CN107958625B - 一种模拟卫星转动的教学装置 - Google Patents
一种模拟卫星转动的教学装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107958625B CN107958625B CN201810078875.1A CN201810078875A CN107958625B CN 107958625 B CN107958625 B CN 107958625B CN 201810078875 A CN201810078875 A CN 201810078875A CN 107958625 B CN107958625 B CN 107958625B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- satellite
- rotation
- motor
- satellite body
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B27/00—Planetaria; Globes
- G09B27/02—Tellurions; Orreries
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
本发明公开了一种模拟卫星转动的教学装置，包括壳体和卫星本体，壳体内部设置有公转控制器、自转控制器，通过设置公转控制器和自转控制器来实现对真实卫星转动的模拟，公转控制器利用电磁场原理，配合上部、下部XY电机丝杠机组同步运动来实现卫星本体在壳体内部悬浮，并完成三维公转运动；自转控制器通过控制自转电机工作，电机齿轮与卫星本体上的传动齿轮联动，从而完成自转运动；通过控制伸缩气缸动作完成对卫星翼板的伸缩状态的模拟，使模拟效果更加形象，设计构思巧妙，装置实现简单合理，极为形象地模拟了真实卫星转动的过程，达到了很好的教学效果。
Description
技术领域
本发明涉及卫星模拟教学领域，特别是涉及一种模拟卫星转动的教学装置。
背景技术
卫星作为一种科技含量极高的承载体，吸引着人们不断地研究和探索，中小学也开始加强学生对卫星的了解和学习，由于真正的卫星造价昂贵，一般在百万到上亿级别，中小学校及学生无法接触到实物或者类似替代物，学生很难去接触卫星相关专业知识。
卫星的转动周期在物理教学中涉及广泛，不同的卫星绕地球的公转周期有所不同，并且卫星在空间行驶过程中也需要自转来保持稳定和调整姿态，所以对卫星的公转和自转过程需要形象、深入地了解和学习，但目前中小学校还缺乏这一装置来使学生详细了解其如何工作，以达到教学目的。
所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种模拟卫星转动的教学装置。
其解决的技术方案是，一种模拟卫星转动的教学装置，包括壳体和卫星本体，壳体内部设置有公转控制器、自转控制器；所述公转控制器包括同步运行的上部XY电机丝杠机组、下部XY电机丝杠机组；所述上部XY电机丝杠机组与下部XY电机丝杠机组对称设置，上部XY电机丝杠机组设置在壳体顶板上，上部XY电机丝杠机组上固定有上部电磁铁；下部XY电机丝杠机组设置在壳体底板上，下部XY电机丝杠机组上固定有下部电磁铁；所述上部电磁铁和下部电磁铁极性相反，用于在壳体内部形成电磁场；所述卫星本体内部设置有悬浮磁铁，悬浮磁铁四周设置有固定杆，用于将悬浮磁铁固定在卫星本体内部中心，悬浮磁铁用于带动卫星本体在电磁场中悬浮；悬浮磁铁的中心与上部电磁铁、下部电磁铁的中心位于同一直线上；卫星本体下部中心设置有自转控制器；所述的自转控制器包括有传动轴，传动轴上套设有传动齿轮；卫星本体下部四个拐角处固定有旋转导向杆；所述自转控制器还包括自转电机和旋转导向固定座，旋转导向固定座内部开设有圆环形导向槽，旋转导向固定座下方四个拐角处焊接有“凹”型固件；自转电机设置在旋转导向固定座上，自转电机轴上设置有自转电机齿轮，自转电机齿轮与传动齿轮咬合；所述旋转导向杆伸入导向槽内，旋转导向杆在导向槽上方、下方均套设有螺帽，用于自转控制器和卫星本体的连接；卫星本体上还设置有卫星翼板，卫星翼板包括若干块翅板，卫星翼板通过伸缩气缸与卫星本体连接，伸缩气缸设置在卫星本体两侧的伸缩气缸安装板上，伸缩气缸轴上和每块翅板上均设置一块连接杆，连接杆的下半部分掏空，并通过可折叠式伸缩机构连接起来，可折叠式伸缩机构的上折叠点通过固定销轴固定在连接杆的顶部，可折叠式伸缩机构的下折叠点通过固定销轴滑动于连接杆的掏空部分；所述的壳体下方设置有四个支撑柱，两对支撑柱分别用两块底板固定连接。
优选的，所述悬浮磁铁为永磁铁。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明通过设置公转控制器和自转控制器来实现对真实卫星转动的模拟，公转控制器利用电磁场原理，配合上部、下部XY电机丝杠机组同步运动来实现卫星本体在壳体内部悬浮，并完成三维公转运动；自转控制器通过控制自转电机工作，电机齿轮与卫星本体上的传动齿轮联动，从而完成自转运动，设计构思巧妙，装置实现简单合理，极为形象地模拟了真实卫星转动的过程，达到了很好的教学效果。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中卫星本体的结构示意图。
图3为本发明中卫星本体的主视图。
图4为本发明中卫星翼板的展开示意图。
