CN104925232A - 一种舰载直升机稳定平台 - Google Patents

Abstract

一种舰载直升机稳定平台，其主要是：动平台下表面的三个球窝分别与调平杆上端球体配合构成S副，调平杆下端分别设在调平液压缸内构成P副，调平液压缸下端通过十字轴与基座支架底圈相连，该基座支架上固定有两个支架，其上端的两轴套内置有十字铰套两外轴，套在中央液压缸上部的十字铰套的两通孔内置有中央液压缸的两外轴，两者构成R副，中央支杆上端设球窝，其与动平台下部的圆球体配合构成S副，中央液压缸下端设圆球体，该圆球体通过连接组件分别与两个角度液压缸一端相连，两个角度液压缸另一端通过十字轴与基座支架底圈内环面相连，两个角度液压缸轴线夹角为90°.本发明能在较大风浪下使舰载直升机安全起降，同时又能保证舰载直升机及舰船安全。

Description

一种舰载直升机稳定平台

技术领域

本发明涉及一种辅助舰载直升机降落的机械装置。

背景技术：

当今很多舰船都配有舰载直升机，尤其是像海军战斗舰，工程作业船，科考船等一系列中大型舰船上的舰载直升机更是必不可少的装备。但是，海上自然情况很复杂，由于受波浪、海风、海流等海洋环境扰动因素的作用，海面上的舰船会产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和垂荡6个自由度的运动。这些运动不仅极大地影响了海上工作的效率，同时也给舰载直升机的起降安全带来了严重威胁。例如直升机无辅助着舰时飞机的抗风浪能力为：舰面横摇±50、纵摇±20。但在7级海况下，排水量为7000t的舰船会发生30°的横摇、80°的纵摇和速度为6m/s的升降运动，若无相应的辅助着舰装置，直升机在舰船上几乎无法起降。现有的稳定平台多是利用力矩电机作为驱动来实现稳定，该种稳定平台虽小巧轻便，但对于舰载直升机而言其负载过小，不能起到稳定的作用，而且力矩电机作为稳定平台的驱动时，必须将负载重心控制在回转中心内，控制难度大，负载容量小，并且平台运动的自由度较少往往不能实现竖直方向和水平方向的位移补偿。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种在较大风浪的工况下舰载直升机仍能安全起降，同时又能保证舰载直升机及舰船安全的舰载直升机稳定平台。

