三軸向艦船姿態(tài)角仿真模擬試驗平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬艦船姿態(tài)角仿真模擬試驗用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三軸向艦船姿態(tài)角仿真模擬試驗平臺，特別適用于大負載、大平臺、大角度艦載導(dǎo)航設(shè)備、機電設(shè)備、液體蓄電設(shè)備及平臺羅經(jīng)等設(shè)備的仿真性能測試。
【背景技術(shù)】
[0002]艦載產(chǎn)品通過仿真試驗進行橫滾、俯仰、偏航等各種姿態(tài)角的模擬試驗，用于滿足艦載產(chǎn)品出廠時的姿態(tài)角試驗要求。艦船姿態(tài)角仿真模擬試驗是艦載產(chǎn)品質(zhì)量保證的一項重要工作，具體涉及如下參數(shù)測試:橫滾俯仰偏航姿態(tài)角、運動周期、駐停角度、運行曲線、耦合曲線等?，F(xiàn)有試驗室內(nèi)使用的姿態(tài)角試驗平臺多數(shù)為機械式結(jié)構(gòu)，采用平行擺桿機構(gòu)實現(xiàn)工作臺面的搖擺運動，該機構(gòu)龐大，做功效率低下，難于測量與操作，運動角度比較小，不能實現(xiàn)多軸耦合試驗；還有一種是內(nèi)外環(huán)狀結(jié)構(gòu)，采用力矩電機驅(qū)動，其缺點是負載能力較小，一般在500kg以下，臺面尺寸受支撐環(huán)限制，不能做大，因此有必要提出改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:提供一種三軸向艦船姿態(tài)角仿真模擬試驗平臺，采用三個液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置實現(xiàn)工作平臺的橫滾、俯仰和偏航三軸向姿態(tài)，并通過姿態(tài)角測量傳感單元將姿態(tài)角與駐停角度信號傳遞給計算機控制單元，由計算機控制單元完成工作平臺的姿態(tài)角、運動周期、停駐角度、運行曲線、耦合曲線等重要參數(shù)的精確測量，并能完整的記錄保存試驗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對姿態(tài)角度的實時監(jiān)控，使橫滾、俯仰、偏航姿態(tài)角度的模擬可單獨試驗，也可進行任意方向的多軸耦合試驗，具有仿真模擬姿態(tài)角范圍寬，運行周期調(diào)節(jié)范圍寬，負載能力大，臺面尺寸擴延性好，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，做功效率高，使用壽命長等優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案:三軸向艦船姿態(tài)角仿真模擬試驗平臺，是一種具有仿真模擬功能的試驗平臺，所述仿真模擬試驗臺包括工作平臺和底板，所述底板上設(shè)有底座，所述底座上設(shè)有一定角度旋轉(zhuǎn)的偏航液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置，所述偏航液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置上設(shè)有使工作平臺做橫滾動作的橫滾液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置和使工作平臺做仰俯動作的仰俯液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置，所述橫滾液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)軸和仰俯液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)軸的空間相交點落于偏航液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置中心軸上形成工作平臺的橫滾運動、俯仰運動和偏航運動三方向的旋轉(zhuǎn)中心；所述橫滾液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置、俯仰液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置及偏航液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置均與姿態(tài)角測量傳感單元連接完成對工作平臺的橫滾姿態(tài)、俯仰姿態(tài)和偏航姿態(tài)的測量。
[0005]其中，所述偏航液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置包括偏航支架和偏航液壓缸，所述偏航支架的下端通過軸承支撐在底座內(nèi)部，所述軸承外圈通過軸承外圈固定座與偏航支架連接，所述軸承內(nèi)圈通過軸承中心座與底座連接，所述偏航支架下部兩側(cè)均通過偏航伺服缸軸承座I與偏航液壓缸一端連接，所述偏航液壓缸另一端通過偏航伺服缸軸承座II與底板連接。
[0006]所述橫滾液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置包括兩個仰俯液壓缸、橫滾旋轉(zhuǎn)軸I和橫滾旋轉(zhuǎn)軸II，所述兩個仰俯液壓缸一端均通過俯仰伺服缸軸承座與偏航液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置連接，兩個仰俯液壓缸另一端分別通過鉸接軸承與橫滾旋轉(zhuǎn)軸I和橫滾旋轉(zhuǎn)軸II鉸接，所述工作平臺的下端面兩側(cè)設(shè)有橫滾旋轉(zhuǎn)軸支架，所述橫滾旋轉(zhuǎn)軸I和橫滾旋轉(zhuǎn)軸II分別通過橫滾支撐軸承支撐在橫滾旋轉(zhuǎn)軸支架內(nèi)，兩個仰俯液壓缸動作驅(qū)動工作平臺以仰俯液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)軸軸線為中心做仰俯運動。
