【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及空間在軌流體管理，具體涉及一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置及方法。
技術介紹
1、在空間環境中，由于地球引力的減弱或消失，流體(特別是液體)的行為與在地面上有顯著的不同。微重力環境下，流體的表面張力、浮力等物理特性會發生變化，導致流體在容器中的分布、流動速度、穩定性等方面表現出獨特的規律。因此，空間在軌流體管理需要充分考慮這些微重力條件下的流體特性。
2、空間在軌流體管理，也可以稱為微重力流體管理或空間流體管理，是指對在空間環境中(如航天器內部)的流體(包括液體、氣體或兩相流)進行的一系列操作和管理活動，以確保與流體相關的系統能夠正常運行并完成特定的功能。這些活動通常包括流體的貯存、傳輸、控制以及相關的科學研究和技術驗證。
3、空間實驗方案涉及不同實驗工況，根據航天器貯箱的實際工作情況，存在氣液界面受擾失穩的情況，探究重力變化、外加擾動引發的貯箱內自由液面振蕩規律與恢復周期具有重大意義。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術具體提供一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，包括：
2、實驗貯箱，用于儲存實驗流體；
3、所述實驗貯箱透明設置，以能夠在所述實驗貯箱外觀測貯箱內的氣液界面；
4、旋轉機構，用于驅動所述實驗貯箱旋轉，以調整所述實驗貯箱與變重力離心平臺的離心加速度方向之間的夾角，以模擬旋轉運動時氣液界面的形貌變化；
5、振動機構，用于驅動所述實驗貯箱及所述旋轉機構同時
6、所述實驗貯箱、所述旋轉機構及所述振動機構均安裝于變重力離心平臺上；
7、所述旋轉機構與所述振動機構協同作用，能夠模擬集旋轉與平動組合運動的空間變重力流體貯箱在軌運動。
8、作為本專利技術的一種優選方案，所述旋轉機構驅動所述實驗貯箱在軌旋轉的角度區間為0～180°，旋轉角速度區間為0.1～6rad/s。
9、作為本專利技術的一種優選方案，所述振動機構對所述實驗貯箱施加振動的振動頻率區間為0.5-1hz,最大振動幅度10mm。
10、作為本專利技術的一種優選方案，所述旋轉機構包括步進電機、連接軸、貯箱安裝固定法蘭和旋轉支架；
11、所述實驗貯箱通過所述貯箱安裝固定法蘭轉動安裝于所述旋轉支架上，所述步進電機通過連接軸與所述實驗貯箱連接，用于驅動所述實驗貯箱以所述連接軸為中心旋轉。
12、作為本專利技術的一種優選方案，所述實驗貯箱中間為圓柱形殼體，所述實驗貯箱的兩端為對稱設置的半球形殼體，并且所述半球形殼體的直徑與圓柱形殼體的直徑相等；
13、所述連接軸與所述實驗貯箱的短軸共線，所述旋轉機構能夠驅動所述實驗貯箱繞其短軸旋轉，以調整所述實驗貯箱的長軸與所述變重力離心平臺的離心加速度方向之間的夾角；
14、所述長軸為經過所述實驗貯箱中心的最長的中心線，所述短軸為經過所述實驗貯箱中心的最短的中心線。
15、作為本專利技術的一種優選方案，所述振動機構包括直線電機、移動平臺和滑軌，所述實驗貯箱及所述旋轉機構均安裝于所述移動平臺上；
16、所述直線電機用于驅動所述移動平臺沿所述滑軌直線往復運動。
17、作為本專利技術的一種優選方案，所述振動機構還包括光柵尺和讀數頭，所述移動平臺能夠在所述直線電機驅動下沿所述光柵尺移動；
18、所述讀數頭固定安裝于所述移動平臺上，以向所述直線電機反饋所述移動平臺的實時位置；
19、所述光柵尺上順次布置有與所述直線電機的電機控制電路連接的左限位開關、零位開關和右限位開關，以控制所述移動平臺的移動范圍；
20、所述電機控制電路通過485接口與驅動器連接。
21、本專利技術還提供一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗方法，使用上述的空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，包括以下步驟：
22、啟動變重力離心平臺，使變重力離心平臺轉臺按照實驗項目要求的啟機速率和目標重力加速度運轉；
23、啟動旋轉機構，驅動實驗貯箱按照預定角速度旋轉至預定角度，模擬飛行器在軌姿態改變過程中貯箱內部流體的動力學運動特征，通過旋轉機構多次改變實驗貯箱的長軸與離心加速度的夾角，重復進行多次實驗；
24、啟動振動機構，驅動實驗貯箱按照預定的振動頻率及振動幅度進行振動，模擬實驗貯箱受平動和低頻振動擾動的工況，改變振動頻率和振動幅度，重復進行多次實驗；
25、同時啟動旋轉機構和振動機構，模擬集旋轉與平動組合運動的空間變重力流體貯箱在軌運動，改變旋轉和/或振動參數，重復進行多次實驗。
26、本專利技術與現有技術相比較具有如下有益效果：
27、通過旋轉機構能夠單獨模擬重力加速度方向改變的工況，以模擬旋轉運動時氣液界面的形貌變化；通過振動機構能夠單獨模擬實驗貯箱受低頻擾動的工況，模擬氣液界面受外力擾動過程中的氣液界面形貌變化和失穩現象；通過旋轉機構和振動機構的配合，能夠同時模擬實驗貯箱重力加速度方向改變及受低頻擾動的復合工況，能夠真實模擬氣液界面受擾失穩的情況，有助于研究重力變化、外加擾動引發的貯箱內自由液面振蕩規律與恢復周期。
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1.一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，
3.根據權利要求1或2所述的一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，
4.根據權利要求1所述的一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，
5.根據權利要求4所述的一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，
6.根據權利要求4或5所述的一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，
7.根據權利要求6所述的一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，
8.一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗方法，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，
3.根據權利要求1或2所述的一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，
4.根據權利要求1所述的一種空間變重力流體貯箱在軌運動模擬實驗裝置，其特征在于，
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉秋生，何乃峰，朱志強，王青溫，陶躍群，高偉，解京昌，
申請(專利權)人：中國科學院力學研究所，
類型：發明
國別省市：
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