图中：10-壳体，11-支撑柱，12-底板，20-下部XY电机丝杠机组，21-下部电磁铁，30-上部XY电机丝杠机组，31-上部电磁铁，40-卫星本体，41-悬浮磁铁，42-固定杆，43-伸缩气缸安装板，44-传动轴，45-传动齿轮，46-旋转导向杆，50-卫星翼板，51-翅板，52-可折叠式伸缩四杆机构，53-连接杆，54-固定销轴，60-自转电机，61-自转电机齿轮，70-旋转导向固定座，71-“凹”型固件，72-螺帽，80-伸缩气缸。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图4对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
模拟卫星转动的教学装置，包括长方体结构的壳体10和卫星本体40，壳体10下方设置有四个支撑柱11，其中，X方向上的两对支撑柱11分别用两块底板12固定连接，以确保装置放置的稳定性，为了实现卫星本体40的三维空间转动，壳体10内部设置有公转控制器和自转控制器。
公转控制器包括上部XY电机丝杠机组30、下部XY电机丝杠机组20、上部电磁铁31和下部电磁铁21，上部XY电机丝杠机组30的X方向电机固定座设置在壳体10的顶板上，X方向丝杠电机设置在X方向电机固定座上，Y方向电机固定座设置在X方向电机固定座的滑块上，Y方向电机固定座上设置有磁铁固定座，用于固定上部电磁铁31；下部XY电机丝杠机组20与上部XY电机丝杠机组30的结构相同，且在壳体10内部对称设置，其中，上部电磁铁31和下部电磁铁21极性相反，用于在壳体10内部形成电磁场。
卫星本体40内部设置有悬浮磁铁41，悬浮磁铁41四周设置有固定杆42，用于将悬浮磁铁41固定在卫星本体40内部中心，悬浮磁铁41选用永磁铁，利用电磁场的原理，悬浮磁铁41带动卫星本体40在电磁场中悬浮，悬浮磁铁41的中心与上部电磁铁31、下部电磁铁21的中心位于同一直线上，以确保卫星本体40悬浮设置的稳定性。
卫星本体40下部设置有自转控制器，自转控制器包括有传动轴44，传动轴44固定在卫星本体40下部中心，传动轴44上套设有传动齿轮45，卫星本体40下部四个拐角处设置有旋转导向杆46。
自转控制器还包括有自转电机60和旋转导向固定座70，旋转导向固定座70内部开设有圆环形导向槽，旋转导向固定座70下方四个拐角处焊接有“凹”型固件71，用于与旋转导向固定座70的板体连接，自转电机60设置在旋转导向固定座70下方，自转电机60轴上设置有自转电机齿轮61，自转电机齿轮61与传动齿轮45咬合；旋转导向杆46伸入导向槽内，旋转导向杆46在导向槽上、下方均套设有螺帽72，用于自转控制器和卫星本体40的连接。自转电机60通过配合外部控制器来控制自转电机60工作，自转电机60带动电机齿轮与卫星本体40上的传动齿轮45联动，旋转导向杆46在导向槽内做圆周运动，从而带动卫星本体40完成自转运动。
本发明在具体模拟真实卫星公转教学时，配合外部电机控制器来对公转控制器进行控制，电机控制器控制所述上部XY电机丝杠机组30与下部XY电机丝杠机组20同步运动，即上部电磁铁31和下部电磁铁21在运动过程中保持相同的X、Y坐标，从而带动悬浮磁铁41跟随运动；通过调节上部电磁铁31和下部电磁铁21的电流大小，控制所述电磁场的强弱，从而控制悬浮磁铁41在Z方向的坐标，进而完成卫星本体40的三维公转运动。
为了使模拟效果更加形象，卫星本体40上还设置有卫星翼板50，卫星翼板50包括三块翅板51，卫星翼板50通过伸缩气缸80与卫星本体40连接，伸缩气缸80设置在卫星本体40两侧的伸缩气缸80安装板43上，伸缩气缸80轴上和每块翅板51上均固定一块连接杆53，连接杆53的下半部分掏空，并通过可折叠式伸缩四杆机构52连接起来（此技术为现有技术，故不再详述），可折叠式伸缩四杆机构52的上折叠点通过固定销轴54固定在连接杆53的顶部，可折叠式伸缩四杆机构52的下折叠点通过固定销轴54滑动固定于连接杆53的掏空部分。
当需要对卫星翼板50伸缩状态进行模拟时，通过外部控制器控制伸缩气缸80动作，当伸缩气缸80处于伸展状态时，推动可折叠式伸缩四杆机构52伸展，从而带动卫星翼板50处于展开状态；当伸缩气缸80处于收缩状态时，拉动可折叠式伸缩四杆机构52收缩，从而带动卫星翼板50处于收起状态。
综上所述，本发明通过设置公转控制器和自转控制器来实现对真实卫星转动的模拟，通过控制伸缩气缸80动作完成对卫星翼板50的伸缩状态的模拟，设计构思巧妙，装置实现简单合理，极为形象地模拟了真实卫星转动的过程，达到了很好的教学效果。
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。
Claims (2)
1.一种模拟卫星转动的教学装置，其特征在于：包括壳体和卫星本体，壳体内部设置有公转控制器、自转控制器；
所述公转控制器包括同步运行的上部XY电机丝杠机组、下部XY电机丝杠机组；所述上部XY电机丝杠机组与下部XY电机丝杠机组对称设置，上部XY电机丝杠机组设置在壳体顶板上，上部XY电机丝杠机组上固定有上部电磁铁；下部XY电机丝杠机组设置在壳体底板上，下部XY电机丝杠机组上固定有下部电磁铁；所述上部电磁铁和下部电磁铁极性相反，用于在壳体内部形成电磁场；
所述卫星本体内部设置有悬浮磁铁，悬浮磁铁四周设置有固定杆，用于将悬浮磁铁固定在卫星本体内部中心，悬浮磁铁用于带动卫星本体在电磁场中悬浮；悬浮磁铁的中心与上部电磁铁、下部电磁铁的中心位于同一直线上；卫星本体下部中心设置有自转控制器；
所述的自转控制器包括有传动轴，传动轴上套设有传动齿轮；卫星本体下部四个拐角处固定有旋转导向杆；
所述自转控制器还包括自转电机和旋转导向固定座，旋转导向固定座内部开设有圆环形导向槽，旋转导向固定座下方四个拐角处焊接有“凹”型固件；自转电机设置在旋转导向固定座上，自转电机轴上设置有自转电机齿轮，自转电机齿轮与传动齿轮咬合；
