本發(fā)明涉及地面模擬地外環(huán)境相關(guān)，具體涉及一種地基地外行星重力模擬實驗艙及實驗方法。
背景技術(shù)：
1、申請公布號為cn116571864a的發(fā)明專利公開了一種地外環(huán)境焊接的重力水平地面模擬裝置及方法，包括總控系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、外管組件、重力水平調(diào)控機構(gòu)；總控系統(tǒng)可對裝置運行過程中各參數(shù)進行控制；通過真空系統(tǒng)和重力水平調(diào)控機構(gòu)為需要空間模擬的實驗提供高真空和不同水平的重力兩大空間環(huán)境特征；重力水平調(diào)控機構(gòu)，整體設(shè)于所述外管組件內(nèi)，包括順次連接的驅(qū)動單元、牽引單元和載物臺系統(tǒng)，所述驅(qū)動單元中的電機通過牽引單元中的纜繩實現(xiàn)載物臺系統(tǒng)的吊裝升降。該專利中，電機通過纜繩驅(qū)動載物臺運動，纜繩屬于剛性體，會傳遞電機的振動給載物臺，導(dǎo)致載物臺上的地外環(huán)境重力水平低，與真實的地外環(huán)境重力水平相差較大。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在技術(shù)問題的一種或幾種，提供了一種地基地外行星重力模擬實驗艙及實驗方法。
2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：本發(fā)明提供了一種地基地外行星重力模擬實驗艙，包括艙體以及設(shè)置在所述艙體內(nèi)的彈簧組件、軟繩、減振器和載物臺，所述艙體上設(shè)有真空調(diào)壓閥，所述艙體內(nèi)設(shè)有檢測載物臺與所述艙體的頂壁之間距離的測距傳感器，所述載物臺通過彈簧組件、軟繩、減振器與所述艙體的頂壁連接；所述彈簧組件內(nèi)設(shè)有定位塊，所述定位塊的外側(cè)壁設(shè)有彈簧槽，所述定位塊通過彈簧槽螺旋式連接在所述彈簧組件內(nèi)且能夠在彈簧組件內(nèi)上下移動，所述彈簧組件的下端固定有對移動后的定位塊進行定位的定位件。
3、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的一種地基地外行星重力模擬實驗艙，通過設(shè)置彈簧和減振器，既可以為載物臺提供加速過程中的驅(qū)動力，又可以通過調(diào)節(jié)彈簧組件內(nèi)定位塊的位置調(diào)節(jié)彈簧組件的剛度，實現(xiàn)隔振，在地面為載物臺提供高水平的地外環(huán)境重力水平。
4、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。
5、進一步，所述定位塊呈柱狀結(jié)構(gòu)，所述定位塊的中段為圓柱形結(jié)構(gòu)，所述彈簧槽開設(shè)在所述圓柱形結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁上。
6、采用上述進一步方案的有益效果是：定位塊中段設(shè)置為圓柱形結(jié)構(gòu)，方便與彈簧結(jié)構(gòu)進行適配并進行螺旋式連接。
7、進一步，所述彈簧槽的兩端分別延伸至所述圓柱形結(jié)構(gòu)的上端端面和下端端面。
8、采用上述進一步方案的有益效果是：將彈簧槽兩端延伸至圓柱形結(jié)構(gòu)的上端端面和下端端面，方便與彈簧進行適配。
9、進一步，所述定位塊的上段或/和下段為六棱柱形結(jié)構(gòu)。
10、采用上述進一步方案的有益效果是：通過設(shè)置六棱柱形結(jié)構(gòu)，方便采用六角扳手旋擰定位塊。
11、進一步，所述彈簧組件的一圈彈簧絲嵌設(shè)在所述彈簧槽內(nèi)。
12、進一步，所述彈簧組件包括彈簧、上端蓋和下端蓋，所述彈簧的兩端分別與上端蓋和下端蓋連接固定，所述上端蓋固定在所述艙體的頂壁，所述下端蓋固定在所述載物臺上，所述定位件同軸套設(shè)在所述彈簧內(nèi)且固定在所述下端蓋上。
13、采用上述進一步方案的有益效果是：通過設(shè)置上端蓋和下端蓋，方便與艙體頂壁和載物臺進行連接，也方便彈簧和定位件的連接固定。
14、進一步，所述定位塊的中心軸線位置開設(shè)有定位螺孔，所述定位件為螺桿，所述螺桿與所述彈簧組件同軸布置，所述螺桿螺紋連接在所述定位螺孔內(nèi)。
15、采用上述進一步方案的有益效果是：通過在定位塊的中心軸線位置開設(shè)定位螺孔，并設(shè)置螺桿，可通過旋轉(zhuǎn)定位塊，使定位塊沿螺桿軸向運動，進而調(diào)整定位塊在彈簧組件內(nèi)的位置，調(diào)整彈簧的剛度。
16、本發(fā)明還提供了一種地基地外行星重力模擬實驗方法，采用上述一種地基地外行星重力模擬實驗艙實現(xiàn)，包括以下步驟：
17、s1，根據(jù)需要隔離振動的頻率值f計算彈簧組件的剛度取值k，根據(jù)彈簧組件的剛度取值k以及彈簧組件中彈簧的參數(shù)值計算彈簧的有效圈數(shù)n；
18、s2，旋擰定位塊，調(diào)整定位塊在彈簧組件中的位置，使定位塊與彈簧組件上端之間的彈簧的有效圈數(shù)不等于n；
