CN102943837B

CN102943837B - 机械无源自动稳定装置

Info

Publication number: CN102943837B
Application number: CN201210505674.8A
Authority: CN
Inventors: 朱小华; 张子方; 徐金芬; 曹俊灵
Original assignee: TIANJIN LIANDA COMMUNICATION DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: TIANJIN LIANDA COMMUNICATION DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: CN102943837A

Abstract

本发明涉及一种机械无源自动稳定装置，外筒的两端分别装有筒端盖，并通过紧固螺钉一固定在连接架上；外筒上设有注油螺钉，并通过组合密封件密封；外筒的内部装有V形筒桨叶，V形筒桨叶通过两个连接键固定在筒端盖上；主轴穿过装在两端的筒端盖，主轴由两个轴承支撑，主轴上装有轴端盖；轴桨叶通过紧固螺钉二固定在主轴上，轴桨叶上设有轴薄壁孔；挡板装在一端的筒端盖上，在两端的筒端盖上分别装有轴密封和密封圈；由V形筒桨叶、轴桨叶和外筒将外筒的内部分割成腔室a、腔室b、腔室c，外筒内部注有空气和硅油。本发明适用于与摄像机配合使用，当载体设备的倾角发生变化时，本发明能提供一个稳定的俯仰角度，使得摄像机能稳定跟踪目标。

Description

机械无源自动稳定装置

技术领域

本发明属于稳定装置领域，涉及一种机械无源自动稳定装置，尤其适用于与摄像机配合使用，可以实现在某一方向为摄像机提供稳定的视角，当载体设备的倾角发生变化时，本发明能提供一个稳定的俯仰角度，使得摄像机能稳定跟踪目标。

背景技术

目前，现有技术常用的无源稳定装置，为保证较好的阻尼效果，会向腔室内（即上腔室和下腔室）注满液体，常用的液体为硅油，由于硅油的体积随温度变化，如果在常温条件下向密闭的腔室内注满硅油，在高温时由于硅油的体积增大，在腔室内会产生很大的压力，使得硅油较易漏出腔室；而在低温下又由于液体体积变小，腔室内出现负压，易将外部的气体吸入到腔室内。当腔室内存有较多的气体时，会使得阻尼效果变差，腔室内的空气会造成阻尼的不均匀，而且这个不均匀又受到环境温度的影响，从而使得装置的稳定性受使用环境温度的影响,使得装置变得不稳定。另外一种经过改进的无源稳定装置，增加了两个可存气体的缓冲腔室，这种改进的无源稳定装置虽然解决了因环境温度变化造成的工作腔室存有气体的问题，但整个装置结构比较复杂、加工也较困难、而且外部形状也不规则，给安装和使用带来麻烦和不便。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种机械无源自动稳定装置，将所有的部件集成到一个圆柱形的外筒的空腔内，将空腔内分割成三个腔室，并自动完成气体的收集，并且这些气体不会对本发明的阻尼产生明显影响。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

依据本发明提供的一种机械无源自动稳定装置，包括外筒、筒端盖，V形筒桨叶、主轴、轴端盖、轴桨叶和连接架，所述的外筒的两端分别装有筒端盖，并通过紧固螺钉一固定在连接架上；外筒上设有注油螺钉，并通过组合密封件密封；外筒的内部装有V形筒桨叶，V形筒桨叶通过两个连接键固定在筒端盖上；主轴穿过装在两端的筒端盖，主轴由两个轴承支撑，主轴上装有轴端盖；轴桨叶通过紧固螺钉二固定在主轴上，轴桨叶上设有轴薄壁孔；挡板装在一端的筒端盖上，在两端的筒端盖上分别装有轴密封和密封圈；由V形筒桨叶、轴桨叶和外筒将外筒的内部分割成腔室a、腔室b、腔室c，外筒内部注有空气和硅油。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现：