所述旋转导向杆伸入导向槽内，旋转导向杆在导向槽上方、下方均套设有螺帽，用于自转控制器和卫星本体的连接；
卫星本体上还设置有卫星翼板，卫星翼板包括若干块翅板，卫星翼板通过伸缩气缸与卫星本体连接，伸缩气缸设置在卫星本体两侧的伸缩气缸安装板上，伸缩气缸轴上和每块翅板上均设置一块连接杆，连接杆的下半部分掏空，并通过可折叠式伸缩机构连接起来，可折叠式伸缩机构的上折叠点通过固定销轴固定在连接杆的顶部，可折叠式伸缩机构的下折叠点通过固定销轴滑动于连接杆的掏空部分；
所述的壳体下方设置有四个支撑柱，两对支撑柱分别用两块底板固定连接。
2.如权利要求1所述的模拟卫星转动的教学装置，其特征在于：所述悬浮磁铁为永磁铁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810078875.1A CN107958625B (zh) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | 一种模拟卫星转动的教学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810078875.1A CN107958625B (zh) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | 一种模拟卫星转动的教学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107958625A CN107958625A (zh) | 2018-04-24 |
| CN107958625B true CN107958625B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=61955468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810078875.1A Active CN107958625B (zh) | 2018-01-26 | 2018-01-26 | 一种模拟卫星转动的教学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107958625B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110675718B (zh) * | 2019-09-29 | 2021-05-07 | 南京理工大学 | 可实现标准立方星功能的地面教育卫星套件及其演示方法 |
| CN110751891B (zh) * | 2019-11-08 | 2020-07-07 | 深圳翔成电子科技有限公司 | 一种卫星运行模拟装置 |
| CN113184233B (zh) * | 2021-05-17 | 2022-08-02 | 航天创客（北京）科技有限公司 | 一种可变速航天器全轨道运动模拟装置 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0023875A1 (fr) * | 1979-08-06 | 1981-02-11 | AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle | Dispositif allégé de pivotement à stator et rotor pour satellite |
| KR20100062126A (ko) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | 김명등 | 천체 운동 모사 장치 |
| CN201570185U (zh) * | 2009-11-05 | 2010-09-01 | 上海第二工业大学 | 基于数字控制的磁悬浮地球仪演示模型 |
| WO2012099706A2 (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-26 | Energy Intelligence, LLC | Method and system for energy harvesting, recapture and control |
| CN203838965U (zh) * | 2014-05-09 | 2014-09-17 | 任冬亮 | 磁悬浮地月系演示装置 |
| WO2014209918A2 (en) * | 2013-06-24 | 2014-12-31 | Juiced Planet, Llc | Method and apparatus for radial elecromagnetic power arrays |
| CN104901587A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-09-09 | 肇庆市衡艺实业有限公司 | 移动式磁悬浮装置 |
| CN206134072U (zh) * | 2016-06-02 | 2017-04-26 | 上海宣宇医疗设备股份有限公司 | 一种齿科教学模型 |
| CN107293209A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-10-24 | 柏顺康 | 新型模拟地球自转和公转的教具 |
