[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于浮力平衡自重、自穩(wěn)定的大型六自由度運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011292965.4
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112362302B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝軍偉;張偉;李維嘉;童劍;劉法佑
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心
• 主分類(lèi)號(hào): G01M10/00
• 分類(lèi)號(hào): G01M10/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;王杰

本發(fā)明涉及一種基于浮力平衡自重、自穩(wěn)定的大型六自由度運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)，包括水池、浮球、六組驅(qū)動(dòng)傳遞裝置、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和模擬運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；浮球位于水池中；六組驅(qū)動(dòng)傳遞裝置環(huán)繞浮球分布，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)空間的六自由度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)固定安裝于浮球上方，用于安裝受試設(shè)備；模擬運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)和六通道驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)模擬試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定、試驗(yàn)過(guò)程的控制以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和管理。本發(fā)明依靠浮球的浮力平衡運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、配重球、受試設(shè)備及浮球本身的重力，節(jié)約了用于克服運(yùn)動(dòng)平臺(tái)自重、受試設(shè)備自重的驅(qū)動(dòng)能量；并且加以配重使整個(gè)系統(tǒng)處于自穩(wěn)定狀態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于浮力平衡自重、自穩(wěn)定的大型六自由度運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)。

背景技術(shù)

艦船作戰(zhàn)在軍事領(lǐng)域中始終扮演著一個(gè)重要角色。在艦船航行過(guò)程中，尤其在惡劣海況條件下，艦船搖擺會(huì)對(duì)艦船上裝備的作業(yè)造成很大影響。艦船作戰(zhàn)海域海況復(fù)雜多變，不同海況條件均對(duì)艦船實(shí)際作戰(zhàn)指揮、作戰(zhàn)效能、艦機(jī)安全產(chǎn)生不同程度的影響。摸清艦、機(jī)、彈、人、裝備對(duì)各類(lèi)作戰(zhàn)使用海況及極限作業(yè)海況邊界，是艦船設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

裝備艦船的大型設(shè)備眾多，如艦載機(jī)、起吊車(chē)輛、舵機(jī)、升降機(jī)等，重量高達(dá)幾十噸甚至上百噸，尺寸達(dá)幾十米。傳統(tǒng)陸上六自由度運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)，受限于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力行程或功率，其試驗(yàn)臺(tái)面面積通常不超過(guò)100平方米，臺(tái)面及負(fù)載總重通常不超過(guò)100噸。因此，傳統(tǒng)陸基六自由度運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述艦載機(jī)等大型裝備的運(yùn)動(dòng)環(huán)境下相關(guān)性能模擬驗(yàn)證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的針對(duì)大型或超大型設(shè)備難以利用常規(guī)運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)開(kāi)展運(yùn)動(dòng)環(huán)境相關(guān)性能測(cè)試的問(wèn)題，利用水的浮力，設(shè)計(jì)一種基于浮力平衡自重、自穩(wěn)定的大型六自由度運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)，能夠大幅提升運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)模擬驗(yàn)證能力。

本發(fā)明為解決上述提出的技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

一種基于浮力平衡自重、自穩(wěn)定的大型六自由度運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)，包括水池、浮球、六組驅(qū)動(dòng)傳遞裝置、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和模擬運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；

所述浮球位于水池中；

所述六組驅(qū)動(dòng)傳遞裝置環(huán)繞浮球分布，每組驅(qū)動(dòng)傳遞裝置包括絞車(chē)、卷筒、傳動(dòng)滑輪、下滑輪、上滑輪和纜繩，所述上滑輪安裝于與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)臺(tái)面平行的浮球最大圓周上，所述下滑輪安裝于水池底部，所述絞車(chē)和傳動(dòng)滑輪安裝于所述水池上，卷筒安裝于絞車(chē)輸出軸上，每組驅(qū)動(dòng)傳遞裝置的卷筒、傳動(dòng)滑輪、下滑輪、上滑輪之間通過(guò)所述纜繩依次進(jìn)行連接，以將絞車(chē)的驅(qū)動(dòng)力傳遞至所述浮球；

所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)固定安裝于浮球上方，用于安裝受試設(shè)備；

所述模擬運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)和六通道驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；所述計(jì)算機(jī)內(nèi)置模擬運(yùn)動(dòng)控制軟件，用于設(shè)定試驗(yàn)工況六自由度運(yùn)動(dòng)相關(guān)參數(shù)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式將運(yùn)動(dòng)信息解算為纜繩的長(zhǎng)度變化信息，并將纜繩的長(zhǎng)度變化信息轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)控制信息；所述六通道驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)控制信息控制絞車(chē)運(yùn)動(dòng)。

上述方案中，所述下滑輪在水池底部的布置呈一個(gè)六邊形a，所述上滑輪兩個(gè)并列一組在浮球圓周上均勻布置呈一個(gè)六邊形b，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)浮球運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)控制；六邊形a的面積大于六邊形b的面積，同時(shí)六邊形a的各個(gè)頂點(diǎn)位于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的最大運(yùn)動(dòng)范圍之外。

上述方案中，大型六自由度運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)還包括配重球，所述配重球固定安裝于浮球的下方；配重球的質(zhì)量大于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、浮球和受試設(shè)備總質(zhì)量的％，進(jìn)而使六自由度運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)和受試設(shè)備的重心低于六自由度運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)浸沒(méi)于水中的穩(wěn)心。

上述方案中，所述傳動(dòng)滑輪、下滑輪、上滑輪均為內(nèi)側(cè)護(hù)板夾角為60°±5°的外開(kāi)口滑輪，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在一定范圍的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，纜繩可以在上述開(kāi)口滑輪的開(kāi)口中搖擺。

上述方案中，所述計(jì)算機(jī)有線連接所述六通道驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，六通道驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有線連接所述絞車(chē)。