件401的第一侧面，气足组件402上侧与旋转方箱404的下半轴相连接，下气浮轴承403通过螺钉安装于下横梁303上，上气浮轴承405通过螺钉安装于上横梁304上，上气浮轴承405通过上横梁304上的定位销控实现的精准定位安装，下气浮轴承403通过与下横梁303上的定位销孔实现精准定位安装，编码器组件406的一端固定连接于旋转方箱404的上半轴，另一端固定连接于上横梁304。

6、所述吹浮气浮块包括吹浮气浮块501、两个侧边转接板502、气嘴503；

7、其中，气嘴503安置于吹浮气浮块501的右侧面，用于给吹浮气浮块501供气，气体从气嘴503进入吹浮气浮块501，吹浮气浮块501的第一侧面与基座101接触，与吹浮气浮块501的第一侧面相对的第二侧面上设置有一圈吹气孔，气体进入吹浮气浮块501后从吹气孔吹出，将物体置于吹浮气浮块501的第一侧面上，通过气体承载吹浮气浮块501上的物体，实现悬浮；

8、两个侧边转接板502结构相同且均为l型结构，一个侧边转接板502由一块竖板和一块横板组成的，横板与竖板都设置有沉头孔，侧边转接板502的竖板通过螺栓与吹浮气浮块501相连接，侧边转接板502的横板通过螺栓与基座101的气浮装置安装孔203固定连接。

9、所述气足组件包括气足601、压片602、支撑螺柱603、支撑螺母604；

10、其中，支撑螺柱603下半部结构为半球形状，支撑螺柱603的下半部分半球形凸起与气足601上半部的半球形凹槽相匹配；

11、压片602设置于气足表面，压片602设置有u型槽，支撑螺柱603中间圆柱部分与u型槽配合实现固定，以防止支撑螺柱603与气足601滑落；

12、支撑螺柱603上半部分加工有螺纹，通过螺纹实现气足部件402与旋转方箱404之间的连接；

13、支撑螺母604与支撑螺柱603上部分的螺纹相契合，通过调整支撑螺母604调节气足部件402与旋转方箱404之间的距离。

14、所述旋转方箱包括旋转方箱下半组合轴701、方箱702、砝码703，安装螺柱704、左右推杆705、旋转方箱上组合半轴706；

15、其中，方箱702方箱为方形机构，其第一侧面与第二侧面相对，安装时与基座101平行，第三侧面与第四侧面相对，第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面均为铝板，第一侧面与第二侧面上加工有螺纹孔，第三侧面与第四侧面中间各设置四个通孔，第五与第六侧面相对，第五侧面为完整亚克力板，第六侧面为合页铰接的两块亚克力板；

16、相对下半组合轴701为圆盘与细长轴的组合，圆盘上设置有沉头孔，方箱下半组合轴701与方箱702的第一侧面螺纹孔通过螺栓相连接，旋转方箱下半组合轴701的细长轴的头部设置有10cm的中空螺纹孔，旋转方箱下半组合轴701通过中空螺纹孔与支撑螺柱603上部分的螺纹相契合；

17、旋转方箱上组合半轴706为圆盘与细长轴的组合，旋转方箱上组合半轴706的细长轴上部分有凸出的轴头，旋转方箱上组合半轴706与编码器组件406的凹槽部分相契合，实现安装，旋转方箱上组合半轴706的圆盘部分设置有沉头孔，通过螺栓与方箱702的第二侧面的螺纹孔相连接；

18、安装螺柱704与方箱702的第一侧面的螺纹孔相连接，打开砝码703的中心孔穿过安装螺柱实现砝码703的放置；

19、左右推杆705使用螺栓螺母与方箱702的第三侧面与第四侧面相连接，通过对左右推杆705的拨动或者撞击实现方箱整体的旋转。

20、所述编码器组件，包括：编码器转接板901、编码器902、动子连接件903；

21、编码器转接板901为上横板、下横板和一块竖板组成的z型结构，编码器转接板901的上横板都布置有沉头孔，编码器转接板901的上横板通过螺栓与上横梁304相连接；编码器转接板901的下横板布置有螺纹孔；

22、动子连接件903设置有沉头孔，动子连接件903通过螺栓实现动子连接件903与编码器转接板901的下横板相连接；

23、编码器902的下半部分的凹槽形状与旋转方箱上组合半轴706的轴肩相适配，编码器902通过螺纹孔与旋转方箱上的螺纹相匹配，通过螺钉的旋紧来实现编码器902的紧固；

24、动子连接件903与编码器902上部分的凹槽卡紧。

25、一种气浮旋转检测方法，所述方法包括：

26、第一步，将气浮旋转装置安装于水平地面；

27、第二步，给上气浮轴承405、下气浮轴承403及吹浮气浮块组件401供气，调整支撑螺母604对气足组件402与旋转方箱404之间的距离，当手动拨动左右推杆705，旋转方箱404转动速度没有衰减，气足组件402与被吹浮气浮块组件401吹起，无接触时，完成初始化调试；

28、第三步，依据待测卫星的质量惯量调整砝码703的个数与安装位置，将砝码安装于安装螺柱704上，使用螺母紧固，此时旋转方箱404与待测卫星的质量惯量调整至与待测卫星一致，用于模拟待测卫星；

29、第四步，选择碰撞物体与撞击速度，使碰撞物体撞击左右推杆705，旋转方箱404在撞击力的作用下开始转动，编码器组件工作，测量旋转方箱404作为模拟待测卫星，在受外力撞击下在指定时长内的旋转角度与旋转角速度。