19、s3，將艙體密封，并對艙體抽真空；
20、s4，通過驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動艙體，艙體通過軟繩、彈簧組件和減振器帶動載物臺從靜止狀態(tài)向上加速運動；彈簧組件處于被拉伸狀態(tài)，拉伸長度為x1；
21、s5，艙體、軟繩、彈簧組件和減振器達到預(yù)定速度后，艙體減速并跟隨載物臺運動，通過測距傳感器和驅(qū)動機構(gòu)配合控制艙體頂壁與載物臺之間的距離，使軟繩處于松弛狀態(tài)，彈簧組件處于原長狀態(tài)，載物臺處于微重力環(huán)境；
22、或s5'，艙體、軟繩、彈簧組件和減振器達到預(yù)定速度后，艙體減速并跟隨載物臺運動，通過測距傳感器和驅(qū)動機構(gòu)配合控制艙體頂壁與載物臺之間的距離，使軟繩處于松弛狀態(tài)，彈簧組件處于拉伸狀態(tài)，拉伸長度為x2，x2小于x1，使彈簧組件持續(xù)為載物臺提供恒定的地外行星重力。
23、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的實驗方法，可以通過旋擰定位塊，調(diào)整彈簧組件的有效圈數(shù)，進行有效隔振，在地面為載物臺提供高水平的地外環(huán)境重力水平。
24、進一步，s1中，根據(jù)需要隔離振動的頻率值f計算彈簧組件的剛度取值k，包括，根據(jù)公式計算彈簧組件的剛度取值k，其中，m為載物臺的質(zhì)量，f為需要隔離的振動頻率值。
25、進一步，s1中，根據(jù)彈簧組件的剛度取值k以及彈簧組件中彈簧的參數(shù)值計算彈簧的有效圈數(shù)n，包括，根據(jù)公式計算彈簧的有效圈數(shù)n，其中，g是彈簧材料剪切模量，d是彈簧鋼絲直徑，d是彈簧中徑。
1.一種地基地外行星重力模擬實驗艙，其特征在于，包括艙體以及設(shè)置在所述艙體內(nèi)的彈簧組件、軟繩、減振器和載物臺，所述艙體上設(shè)有真空調(diào)壓閥，所述艙體內(nèi)設(shè)有檢測載物臺與所述艙體的頂壁之間距離的測距傳感器，所述載物臺通過彈簧組件、軟繩、減振器與所述艙體的頂壁連接；所述彈簧組件內(nèi)設(shè)有定位塊，所述定位塊的外側(cè)壁設(shè)有彈簧槽，所述定位塊通過彈簧槽螺旋式連接在所述彈簧組件內(nèi)且能夠在彈簧組件內(nèi)上下移動，所述彈簧組件的下端固定有對移動后的定位塊進行定位的定位件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地基地外行星重力模擬實驗艙，其特征在于，所述定位塊呈柱狀結(jié)構(gòu)，所述定位塊的中段為圓柱形結(jié)構(gòu)，所述彈簧槽開設(shè)在所述圓柱形結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種地基地外行星重力模擬實驗艙，其特征在于，所述彈簧槽的兩端分別延伸至所述圓柱形結(jié)構(gòu)的上端端面和下端端面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種地基地外行星重力模擬實驗艙，其特征在于，所述定位塊的上段或/和下段為六棱柱形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地基地外行星重力模擬實驗艙，其特征在于，所述彈簧組件的一圈彈簧絲嵌設(shè)在所述彈簧槽內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地基地外行星重力模擬實驗艙，其特征在于，所述彈簧組件包括彈簧、上端蓋和下端蓋，所述彈簧的兩端分別與上端蓋和下端蓋連接固定，所述上端蓋固定在所述艙體的頂壁，所述下端蓋固定在所述載物臺上，所述定位件同軸套設(shè)在所述彈簧內(nèi)且固定在所述下端蓋上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地基地外行星重力模擬實驗艙，其特征在于，所述定位塊的中心軸線位置開設(shè)有定位螺孔，所述定位件為螺桿，所述螺桿與所述彈簧組件同軸布置，所述螺桿螺紋連接在所述定位螺孔內(nèi)。
8.一種地基地外行星重力模擬實驗方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至7任一項所述一種地基地外行星重力模擬實驗艙實現(xiàn)，包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種地基地外行星重力模擬實驗方法，其特征在于，s1中，根據(jù)需要隔離振動的頻率值f計算彈簧組件的剛度取值k，包括，根據(jù)公式計算彈簧組件的剛度取值k，其中，m為載物臺的質(zhì)量，f為需要隔離的振動頻率值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種地基地外行星重力模擬實驗方法，其特征在于，根據(jù)彈簧組件的剛度取值k以及彈簧組件中彈簧的參數(shù)值計算彈簧的有效圈數(shù)n，包括，根據(jù)公式計算彈簧的有效圈數(shù)n，其中，g是彈簧材料剪切模量，d是彈簧鋼絲直徑，d是彈簧中徑。