CN100514022C - 可变阻尼的拦阻系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可对高速运行的惯性平台实现无损伤拦阻、根据系统动能调节拦阻力的可变阻尼的拦阻系统，它包括基座、惯性平台、磁粉制动器、钢丝轮、槽型支架、后支架、同步轴、测速仪和钢丝绳，惯性平台和测速仪装设于基座上，两台磁粉制动器设于基座的头部两侧，槽型支架设于磁粉制动器旁，钢丝轮装设于磁粉制动器的输出轴上，并位于槽型支架的槽体内，两磁粉制动器的输出轴通过同步轴相连，钢丝轮上方设有支承于槽型支架上的前导向轮，后支架设于基座的尾部两侧，后支架上装设有后导向轮，惯性平台上设有与后导向轮等高的滑轮，钢丝绳的一端与一钢丝轮相连，另一端依次绕过同侧的前导向轮、两个后导向轮和另一侧的前导向轮与另一钢丝轮相连。

Description

可变阻尼的拦阻系统

技术领域

本发明涉及用于自由飞行实验的拦阻装置，尤其涉及可变阻尼的拦阻系统。

背景技术

目前，国内外对自由飞行实验系统的拦阻方法主要包括以下几种：1、直接撞击的方法；2、摩擦制动的方法；3、使用阻尼器的方法；4、“恒张力”制动的方法。直接撞击的方法，是将运动物体直接撞击在拦阻物体上，这需要拦阻物体是采用高吸能材料(如橡胶、弹簧等弹性制品)制作，该制动方法简单且制动力大，但是往往作用距离比较短，而且在吸收能量的过程中，反作用力逐渐增加，速度越高，反作用力越大，一般的效果是将被拦阻物体弹回，这样容易对被拦阻物体造成损伤，对精密的被拦阻物体是不适用的。摩擦制动的方法，是利用摩擦力做功的方式将被拦阻物体的动能转换为热能而实现拦阻的方法。该方法在实际应用中因不具备合适的环境条件而无法采用，如设计利用叶轮划水产生的摩擦阻力来实现对运动物体的拦阻，该种方案虽然能够有效解决系统的制动问题，但需要在室内造水池，不仅成本高，改变了实验环境，也不便于试验的进行。使用阻尼器的方法，利用液压油在被冲击力的作用下流经节流孔，将动能转换为热能以实现制动。阻尼器具有良好的缓冲效果，与橡胶或弹簧类的缓冲装置相比，如果设计适当，在缓冲行程结束时，不会给被拦阻物体再施加反作用力，因此可以对精密的设备进行有效拦阻。但由于液压油的粘性及阻尼器的工作原理，目前国际上最高的拦阻速度一般不超过5m/s，另外在高速条件下能够提供较小反作用力的阻尼器产品目前还没有。“恒张力”制动的方法，是由磁粉制动器提供恒定的张力，广泛应用于印刷、包装、造纸及纸品加工等有关卷取装置的张力自动控制系统中。“恒张力”制动的方法是一种合适的拦截选择方法，但是随着运动系统的质量、速度等初始条件的变化，“恒张力”控制显得有些困难，这需要针对不同惯量特性的运动系统对“恒张力”进行合适的调整，才能满足实际的拦截需求。

磁粉制动器是根据电磁原理和利用磁场传递转矩的，它具有激磁电流和传递转矩成线性关系，在滑差功率范围内转矩与速度无关，具有响应速度快、结构简单等优点，是一种多用途、性能优越的自动控制元件。磁粉制动器由于其负载特性，受滑差功率的限制，在高速运转的情况下不能提供较大的输出力矩，这样就有可能出现在有限距离内不能有效的将惯性平台拦阻下来的情况，尤其是在惯性平台高速运动的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可对高速运行的惯性平台实现有效拦阻，根据系统动能调节拦阻力，实现无损伤拦阻的可变阻尼的拦阻系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种可变阻尼的拦阻系统，包括基座和惯性平台，惯性平台装设于基座上，还包括磁粉制动器、钢丝轮、槽型支架、后支架、同步轴、测速仪和钢丝绳，测速仪装设于基座上，两台磁粉制动器设于基座的头部两侧，槽型支架设于磁粉制动器旁，钢丝轮装设于磁粉制动器的输出轴上，并位于槽型支架的槽体内，两台磁粉制动器的输出轴通过同步轴相连，钢丝轮上方设有支承于槽型支架上的前导向轮，后支架设于基座的尾部两侧，后支架上装设有后导向轮，惯性平台上设有与后导向轮等高的滑轮，钢丝绳的一端与一钢丝轮相连，另一端依次绕过同侧的前导向轮、两个后导向轮和另一侧的前导向轮与另一钢丝轮相连。