本发明所采用的技术方案如下：本发明主要包括：动平台、三个调平支杆、三个调平液压缸、中央支杆、中央液压缸、十字铰套、两个角度杆、两个角度液压缸、五个十字轴、球铰套及基座支架。其中，动平台上表面是平面，用于起降舰载直升机，在动平台下表面设三个开口向下的球窝，该三个球窝中心均布在动平台边缘附近同一圆上，该三个球窝分别与三根调平杆上端的球体相配合构成S副，三个调平杆下端分别设在与其相配合的三个调平(液压)缸内构成P副，调平(液压)缸下端设叉型连接耳，其通过十字轴与垂直固定在基座支架底圈上的叉型连接耳相连，该基座支架上的叉型连接耳的两个轴孔的轴线与基座支架底圈切线平行。该基座支架有一个直径≧动平台直径的圆环形底圈，其上固定有两个支架的下端，两支架上端各与一个轴套相连且两轴套同轴线，该轴线与底圈端面平行。该两轴套内分别置有十字铰套外设的同轴线两外轴，这两外轴与基座支架上端配合构成R副。套在中央液压缸上部的十字铰套上设有两个同轴线的通孔且通孔的轴线与外轴的轴线垂直，通孔内置有中央液压缸上面同轴线的两外轴，十字铰套两通孔与中央液压缸外部的两外轴配合构成R副。该中央液压缸与内设的中央支杆下端相配合构成P副，中央支杆上端设与其相连且开口向上的球窝，其与动平台下部的圆球体配合构成S副。该圆球体可直接设在动平台下面，或通过支架设在动平台下面，该支架有三根相同的支杆，它们的一端固定在动平台下表面的边缘附近，且中心均在一个圆上；三根支杆另一端相交在一起，彼此交角为120°，且交点位于动平台的中心线上，交点下部设有与其固连的圆球体。中央液压缸下端与圆球体相连，该圆球体通过与其配合的连接组件分别与两个角度液压缸一端相连，两个角度液压缸另一端设叉型连接耳，通过十字轴与固定在基座支架底圈内环面上的叉型连接耳相连，该基座支架上的两个叉型连接耳的两个轴孔的轴线与基座支架底圈切线平行且位于底圈上下端面内。两个角度液压缸轴线夹角为90°，并且一个角度液压缸朝向中央液压缸的方向即为船头方向，另一个角度液压缸则设在该角度液压缸右侧。上述中央液压缸下端的圆球体可通过下述两连接组件之一与两个角度液压缸分别相连，其一组件：在中央液压缸下端的圆球体下面设球铰套，该球铰套主体呈圆台，其顶部设与中央液压缸下端的圆球体对应的球窝，两者配合构成S副，圆台周壁中部设环状凹槽，其截面近似呈T型，并且该内凹槽内外底的曲率与圆台周壁曲率对应。在上述球铰套T型环状凹槽内设有截面形状与其对应的角度杆活动端圆盘，两者配合构成S副，角度杆另一端设在角度液压缸内，两者配合构成P副。另一组件：中央液压缸下端的圆球体置于与其匹配的球窝中，该球窝侧壁与和中央液压缸垂直方向的十字轴一端相连，且该方向的十字轴轴线穿过球窝的回转轴线，该球窝与十字轴组成球套杆，该方向十字轴另一端设在角度液压缸内。与中央液压缸平行方向的十字轴两侧分别设在叉型连接耳的两个轴孔内，与该叉型连接耳相连的Y型杆另一端设在另一角度液压缸内。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明能够使动平台实现在三维空间中的三个转动和三个方向的移动，具有空间六自由度，从而能够实现动平台的各向位移和转动补偿，减少并消除由舰船的各向翻转、移动导致的降落平台不稳定的状况。相比于现有的机构本发明能够提供更多的运动自由度，更好地实现动平台的位移补偿，并且能够承受更大的载重。

附图说明：

图1是本发明非使用状态的立体示意简图。

图2是本发明使用状态的立体示意简图。

图3是本发明半俯视立体示意简图。

图4是本发明半仰视立体示意简图。

图5是本发明基座支架立体示意简图。

图6是本发明十字铰套部分的立体放大示意简图。

图7是图6中十字铰套立体示意简图。

图8是本发明中央液压缸的示意简图。

图9是本发明球铰套部分的立体放大示意简图。

图10是本发明球铰套和角度杆的示意简图。

图11是本发明球铰套和角度杆联接后的截面示意简图。

图12是本发明另一方案球铰套部分的立体放大示意简图。

图13是舰船横摇时本发明进行位移补偿图。

图14是舰船纵摇时本发明进行位移补偿图。

图中：1.舰船、2.舰载直升机、3.动平台、4.调平杆、5.调平液压缸、6.中央支杆、7.中央液压缸、8.十字铰套、9.角度杆、10.角度液压缸、11.十字轴、12.球铰套、13.基座支架、14.球套杆、15.Y型杆。