[0007]所述仰俯液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置包括兩個橫滾液壓缸和俯仰旋轉(zhuǎn)軸，所述兩個橫滾液壓缸一端均通過橫滾伺服缸軸承座與偏航液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置連接，兩個橫滾液壓缸另一端通過鉸接軸承與俯仰旋轉(zhuǎn)軸鉸接，所述工作平臺下端面中間部位設(shè)有俯仰旋轉(zhuǎn)軸支架，所述俯仰旋轉(zhuǎn)軸通過俯仰支撐軸承支撐在俯仰旋轉(zhuǎn)軸支架內(nèi)，兩個橫滾液壓缸動作驅(qū)動工作平臺以橫滾液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)軸軸線為中心做橫滾運動。
[0008]所述姿態(tài)角測量傳感單元主要由橫滾姿態(tài)角傳感器、俯仰姿態(tài)角傳感器和偏航姿態(tài)角傳感器構(gòu)成，所述橫滾姿態(tài)角傳感器設(shè)于俯仰旋轉(zhuǎn)軸支架一側(cè)并對工作平臺的橫滾姿態(tài)進行測量，所述俯仰姿態(tài)角傳感器設(shè)于俯仰旋轉(zhuǎn)軸支架端部并對工作平臺的俯仰姿態(tài)進行測量，所述偏航姿態(tài)角傳感器設(shè)于底座內(nèi)并對工作平臺的偏航姿態(tài)進行測量。
[0009]進一步地，所述橫滾液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置、俯仰液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置及偏航液壓伺服旋轉(zhuǎn)裝置的液壓缸均與電液伺服執(zhí)行單元連接，所述仿真模擬試驗臺、姿態(tài)角測量傳感單元及電液伺服執(zhí)行單元相互連接形成閉合反饋控制回路，所述姿態(tài)角測量傳感單元與計算機控制單元的數(shù)據(jù)采集卡輸入端相連接，所述計算機控制單元控制仿真模擬試驗臺的運動位置及各種姿態(tài)。
[0010]進一步地，所述電液伺服執(zhí)行單元包括與橫滾液壓缸的下端油口相連接的橫滾電液伺服閥、與俯仰液壓缸的下端油口相連接的俯仰電液伺服閥及與偏航液壓缸的下端油口相連接的偏航電液伺服閥，所述橫滾液壓缸與橫滾電液伺服閥之間設(shè)有橫滾液控單向鎖緊閥，所述俯仰液壓缸與俯仰電液伺服閥之間設(shè)有俯仰液控單向鎖緊閥，所述偏航液壓缸與偏航電液伺服閥之間設(shè)有偏航液控單向鎖緊閥。
[0011 ] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點:
[0012]1、本發(fā)明采用高精度的姿態(tài)角測量傳感單元對姿態(tài)角度進行測量，可實現(xiàn)對姿態(tài)角的實時監(jiān)控，使橫滾、俯仰、偏航姿態(tài)角度的模擬可單獨試驗，也可進行任意方向的角度親合仿真試驗；
[0013]2、本發(fā)明采用液壓伺服驅(qū)動，與氣壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動等其他的驅(qū)動方式比較，液壓驅(qū)動在動力性能方面占有很大的優(yōu)勢，在同樣負載能力下，使設(shè)備結(jié)構(gòu)更緊湊，體積更小；
[0014]3、各液壓缸均通過液壓油進行潤滑，并通過油液的流動把熱量帶走，實現(xiàn)自冷卻，從而延長使用壽命；
[0015]4、由于各液壓缸的推力巨大，使本發(fā)明的負載能力大，負載可做到10000kg以上；
[0016]5、由于各液壓缸的液壓彈簧剛度高，使系統(tǒng)的定位剛度很大，位置精度高，誤差較??；
[0017]6、本發(fā)明的工作平臺為開放式結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)內(nèi)外環(huán)裝臺面結(jié)構(gòu)具有強大的結(jié)構(gòu)適應(yīng)性，不受試品外形尺寸限制，不受外部結(jié)構(gòu)條件約束，臺面尺寸的擴延性好，臺面尺寸可達5米以上；
[0018]7、本仿真模擬試驗臺仿真模擬姿態(tài)角的范圍寬，最大可達±60° ;
[0019]8、本發(fā)明運動周期調(diào)節(jié)范圍寬，特別是在低速特性方面比電機驅(qū)動要好，容易實現(xiàn)微動狀態(tài)下的仿真模擬試驗；
[0020]9、采用液控單向鎖緊閥結(jié)構(gòu)，在姿態(tài)角駐停試驗中工作臺面更加穩(wěn)定，也具有設(shè)備意外失電時進行安全保護作用；
[0021]10、本發(fā)明采用液壓動力驅(qū)動，使仿真模擬試驗臺本身無強電通過，對有電磁干擾或防爆等級要求較高的用戶，可以避免產(chǎn)品受到附加影響；
[0022]11、利用本發(fā)明進行模擬試驗，可以節(jié)約大量的人力、物力和財力，縮短產(chǎn)品的研制周期。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明中仿真模擬試驗臺的姿態(tài)角示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明中仿真模擬試驗臺的主視圖；
[0025]圖3為本發(fā)明中仿真模擬試驗臺的左視圖；
[0026]圖4為本發(fā)明中仿真模擬試驗臺的俯視圖；
[0027]圖5為圖3的A-A剖視圖；
[0028]圖6為本發(fā)明的液壓原理圖；
[0029]圖7為本發(fā)明的計算機控制系統(tǒng)框圖；
[0030]圖8為本發(fā)明的硬件框圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖1-8描述本發(fā)明的實施例。
[0032]三軸向艦船姿態(tài)角仿真模擬試驗