「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺的製作方法

2023-05-08 00:51:26

專利名稱：「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種複合運動平臺，具體涉及一種「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺。
技術背景現代大中型航母上安裝有「菲涅耳」光學助降裝置，用於在最後進近階段為飛行員提供目視光學下滑道指示，保證飛行員安全著艦。該設備的光源燈指示器組件通過光闌、菲涅耳透鏡和柱狀透鏡等光學元器件發出相對海平面保持一定傾斜角的5層光束，形成5層坡面，其中正中段為橙色光束(俗稱「肉球」)，即為光學下滑坡道，向上分別轉為黃色和黃色閃光光束，向下分別轉為紅色和紅色閃光光束。飛行員通過實時判斷橙色肉球和基準燈組光柱二者的相對位置調整飛機與下滑道在高度上的偏移，跟蹤下滑道著艦。由於航母的海上運動是一種六自由度隨機複雜運動(包括橫搖、縱搖、搖艏、垂蕩、橫蕩和縱蕩)，為保證光源燈指示器組件發射光束與海平面保持相對靜止，光學助降裝置通過隨動控制系統對母艦運動進行補償，為艦載機提供一個穩定的光學下滑道，引導飛行員進行目視著艦。「菲涅耳」光學助降裝置經歷了角穩定補償、點穩定補償、線穩定補償和慣性穩定補償等發展階段，其中慣性穩定補償是當前國外引導過程中採用的主要穩定補償策略，通過橫搖和縱搖電機驅動組件調整光源燈指示器的姿態來補償母艦縱搖、橫搖以及垂蕩運動對引導光束的影響。「菲涅耳」光學助降裝置在研製過程中或正式安裝上艦前，必須要在陸基測試平臺上通過仿真航母的橫搖、縱搖和垂蕩運動來校驗光學下滑道引導光束是否滿足慣性穩定補償條件。

實用新型內容本實用新型的目的是為了解決在陸基條件下測試「菲涅耳」光學助降裝置的慣性穩定補償是否滿足精度要求問題，提供一種仿真航母三自由度運動的慣性穩定補償測試平臺，通過模擬母艦在大洋上的橫搖、縱搖和垂蕩複合運動，實時對「菲涅耳」光學助降裝置的慣性穩定補償性能進行測試。本實用新型的技術方案如下一種「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺，包括用於安裝「菲涅耳」光學助降裝置的運動平臺和固定平臺，其中，所述的運動平臺分別通過多組具有6個自由度的無約束支鏈和具有3個自由度的導向約束支鏈與固定平臺連接。進一步，如上所述的「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺，其中，每組無約束支鏈由球鉸、伺服電動缸和萬向鉸連接組成，萬向鉸和球鉸分別設在伺服電動缸的缸體端部和活塞杆端部；無約束支鏈通過萬向鉸與固定平臺連接，通過球鉸與運動平臺連接。進一步，如上所述的「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺，其中，導向約束支鏈由萬向鉸和伺服電動缸組成，萬向鉸設在伺服電動缸的活塞杆端部；導向約束支鏈通過萬向鉸與運動平臺連接，伺服電動缸與固定平臺垂直固定。進一步，如上所述的「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺，其中，所述的運動平臺和固定平臺均為正三角形，三組無約束支鏈對稱的連接在運動平臺和固定平臺的三個角位置，導向約束支鏈連接在運動平臺和固定平臺的三角形中心位置。進一步，如上所述的「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺，其中，固定平臺的正三角形表面大於運動平臺的正三角形表面。本實用新型的有益效果如下本實用新型所提供的測試平臺採用並聯閉環機構，支撐剛度和承載能力高，導向約束支鏈進一步提高了該測試平臺的剛度；運動平臺採用三條腿並聯支撐，橫搖、縱搖轉動角度和垂蕩位移累積誤差小，精度高；測試裝置由三個對稱 布置的伺服電機閉環控制，數值解析算法簡單，可對運動平臺的速度和位置進行精密控制；與採用液壓伺服控制系統相比，調試簡單、可靠性高、抗汙染能力強。

