一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置

本发明涉及电池阵地面微重力展收，特别是涉及一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置。

背景技术：

1、柔性电池阵的重量和面积逐步增大，对重力平衡系统提出了具备大载荷重量平衡的能力要求，同时为精准模拟空间失重展开状态，减少外界测试设备对产品的额外影响，要求地面重力平衡系统具备展开跟随快速响应的能力。

2、目前针对一般飞行器装配测试主要采用重力平衡法，即通过等重量方式平衡飞行器的重量，从而达到“微重力”状态，而传统的空间机构“微重力”地面展开一般为一维展开或二维展开，并且运动形式为被动随动展开，而随着空间站柔性太阳电池翼等复杂大型展开机构的出现，在展开方式上由无源铰链式一次性展开变为有源桁架式可多次重复展开，呈现多维地面展开的需求；传统被动式悬挂法采用配重和定滑轮组合方式抵消物体重力，结构形式简单，易于操作，但悬挂随动装置给机构产品带来了附加质量和惯性力，同时绳索与滑轮之间的摩擦阻力也给试验精度带来一定的影响；而且悬挂方式也存在着桁架结构复杂、随动机构滞后运动和抖动等方面的不足，只适用于质量较小、运动方向与重力方向正交的展开测试，无法满足一端固定并绕铰支点转动的复杂轨迹变重力的展开测试需求。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置，用于解决现有的微重力模拟装置局限性较高，无法满足复杂轨迹变重力的展开测试需求的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置，包括安装在龙门架顶端的纵向滑轨滑轮架结构和重力平衡结构，所述重力平衡结构包括在展开时沿斜线相互平行的多层平衡板组件和安装在基板上的基板边缘支撑组件；

4、每层所述平衡板组件包括若干个重力平衡薄板，两个所述相互平行且相邻层的重力平衡薄板为一组，一组的两个所述重力平衡薄板通过平衡板吊挂绳索与所述纵向滑轨滑轮架结构连接，一组的两个所述重力平衡薄板通过电池板吊挂绳索与基板边缘支撑组件连接，其中，所述重力平衡薄板上设有通过在重力平衡薄板内滑动来调节力矩的配重块。

5、上述技术方案通过调节配重块在重力平衡薄板滑槽内的位置可以实现配重重力的扭矩与电池板重力的扭矩平衡，确保折展过程中配重平衡电池板偏心运动产生的力矩，从而提高柔性电池阵地面微重力展收试验的安全性与稳定性。

6、于本发明的一实施例中，所述纵向滑轨滑轮架结构包括多层纵向滑轨组件，每层所述纵向滑轨组件包括两个相互平行的纵向滑轨，两个所述纵向滑轨上滑动连接有滑轮架，所述滑轮架包括支撑架和安装在所述支撑架上并与所述纵向滑轨上滑动连接的滑轮，所述支撑架的底侧通过平衡板吊挂绳索与所述平衡板组件连接。

7、于本发明的一实施例中，在纵向方向上相邻的两个所述平衡板吊挂绳索相距2.5mm，因为所述纵向滑轨组件为5层，所以同一所述纵向滑轨上相邻滑轮架之间的间隔为12.5mm，该技术方案通过设计合理的纵向滑轨和滑轮架布局能够避免实物体积的干涉对电池翼面产生额外弯矩，满足可靠性与安全性的需求。

8、于本发明的一实施例中，所述重力平衡薄板包括第一平衡件和第二平衡件，所述第一平衡件内开设有与所述配重块滑动连接的滑槽，所述第一平衡件和第二平衡件的顶侧连接处设有用于平衡板吊挂绳索穿过的吊挂连接件，所述第二平衡件远离所述第一平衡件的那一侧通过电池板吊挂绳索与所述基板边缘支撑组件连接。

9、于本发明的一实施例中，一组的两个所述重力平衡薄板上连接的平衡板吊挂绳索可在展开或收拢时形成重力平衡薄板绕其进行转动的刚性轴，一组的两个所述重力平衡薄板之间的刚性轴上套设有轴套。

10、于本发明的一实施例中，所述基板边缘支撑组件包括安装在基板上的连接板、安装在连接板顶侧的边缘支撑杆和安装在连接板顶侧中间位置的边缘支撑环，所述边缘支撑杆的两端侧面上设有限位橡胶圈，所述边缘支撑环通过所述电池板吊挂绳索与所述平衡板组件连接。