具体实施方式：

在图1所示的舰载直升机稳定平台非使用状态的立体示意简图中，舰载直升机稳定平台基本位于船舰甲板内，只有动平台位于甲板上。在图2所示的舰载直升机稳定平台使用状态的立体示意简图中，舰载直升机稳定平台小部分位于船舰甲板内，大部分位于甲板上。在图3和图4所示的舰载直升机稳定平台立体示意简图中，动平台上表面是平面，在动平台下表面设三个开口向下的球窝，该三个球窝中心均布在动平台边缘附近的同一圆上，该三个球窝分别与三根调平杆上端的球体相配合构成S副，三个调平杆下端分别设在与其相配合的三个调平(液压)缸内构成P副，调平(液压)缸下端设叉型连接耳，其通过十字轴与垂直固定在基座支架底圈上的叉型连接耳相连，如图5所示，该基座支架上的叉型连接耳的两个轴孔的轴线与基座支架底圈切线平行。该基座支架有一个直径≧动平台直径的圆环形底圈，其上固定有两个人字形支架的下端，两人字形支架上端各与一个轴套相连且两轴套同轴线，该轴线与底圈端面平行，如图6所示，该两轴套内分别置有十字铰套外设的同轴线两外轴，这两外轴与基座支架上端配合构成R副。该套在中央液压缸上部的十字铰套，如图7所示，设有两个同轴线的通孔且通孔的轴线与外轴的轴线垂直，该通孔内置有中央液压缸上面同轴线的两外轴，如图8所示，十字铰套两通孔与中央液压缸外部的两外轴配合构成R副。该中央液压缸与内设的中央支杆下端相配合构成P副，中央支杆上端设与其相连且开口向上的球窝，其与动平台下部的圆球体配合构成S副。该圆球体通过支架设在动平台下面，该支架有三根相同的支杆，它们的一端固定在动平台下表面的边缘附近，且中心均在一个圆上；三根支杆另一端相交在一起，彼此交角为120°，且交点位于动平台的中心线上，交点下部设有与其固连的圆球体。中央液压缸下端与圆球体相连，在中央液压缸下端的圆球体下面设球铰套，如图9、图10和图11所示，该球铰套主体呈圆台，其顶部设与中央液压缸下端的圆球体对应的球窝，两者配合构成S副，圆台周壁中部设环状凹槽，其截面近似呈T型，并且该内凹槽内外底的曲率与圆台周壁曲率对应。在上述球铰套T型环状凹槽内设有截面形状与其对应的角度杆活动端圆盘，两者配合构成S副，角度杆另一端设在角度液压缸内，两者配合构成P副。两个角度液压缸另一端设叉型连接耳，通过十字轴与固定在基座支架底圈内环面上的叉型连接耳相连，该基座支架上的两个叉型连接耳的两个轴孔的轴线与基座支架底圈切线平行且位于底圈上下端面内。两个角度液压缸轴线夹角为90°，并且一个角度液压缸朝向中央液压缸的方向即为船头方向，另一个角度液压缸则设在该角度液压缸右侧。

本发明另一方案基本与上述方案相同，只是中央液压缸下端的圆球体与两个角度液压缸之间的球铰套和角度杆由球套杆和Y型杆替代，如图12所示的另一方案球铰套部分的立体放大示意简图，中央液压缸下端的圆球置于与其匹配的球窝中，该球窝侧壁与和中央液压缸垂直方向的十字轴一端相连，且该方向的十字轴轴线穿过球窝的回转轴线，该球窝与十字轴组成球套杆，该方向十字轴另一端设在角度液压缸内。与中央液压缸平行方向的十字轴两侧分别设在叉型连接耳的两个轴孔内，与该叉型连接耳相连的Y型杆另一端设在另一角度液压缸内。

本发明的工作原理大致如下：

机构中的六个驱动液压缸采用闭环液压伺服耦合控制，可根据舰船的翻转情况及时补偿动平台3的位移和翻转，其中两个角度杆9液压缸用来控制中央液压缸7的指向，中央液压缸7的伸缩控制动平台3在Z轴方向的位置，三个调平杆缸5用来调整动平台3，使其始终成水平状态。

如图13所示，当直升机2悬停于动平台3上方准备降落时，由于海浪作用船体1发生向右倾斜，若没有位移补偿，则动平台3会产生沿Z轴负方向、Y轴正方向的移动和绕X轴的翻转，动平台3不再位于直升机2的正下方，使直升机2降落发生困难，因此动平台3必须有位移补偿，在舰船出现开始倾斜后，角度杆9-2收缩，角度杆9-1配合其伸缩，使球铰套12沿Y轴正向运动，同时中央支杆6相应伸长，各个调平杆4相应伸缩来使动平台3保持水平，从而通过各个液压缸的耦合控制实现动平台3沿Y轴负方向、Z轴正方向的位移补偿和绕X轴的转动补偿，使动平台3始终保持水平且处于直升机2的正下方相同位置。当舰船1发生向左倾斜时，角度杆9-2伸长，相同原理可实现动平台3沿Y轴正方向、Z轴正方向的位移补偿和绕X轴的转动补偿。