圖I為本實用新型的原理示意圖；圖2為本實用新型的結構示意圖；圖3為無約束支鏈的結構示意圖；圖4為導向約束支鏈的結構示意圖；圖5無約束支鏈的萬向鉸與固定平臺的局部連接示意圖；圖6為無約束支鏈的球鉸與運動平臺的局部連接示意圖；圖7為導向約束支鏈的萬向鉸與運動平臺的局部連接示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。本實用新型所提供的「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺的原理如圖I所示，由運動平臺B1B2B3、固定平臺A1A2Ay導向約束支鏈AA、對稱布置的無約束支鏈為β,(/U I 3)和電氣控制系統組成。導向約束支鏈AqBq具有3個自由度，無約束支鏈為私卯I 3俱有6個自由度。其中運動平臺用於固定安裝「菲涅耳」光學助降裝置；無約束支鏈採用伺服電動缸1~3)驅動運動平臺實現既定的橫搖、縱搖和垂蕩運動，一端通過球鉸與運動平臺相連，另一端通過萬向鉸與固定平臺相連；導向約束支鏈用來限制運動平臺的搖艏、橫蕩和縱蕩運動，位於對稱布置的無約束支鏈的中心。導向約束支鏈一端通過萬向鉸B4與運動平臺相連接，另一端通過伺服電動缸L4與固定平臺垂直固定連接。電氣控制系統由工控機(含控制軟體)、運動控制卡、伺服電機驅動器和高精度光電編碼器組成，通過數值解析算法控制伺服電動缸的驅動位移來改變無約束支鏈AiBiQ □ I 3)和導向約束支鏈AtlBtl的杆長。該測試裝置可使運動平臺實現繞萬向鉸轉動軸線的兩軸轉動和沿導向支鏈的一維移動，從而達到模擬母艦橫搖、縱搖和垂蕩運動的目的。本實用新型的一種具體實施方式
的結構如圖2所示，運動平臺I和固定平臺2均為正三角形，固定平臺2的正三角形表面大於運動平臺I的正三角形表面。三組無約束支鏈3、4、5對稱的連接在運動平臺I和固定平臺2的三個角位置，導向約束支鏈6的連接位置點分別位於運動平臺I正三角形和固定平臺2正三角形的外接圓心上。[0022]如圖3所示，每組無約束支鏈由球鉸7、伺服電動缸8和萬向鉸9連接組成，萬向鉸9和球鉸7分別設在伺服電動缸8的缸體端部和活塞杆10的端部；無約束支鏈通過萬向鉸9與固定平臺連接，通過球鉸7與運動平臺連接。萬向鉸與固定平臺的局部連接關係如圖5所示，伺服電動缸8與設在固定平臺上的萬向鉸安裝座16之間設有通過萬向鉸轉軸15連接，萬向鉸轉軸15上設有萬向鉸轉體14。球鉸與運動平臺的局部連接關係如圖6所示，伺服電動缸活塞杆10與設在運動平臺I上的球鉸安裝座17之間設有通過球鉸轉軸19連接，球鉸轉軸19上設有球鉸轉體18。如圖4所示，導向約束支鏈由萬向鉸11和伺服電動缸12組成，萬向鉸11設在伺服電動缸的活塞杆13的端部；導向約束支鏈通過萬向鉸11與運動平臺連接，伺服電動缸12與固定平臺垂直固定。萬向鉸與運動平臺的局部連接關係如圖7所示，伺服電動缸活塞杆13與設在運動平臺I上的萬向鉸安裝座22之間設有通過萬向鉸轉軸21連接，萬向鉸轉軸21上設有萬向鉸轉體20。 本實用新型所提供的「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺是期望運動平臺的橫搖角和縱搖角〃、/以及升沉位移按照設定的規律變化，以便檢測其隨動伺服控制系統是否滿足設計的要求，驗證中央燈箱發出的光束是否是穩定的。該裝置可對運動平臺的速度和位置進行精密控制，通過模擬母艦在大洋上的橫搖、縱搖和垂蕩複合運動，實時對「菲涅耳」光學助降裝置的慣性穩定補償性能進行測試。
權利要求1.ー種「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺，包括用於安裝「菲涅耳」光學助降裝置的運動平臺(I)和固定平臺(2)，其特徵在於所述的運動平臺(I)分別通過多組具有6個自由度的無約束支鏈(3、4、5)和具有3個自由度的導向約束支鏈(6)與固定平臺(2)連接。
2.如權利要求I所述的「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺，其特徵在於每組無約束支鏈由球鉸(7)、伺服電動缸(8)和萬向鉸(9)連接組成，萬向鉸(9)和球鉸(7)分別設在伺服電動缸(8)的缸體端部和活塞杆(10)端部；無約束支鏈通過萬向鉸(9)與固定平臺⑵連接，通過球鉸(7)與運動平臺(I)連接。
3.如權利要求I所述的「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺，其特徵在於導向約束支鏈由萬向鉸(11)和伺服電動缸(12)組成，萬向鉸(11)設在伺服電動缸的活塞杆(13)端部；導向約束支鏈通過萬向鉸(11)與運動平臺⑴連接，伺服電動缸(12)與固定平臺(2)垂直固定。
4.如權利要求I或2或3所述的「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺，其特徵在於所述的運動平臺(I)和固定平臺(2)均為正三角形，三組無約束支鏈(3、4、5)對稱的連接在運動平臺(I)和固定平臺(2)的三個角位置，導向約束支鏈(6)連接在運動平臺(I)和固定平臺(2)的三角形中心位置。
5.如權利要求4所述的「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺，其特徵在於固定平臺(2)的正三角形表面大於運動平臺(I)的正三角形表面。
專利摘要本實用新型涉及一種複合運動平臺，具體涉及一種「菲涅耳」光學助降裝置慣性穩定補償測試平臺。其結構包括用於安裝「菲涅耳」光學助降裝置的運動平臺和固定平臺，所述的運動平臺分別通過多組具有6個自由度的無約束支鏈和具有3個自由度的導向約束支鏈與固定平臺連接。本實用新型能夠模擬母艦在大洋上的橫搖、縱搖和垂蕩複合運動，實時對「菲涅耳」光學助降裝置的慣性穩定補償性能進行測試。
文檔編號B64F1/18GK202368794SQ20112048357
公開日2012年8月8日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者姜文豪, 楊炳恆, 楊茂勝, 畢玉泉, 王海東, 範向黨, 趙華, 黃葵 申請人:王海東