所述同步轴上装设有自动回收装置，所述自动回收装置包括电机、减速器、大皮带轮、小皮带轮和皮带，电机输出端与减速器输入端相连，减速器输出端与小皮带轮相连，小皮带轮通过皮带与大皮带轮相连，大皮带轮装设于同步轴上。

所述后支架的后导向轮旁设有行程开关。

所述测速仪为磁栅测速仪，它包括磁栅测头和磁栅尺，磁栅尺贴在基座的侧面，磁栅测头安装在惯性平台上。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：在正式实验前，用等质量的非精密惯性平台进行模拟实验，由实验测量到的惯性平台速度计算系统动能，根据不损伤精密设备的要求确定合适的拦阻力，以此调整磁粉制动器的输入电流，再换上载有精密仪器的惯性平台进行正式实验，从而实现拦阻力的预调，以钢丝绳作为力的传递工具，实现对惯性平台的拦阻，这种拦阻方式不会对惯性平台造成反弹或损伤；为防止钢丝绳相对钢丝轮的滑动，两个磁粉制动器的输出轴通过同步轴相连，将两个磁粉制动器产生的差异力或不同步力相互抵消，避免超滑差功率状态的存在，避免造成超功率运行状态损坏磁粉制动器的状况；装设有一套自动回收装置，可将钢丝绳回收到指定位置，方便使用和操作；后导向轮旁设有行程开关，防止钢丝绳拦阻惯性平台时与后支架接触，避免钢丝绳与后支架之间产生磨损；该装置结构简单、安装方便，对周围环境无特殊要求，不仅降低了研发成本并且便于试验的进行。

附图说明

图1是本发明前端的立体结构示意图；

图2是本发明左侧的立体结构示意图。

图例说明：

1、基座                           2、惯性平台

3、磁粉制动器                     4、钢丝轮

5、槽型支架                       6、后支架

7、同步轴                         8、测速仪

9、自动回收装置                   10、钢丝绳

11、导轨                          12、导轨底座

21、滑轮                          22、气垫

51、前导向轮                      61、后导向轮

81、磁栅测头                      82、磁栅尺

91、电机                          92、减速器

93、大皮带轮                      94、小皮带轮

95、皮带

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的可变阻尼的拦阻系统，包括基座1、惯性平台2、磁粉制动器3、钢丝轮4、槽型支架5、后支架6、同步轴7、测速仪8和钢丝绳10，基座1包括导轨11和导轨底座12，导轨11装设于导轨底座12上，惯性平台2下方设有气垫22，气垫22滑设于基座1的导轨11上，磁粉制动器3的电源为程控电源，测速仪8为磁栅测速仪，它包括磁栅测头81和磁栅尺82，其中磁栅尺贴在导轨底座12侧面，磁栅测头81安装在惯性平台2的气垫22上。两台磁粉制动器3设于基座1的头部两侧，槽型支架5设于磁粉制动器3旁，钢丝轮4装设于磁粉制动器3的输出轴上，并位于槽型支架5的槽体内，两台磁粉制动器3的输出轴通过同步轴7相连，钢丝轮4上方设有支承于槽型支架5上的前导向轮51，后支架6设于基座1的尾部两侧，后支架6上装设有后导向轮61，后导向轮61旁设有行程开关，防止钢丝绳10拦阻惯性平台2时与后支架6接触，避免钢丝绳10与后支架6之间产生磨损，惯性平台2上设有与后导向轮61等高的滑轮21，钢丝绳10的一端与一钢丝轮4相连，另一端依次绕过同侧的前导向轮51、两个后导向轮61和另一侧的前导向轮51与另一钢丝轮4相连。同步轴7上装设有自动回收装置9，所述自动回收装置9包括电机91、减速器92、大皮带轮93、小皮带轮94和皮带95，电机91输出端与减速器92输入端相连，减速器92输出端与小皮带轮94相连，小皮带轮94通过皮带95与大皮带轮93相连，大皮带轮93装设于同步轴7上，自动回收装置9可将钢丝绳10回收到指定位置，方便使用和操作。