前述的V形筒桨叶上开有通道一、通道二，通道一上设有壁孔a、壁孔b，通道二上设有壁孔c、壁孔d，壁孔b和壁孔d的位置比壁孔a和壁孔c的位置低；

前述的主轴是可以旋转的主轴，其旋转角度最大达到220度；

前述的空气和硅油的体积比为：1:20±4。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：

由于本发明采用的V形筒桨叶7的开口方向总是向上的，这样就可保证收集到腔室c的气体，不会返回腔室a或腔室b中。由于壁孔a、壁孔b、壁孔c、壁孔d相对比较小，它们不会显著影响轴桨叶的阻尼大小。V形筒桨叶上腔室c的容积大于腔室a和腔室b容积之和的15%，当本发明的装置在-40℃～+70℃工作温度范围内时，液体的体积变化率是会小于10%的容积。当环境温度变化时，液体的容积会发生相应的变化，当温度升高时，液体的容积会增大，温度下降时，体积减少。在本发明中，液体的体积变化，只会引起腔室c内液体多少的变化，能保证腔室a和腔室b充满液体。这样就能保证在工作温度范围内，腔室a和腔室b内气体全部被收集到腔室c内，而这些气体又不会显著影响轴桨叶的阻尼大小，从而使得本发明工作稳定可靠。在本发明中，在轴桨叶上设置有轴薄壁孔，通过调节轴薄壁孔的面积使其能适应不同粘度系数的液体，也就是说在腔室a、腔室b和腔室c内灌注不同粘度系数的液体时，适当调节轴桨叶上薄壁孔的面积，便可得到所需的阻尼系数。

本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明图1的A-A向剖视结构示意图；

图3本发明的V形筒桨叶内气体和液体流动示意线路图；

图4本发明的使用状态示意图。

其中： 1. 筒端盖，2.轴密封，3. 轴端盖，4. 轴桨叶，5. 密封圈，6. 连接架，7. V形筒桨叶,8. 外筒,9. 注油螺钉,10. 组合密封件,11. 连接键,12. 轴承,13. 挡板,14. 主轴,15. 紧固螺钉一,16. 紧固螺钉二,17. 壁孔a，18. 壁孔b，19. 腔室a，20. 腔室c，21. 壁孔c，22. 壁孔d，23. 腔室b，24. 轴薄壁孔，25.通道一，26.通道二，27.气体流动路线，28. 液体流动路线，29.吊臂，30. 铰链门座式起重机平台，31. 本发明的机械无源自动稳定装置,32. 摄像机，

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1～2所示的一种机械无源自动稳定装置，包括外筒、筒端盖，V形筒桨叶、主轴、轴端盖、轴桨叶和连接架，所述的外筒8的两端分别装有筒端盖1，并通过紧固螺钉一15固定在连接架6上；外筒上设有注油螺钉9，并通过组合密封件10密封；外筒的内部装有V形筒桨叶7，V形筒桨叶通过两个连接键11固定在筒端盖上，V形筒桨叶上开有通道一25、通道二26，通道一上设有壁孔a17、壁孔b18，通道二26上设有壁孔c21、壁孔d22，壁孔b和壁孔d的位置比壁孔a和壁孔c的位置低；主轴14穿过装在两端的筒端盖，主轴由两个轴承12支撑，主轴是可以旋转的主轴，其旋转角度最大可以达到220度，主轴上装有轴端盖3；轴桨叶4通过紧固螺钉二16固定在主轴上，轴桨叶上设有轴薄壁孔24；挡板13装在一端的筒端盖上，在两端的筒端盖上分别装有轴密封2和密封圈5；由V形筒桨叶、轴桨叶和外筒将外筒的内部分割成三个独立的腔室a19、腔室b23、腔室c20，其中腔室a19和腔室b23为工作腔室，腔室c20为调节腔室，两个轴密封2、两个密封圈 5、组合密封件10作为空间密封；外筒内部在余下的空间内注有空气和硅油，空气和硅油的体积比为：1:20±4。

当摄像机摆动时，轴桨叶4会按逆时针和顺时针方向来回旋转，当腔室a19内或腔室b23内存有气体时，气体会向腔室c20内集中，这是因为气体比液体轻，不论是腔室a19还是腔室b23的气体都会存在其上部；由于V形筒桨叶上开有通道一25、通道二26，通道一上设有壁孔a17、壁孔b18，通道二上设有壁孔c21、壁孔d22，壁孔b18和壁孔d22的位置要比壁孔a17和壁孔c21的位置低，当轴桨叶4顺时针旋转时，腔室a内的气体就会向腔室c内流动，腔室c内的液体就会向腔室b内流动。同理，当轴桨叶逆时针旋转时，腔室b内的气体也会向腔室c内流动，腔室c内的液体就会向腔室a内流动。当轴桨叶经过多次旋转后气体就被收集到腔室c内。本发明在工作时，其V形筒桨叶7的开口方向总是向上的，轴桨叶就会反复逆时针和顺时针旋转，收集到的气体会聚集在腔室c的上部，而壁孔b和壁孔d沉浸在液体中，气体是不会返流到腔室a或腔室b中。