如图14所示，当船体1发生纵摇时，船尾下沉，动平台3会出现沿Z轴负方向、X轴正方向的移动和绕Y轴的翻转，因此在船尾开始下沉后角度杆9-1收缩，角度杆9-2配合其伸缩，使球铰套12沿X轴正向运动，同时中央支杆6相应伸长，各个调平杆4相应伸缩来使动平台3保持水平，通过各个液压缸的耦合控制实现动平台3沿X轴负方向、Z轴正方向的位移补偿和绕Y轴的转动补偿，使动平台3始终保持水平且处于直升机2的正下方相同位置。当船尾上升时，角度杆9-1伸长，中央液压缸7收缩，相同原理可实现动平台3沿X轴正方向、Z轴负方向的位移补偿和绕Y轴的转动补偿。

Claims (4)

1.一种舰载直升机稳定平台，其特征在于：动平台上表面是平面，在动平台下表面设三个开口向下的球窝，该三个球窝中心均布在动平台边缘附近同一圆上，该三个球窝分别与三根调平杆上端的球体相配合构成S副，三个调平杆下端分别设在与其相配合的三个调平缸内构成P副，调平缸下端设叉型连接耳，其通过十字轴与垂直固定在基座支架底圈上的叉型连接耳相连，该基座支架上的叉型连接耳的两个轴孔的轴线与基座支架底圈切线平行，该基座支架有一个圆环形底圈，其上固定有两个支架的下端，两支架上端各与一个轴套相连且两轴套同轴线，该轴线与底圈端面平行，该两轴套内分别置有十字铰套外设的同轴线两外轴，这两外轴与基座支架上端配合构成R副，套在中央液压缸上部的十字铰套上设有两个同轴线的通孔且通孔的轴线与外轴的轴线垂直，通孔内置有中央液压缸上面同轴线的两外轴，十字铰套两通孔与中央液压缸外部的两外轴配合构成R副，该中央液压缸与内设的中央支杆下端相配合构成P副，中央支杆上端设与其相连且开口向上的球窝，其与动平台下部的圆球体配合构成S副，中央液压缸下端与圆球体相连，该圆球体通过与其配合的连接组件分别与两个角度液压缸一端相连，两个角度液压缸另一端设叉型连接耳，通过十字轴与固定在基座支架底圈内环面上的叉型连接耳相连，该基座支架上的两个叉型连接耳的两个轴孔的轴线与基座支架底圈切线平行且位于底圈上下端面内，两个角度液压缸轴线夹角为90°，并且一个角度液压缸朝向中央液压缸的方向即为船头方向，另一个角度液压缸则设在该角度液压缸右侧。

2.根据权利要求1所述的舰载直升机稳定平台，其特征在于：中央液压缸下端的圆球体通过下述连接组件与两个角度液压缸分别相连，即在中央液压缸下端的圆球体下面设球铰套，该球铰套主体呈圆台，其顶部设与中央液压缸下端的圆球体对应的球窝，两者配合构成S副，圆台周壁中部设环状凹槽，其截面近似呈T型，并且该内凹槽内外底的曲率与圆台周壁曲率对应，在上述球铰套T型环状凹槽内设有截面形状与其对应的角度杆活动端圆盘，两者配合构成S副，角度杆另一端设在角度液压缸内，两者配合构成P副。

3.根据权利要求1所述的舰载直升机稳定平台，其特征在于：中央液压缸下端的圆球体通过下述连接组件与两个角度液压缸分别相连，即中央液压缸下端的圆球体置于与其匹配的球窝中，该球窝侧壁与和中央液压缸垂直方向的十字轴一端相连，且该方向的十字轴轴线穿过球窝的回转轴线，该球窝与十字轴组成球套杆，该方向十字轴另一端设在角度液压缸内，与中央液压缸平行方向的十字轴两侧分别设在叉型连接耳的两个轴孔内，与该叉型连接耳相连的Y型杆另一端设在另一角度液压缸内。

4.根据权利要求1或2所述的舰载直升机稳定平台，其特征在于：动平台下部的圆球体通过支架设在动平台下面，该支架有三根相同的支杆，它们的一端固定在动平台下表面的边缘附近，且中心均在一个圆上；三根支杆另一端相交在一起，彼此交角为120°，且交点位于动平台的中心线上，交点下部设有与其固连的圆球体。