| CN208384895U (zh) * | 2018-01-26 | 2019-01-15 | 航天创客（北京）科技有限公司 | 一种模拟卫星转动的教学装置 |
-
2018
- 2018-01-26 CN CN201810078875.1A patent/CN107958625B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0023875A1 (fr) * | 1979-08-06 | 1981-02-11 | AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle | Dispositif allégé de pivotement à stator et rotor pour satellite |
| KR20100062126A (ko) * | 2008-12-01 | 2010-06-10 | 김명등 | 천체 운동 모사 장치 |
| CN201570185U (zh) * | 2009-11-05 | 2010-09-01 | 上海第二工业大学 | 基于数字控制的磁悬浮地球仪演示模型 |
| WO2012099706A2 (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-26 | Energy Intelligence, LLC | Method and system for energy harvesting, recapture and control |
| WO2014209918A2 (en) * | 2013-06-24 | 2014-12-31 | Juiced Planet, Llc | Method and apparatus for radial elecromagnetic power arrays |
| CN203838965U (zh) * | 2014-05-09 | 2014-09-17 | 任冬亮 | 磁悬浮地月系演示装置 |
| CN104901587A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-09-09 | 肇庆市衡艺实业有限公司 | 移动式磁悬浮装置 |
| CN206134072U (zh) * | 2016-06-02 | 2017-04-26 | 上海宣宇医疗设备股份有限公司 | 一种齿科教学模型 |
| CN107293209A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-10-24 | 柏顺康 | 新型模拟地球自转和公转的教具 |
| CN208384895U (zh) * | 2018-01-26 | 2019-01-15 | 航天创客（北京）科技有限公司 | 一种模拟卫星转动的教学装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107958625A (zh) | 2018-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107958625B (zh) | 一种模拟卫星转动的教学装置 | |
| CN203503228U (zh) | 一种立式多方位焊接模拟操作培训设备 | |
| CN202741926U (zh) | 一种焊接操作模拟培训设备 | |
| CN204102532U (zh) | 一种大范围动态展示装置 | |
| CN103065542B (zh) | 教学用数控白板绘图仪 | |
| CN204946381U (zh) | 一种多功能物理专业智能学习书教板 | |
| CN108447320B (zh) | 一种可移动式英语教学用具 | |
| CN205384789U (zh) | 英语教学用教具 | |
| CN208384895U (zh) | 一种模拟卫星转动的教学装置 | |
| CN203055223U (zh) | 四自由度模拟驾驶仿真平台 | |
| CN107942726A (zh) | 一种基于快速模型的磁悬浮球杆***半实物仿真实验平台 | |
| CN209388555U (zh) | 一种抗震演示装置 | |
| CN203025970U (zh) | 教学用数控白板绘图仪 | |
| CN111653174B (zh) | 一种应用于科普教育的火箭模型稳定控制演示装置 | |
| CN204667778U (zh) | 一种飞机起落架收放机构教学装置 | |
| CN204667777U (zh) | 机构设计分析实验台 | |
| CN104269087B (zh) | 轴类零件受力分析教具 | |
| CN206115853U (zh) | 一种凸轮机构轮廓曲线教学演示仪 | |
| CN204537497U (zh) | 一种胸、腹部听诊模拟训练台 | |
| CN202711510U (zh) | 基于连杆机构的六自由度压路机模拟操作*** | |
| CN204390596U (zh) | 基于课堂展示的数控机床教学仪 | |
| CN205541612U (zh) | 一种机械凸轮与电子凸轮性能对比教学*** | |
| CN206040082U (zh) | 旋转倒立摆 | |
| CN216145299U (zh) | 一种三轴仿真飞行模拟器执行机构 | |
| CN212256635U (zh) | 一种航海科普仿真平台 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |