(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210510640.1 (22)申请日 2022.05.11 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 岳宝增　马伯乐　刘峰　卢煜　 郝柏隆　 (74)专利代理 机构 北京正阳理工知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11639 专利代理师 张利萍 (51)Int.Cl. G01M 10/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种刚液柔耦合动力学特性研究的实验平 台 (57)摘要 本发明属于实验装置技术领域， 具体公开了 一种刚液柔耦合动力学特性研究的实验平台， 刚 液柔耦合体由主刚体， 充液贮箱和柔性帆板构 成。 主刚体布置有位移、 速度和加速度传感器。 主 刚体与柔性帆板进行固连， 在柔性帆板的末端布 置有位移传感器和速度传感器。 实验的运动平台 选取精密气浮直线平台， 使 得刚液柔耦合体可以 沿着直线方向运动， 同时避免了运动平台与刚液 柔耦合体耦合产生摩擦力。 气浮直线平台按照激 励设定发生运动后， 使 得刚液柔耦合体内发生液 体晃动和柔性帆板振动。 此时可采集到液体晃动 力， 柔性帆板自由端位移、 速度和主刚体的位移、 速度和加速度等数据。 进而探究刚液柔耦合动力 学问题。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114778074 A 2022.07.22 CN 114778074 A 1.一种刚液柔耦合动力学特性研究的实验平台， 其特征在于： 包括主刚体(1)、 充液贮 箱(2)、 柔性帆板(3)、 气浮直线平台(4)、 钢珠(5)、 力传感器(6)、 位移传感器a(7)、 速度传感 器a(8)、 位移传感器b(9)、 速度传感器b(10)及加速度传感器(1 1)； 所述的主刚体(1)由螺栓固定在气浮直线平台(4)上， 使得刚液柔耦合体可以沿着直线 水平运动， 刚液柔耦合体由三部分组成， 分别为主刚体(1)， 充液贮箱(2)和柔性 帆板(3)构 成； 充液贮箱(2)外部侧面通过力传感器与主刚体(1)内侧面连接， 充液贮箱(2)底部通过 可滚动钢珠(5)与主刚体底部内侧连接 。 主刚体(1)与柔 性帆板(3)通过螺 丝进行固连； 气浮直线平台(4)可实现期望的振幅和频率输出， 进而通过力传感器(6)得到整个刚液 柔耦合运动过程中的液体晃动力变化曲线； 通过位移传感器a(7)、 速度传感器a(8)得到柔 性帆板(3)自由端位移和速度变化曲线； 通过位移传感器b(9)、 速度传感器b(10)、 加速度传 感器(11)得到主刚体的位移、 速度和 加速度变化曲线。 2.如权利要求1所述的实验平台， 其特征在于： 所述充液贮箱(2)的形状为矩形； 或者， 所述充液贮箱(2)的形状为圆柱形； 或者， 所述充液贮箱(2)的形状为球形； 或者， 所述充液 贮箱(2)的形状为 卡西尼形； 或者， 所述充液贮箱(2)的形状为椭球形。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114778074 A 2一种刚液柔耦合动力学 特性研究的实验平台 技术领域 [0001]本发明属于实验装置技术领域， 具体涉及 一种刚液柔耦合动力学特性研究的实验 平台。 背景技术 [0002]现代航天器通常携带质量可观的液体推进剂， 同时绝大多数航天器在 其主体上还 安装有太阳能帆板、 通讯天线或空间机械臂等大型柔性附件。 在飞行器姿态机动、 变轨等情 况下可能会引起推进剂的晃动以及柔性附件的振动， 产生复杂的刚 ‑液‑柔耦合动力学行 为， 此时必须同时考虑液体晃动、 主刚体运动与柔 性附件振动。 [0003]目前， 实际的在轨实验数据较少， 由于问题的复杂些， 缺少关于刚液柔耦合体地面 实验研究。 为了更好的研究实际刚液柔耦合体系统的情况， 设计本实验平台应用于刚液柔 耦合特性的研究。 分析带柔性附件充 液航天器在外激励下的响应， 研究液体晃动、 主刚体运 动和柔性附件振动之间的耦合效应。 并应用于刚液柔耦合动力学建模工作的验证。 发明内容 [0004]为了实现发明目的， 本发明采用的技术方案是： 一种刚液柔耦合动力学特性研究 的实验平台设计， 包括主刚体、 充 液贮箱、 柔性帆板、 气浮直线平台、 钢珠、 力 传感器、 位移传 感器a、 速度传感器a、 位移传感器b、 速度传感器b、 加速度传感器 [0005]所述的主刚体由螺栓固定在气浮直线平台上， 使得刚液柔耦合体可以沿着直线水 平运动， 刚液柔耦合体由三部分组成， 分别为主刚体， 充液贮箱和柔 性帆板构成； [0006]充液贮箱外部侧面通过力传感器与主刚体内侧面连接， 充液贮箱底部通过可滚动 钢珠与主刚体底部内侧连接 。 [0007]主刚体与柔 性帆板通过螺 丝进行固连； [0008]气浮直线平台可实现期望的振幅和频率输出， 进而通过力传感器得到整个刚液柔 耦合体运动过程中的液体晃动力变化曲线； 通过位移传感器a、 速度传感器a得到柔性帆板 自由端位移和速度变化曲线； 通过位移传感器b、 速度传感器b、 加速度传感器得到主刚体的 位移、 速度和 加速度变化曲线。 [0009]作为一种优选： 所述充液贮箱的形状为矩形； 或者， 所述充液贮箱的形状为圆柱 形； 或者， 所述充液贮箱的形状为球形； 或者， 所述充液贮箱的形状为卡西尼形； 或者， 所述 充液贮箱的形状为椭球形。 [0010]本发明专利具有以下有益效果： [0011]本实验平台选取精密气浮直线平台， 使得刚液柔耦合体可以沿着直线方向运动， 同时避免了运动平台与刚液柔耦合耦合体产生摩擦力。 附图说明 [0012]图1为刚液柔动力学 特性研究的实验平台的整体结构的第一视图；说　明　书 1/3 页 3 CN 114778074 A 3