本发明在工作时，其V形筒桨叶7的开口方向总是向上的，这样就可保证收集到腔室c的气体，不会返回腔室a或腔室b中。当轴桨叶4顺时针方向旋转时，流入腔室c的气体流动路线27和流出腔室c液体流动路线28的示意线路如图3所示。

当主轴14顺时针旋转时，腔室a19中硅油通过轴薄壁孔24流到腔室b23中；当主轴逆时针旋转时，腔室b23中硅油通过轴薄壁孔流到腔室a19中。改变轴薄壁孔的大小或硅油的粘度系数,都可改变主轴受到阻力的大小，适当的调节，就可得到所需的动态阻力。

由于液体的可压缩性很小，随着温度的变化，液体的密度仅有微小的变化，在大多数情况下，可以忽略压缩性的影响，认为液体的密度是一个常数。

在一定压强下，流体体积随温度升高而增大的性质称为流体的热膨胀性。热膨胀性的大小用体积膨胀系数α表示，它的物理意义是单位温度变化所引起的体积的相对变化率，即

Figure 2012105056748100002DEST_PATH_IMAGE002

式中： α——体积膨胀系数（1/K）

V——液体的体积（m³）

ΔVt ——液体体积的增加量（m³）

ΔT——温度的增加量（K）

液体的热膨胀性比较小，一般不会引起体积产生太大的变化。

所以只要V形筒桨叶的空腔容积ΔV，大于因温度引起的本发明内部液体的体积变化量，就能保证将气体收集到气室内。

即： ΔV >ΔVt

本发明能保证在工作温度范围内（-40℃～+70℃），将其内部的气体收集到V形筒桨叶的空腔内，保证其腔室a和腔室b内无气体，从而保证其正常工作。

本发明所选用的机械零件材料和零件，都是很容易选到,并能在工作温度范围和环境中正常工作。

本发明所选用的机械零件材料，都是可以使用普通机械加工设备加工；组装和调试都比较容易，给批量生产带来方便。

本发明调试过程如下，装配完成并在常温（25±5℃）条件下将液体（硅油）注入到其的内部，注意要预留5%的总容积的空气，然后拧紧注油螺钉9。

将充注液体的本发明装置放置在温度为+70℃环境中保温4小时，检测其是否可正常工作；再将其放置在温度为-40℃环境中保温4小时，检测其是否可正常工作。如果工作正常、且无液体渗出，表示其在高、低温环境中能正常工作了。

如图4所示，本发明在港口门座式起重机吊具监视中的应用。本发明的机械无源自动稳定装置31安装在铰链门座式起重机平台30上，当门座式起重机的吊臂29前后变幅时，吊具会发生摆动，本发明的机械无源自动稳定装置能正确地跟随吊具的运动，使得安装在机械无源自动稳定装置上(视角垂直向下) 的摄像机32能传回稳定图像。

Claims

1.一种机械无源自动稳定装置，包括外筒、筒端盖，V形筒桨叶、主轴、轴端盖、轴桨叶和连接架，其特征在于：所述的外筒的两端分别装有筒端盖，并通过紧固螺钉一固定在连接架上；外筒上设有注油螺钉，并通过组合密封件密封；外筒的内部装有V形筒桨叶，V形筒桨叶通过两个连接键固定在筒端盖上；主轴穿过装在两端的筒端盖，主轴由两个轴承支撑，主轴上装有轴端盖；轴桨叶通过紧固螺钉二固定在主轴上，轴桨叶上设有轴薄壁孔；挡板装在一端的筒端盖上，在两端的筒端盖上分别装有轴密封和密封圈；由V形筒桨叶、轴桨叶和外筒将外筒的内部分割成腔室a、腔室b、腔室c，外筒内部注有空气和硅油。

2.根据权利要求1所述的机械无源自动稳定装置，其特征在于：所述的V形筒桨叶上开有通道一、通道二，通道一上设有壁孔a、壁孔b，通道二上设有壁孔c、壁孔d，壁孔b和壁孔d的位置比壁孔a和壁孔c的位置低。

3.根据权利要求1所述的机械无源自动稳定装置，其特征在于：所述的主轴是可以旋转的主轴，其旋转角度最大达到220度。

4.根据权利要求1所述的机械无源自动稳定装置，其特征在于：所述的空气和硅油的体积比为：1:20±4。