在正式实验前，先用等质量的非精密惯性平台进行模拟实验，此时通过控制磁粉制动器3的输入电流，选择较大的拦阻力进行拦阻，根据测量到的实验速度，计算系统动能，根据不损伤精密设备的要求确定合适的拦阻力，再以此调整磁粉制动器3的输入电流，从而实现拦阻力的预调。正式实验时，两个磁粉制动器3输出已经确定的拦阻力矩，通过钢丝绳10对载有精密仪器的惯性平台2进行拦阻，在惯性平台2上设一对滑轮21，以钢丝绳10和滑轮21作为力的传递工具，实现对惯性平台2的拦阻，不会对惯性平台2造成反弹或损伤。为防止钢丝绳10相对钢丝轮4的滑动，两个磁粉制动器3的输出轴通过同步轴7相连，将两个磁粉制动器3产生的差异力或不同步力相互抵消，避免超滑差功率状态的存在，避免造成超功率运行状态损坏磁粉制动器3的状况。本发明的可变阻尼的拦阻系统结构简单、安装方便，对周围环境无特殊要求，不仅降低了研发成本并且便于试验的进行。

Claims (3)

1、一种可变阻尼的拦阻系统，包括基座(1)和惯性平台(2)，惯性平台(2)装设于基座(1)上，其特征在于还包括磁粉制动器(3)、钢丝轮(4)、槽型支架(5)、后支架(6)、同步轴(7)、测速仪(8)和钢丝绳(10)，所述测速仪(8)装设于基座(1)上，两台磁粉制动器(3)设于基座(1)的头部两侧，槽型支架(5)设于磁粉制动器(3)旁，钢丝轮(4)装设于磁粉制动器(3)的输出轴上，并位于槽型支架(5)的槽体内，两台磁粉制动器(3)的输出轴通过同步轴(7)相连，钢丝轮(4)上方设有支承于槽型支架(5)上的前导向轮(51)，后支架(6)设于基座(1)的尾部两侧，后支架(6)上装设有后导向轮(61)，惯性平台(2)上设有与后导向轮(61)等高的滑轮(21)，钢丝绳(10)的一端与一钢丝轮(4)相连，另一端依次绕过同侧的前导向轮(51)、两个后导向轮(61)和另一侧的前导向轮(51)与另一钢丝轮(4)相连，所述后支架(6)上的后导向轮(61)旁设有行程开关。

2、根据权利要求1所述可变阻尼的拦阻系统，其特征在于所述同步轴(7)上装设有自动回收装置(9)，所述自动回收装置(9)包括电机(91)、减速器(92)、大皮带轮(93)、小皮带轮(94)和皮带(95)，电机(91)输出端与减速器(92)输入端相连，减速器(92)输出端与小皮带轮(94)相连，小皮带轮(94)通过皮带(95)与大皮带轮(93)相连，大皮带轮(93)装设于同步轴(7)上。

3、根据权利要求1或2所述可变阻尼的拦阻系统，其特征在于所述测速仪(8)为磁栅测速仪，它包括磁栅测头(81)和磁栅尺(82)，磁栅尺(82)贴在基座(1)的侧面，磁栅测头(81)安装在惯性平台(2)上。

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