11、如上所述，本发明的一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置，具有以下有益效果：本发明基于折展状态下的电池阵的不同形态以及折展过程中单个电池板质心轨迹与轨道投影面相交的特点，设计电池阵悬吊配重结构；通过调节配重块在重力平衡薄板滑槽内的位置可以实现配重重力的扭矩与电池板重力的扭矩平衡，确保折展过程中配重平衡电池板偏心运动产生的力矩；通过设计合理的纵向滑轨和滑轮架布局能够避免实物体积的干涉对电池翼面产生额外弯矩；所以本发明局限性较高，能够满足复杂轨迹变重力的展开测试需求。

技术特征：

1.一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置，其特征在于：包括安装在龙门架顶端的纵向滑轨滑轮架结构(1)和重力平衡结构，所述重力平衡结构包括在展开时沿斜线相互平行的多层平衡板组件(2)和安装在基板(11)上的基板边缘支撑组件(10)；

2.根据权利要求1所述的一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置，其特征在于：所述纵向滑轨滑轮架结构(1)包括多层纵向滑轨组件(101)，每层所述纵向滑轨组件(101)包括两个相互平行的纵向滑轨(1011)，两个所述纵向滑轨(1011)上滑动连接有滑轮架(102)，所述滑轮架(102)包括支撑架(1021)和安装在支撑架(1021)上并与纵向滑轨(1011)上滑动连接的滑轮(1022)，所述支撑架(1021)的底侧通过平衡板吊挂绳索(3)与所述平衡板组件(2)连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置，其特征在于：在纵向方向上相邻的两个所述平衡板吊挂绳索(3)相距2.5mm，因为所述纵向滑轨组件(101)为5层，所以同一所述纵向滑轨(1011)上相邻滑轮架(102)之间的间隔为12.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置，其特征在于：所述重力平衡薄板(201)包括第一平衡件(2011)和第二平衡件(2012)，所述第一平衡件(2011)内开设有与所述配重块(5)滑动连接的滑槽(9)，所述第一平衡件(2011)和第二平衡件(2012)的顶侧连接处设有用于平衡板吊挂绳索(3)穿过的吊挂连接件(4)，所述第二平衡件(2012)远离所述第一平衡件(2011)的那一侧通过电池板吊挂绳索(8)与所述基板边缘支撑组件(10)连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置，其特征在于：一组的两个所述重力平衡薄板(201)上连接的平衡板吊挂绳索(3)可在展开或收拢时形成重力平衡薄板(201)绕其进行转动的刚性轴(6)，一组的两个所述重力平衡薄板(201)之间的刚性轴(6)上套设有轴套(7)。

6.根据权利要求1所述的一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置，其特征在于：所述基板边缘支撑组件(10)包括安装在基板(11)上的连接板(1001)、安装在连接板(1001)顶侧的边缘支撑杆(1002)和安装在连接板(1001)顶侧中间位置的边缘支撑环(1003)，所述边缘支撑杆(1002)的两端侧面上设有限位橡胶圈(1004)，所述边缘支撑环(1003)通过所述电池板吊挂绳索(8)与所述平衡板组件(2)连接。

技术总结本发明提供一种基于悬吊法的柔性电池阵地面微重力模拟装置，包括安装在龙门架顶端的纵向滑轨滑轮架结构和重力平衡结构，所述重力平衡结构包括在展开时沿斜线相互平行的多层平衡板组件和安装在基板上的基板边缘支撑组件；每层所述平衡板组件包括若干个重力平衡薄板，两个所述相互平行且相邻层的重力平衡薄板为一组，其中，所述重力平衡薄板上设有通过在重力平衡薄板内滑动来调节力矩的配重块；本发明的有益效果为：本发明通过调节配重块在重力平衡薄板滑槽内的位置可以实现配重重力的扭矩与电池板重力的扭矩平衡，确保折展过程中配重平衡电池板偏心运动产生的力矩，从而提高柔性电池阵地面微重力展收试验的安全性与稳定性。技术研发人员：余海东,胡宸轩,高畅,顾彬受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4