CN106781811B - 浮桶支承摇摆台及其调平方法 - Google Patents

浮桶支承摇摆台及其调平方法 Download PDF

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Abstract

一种浮桶支承摇摆台，所述的浮桶支承摇摆台主要包括摇摆平台、摇摆架、承重架、支承架组、浮桶、横摇液压缸组、纵摇液压缸组和垂荡液压缸组；与同类型摇摆台相比，减轻了液压设备的负担；同时每个浮桶可加入沙子，一方面在安装时进行调平使摇摆台初始位置平行于地面，另一方面通过沙子调节，使浮桶的浮力基本等于设备重量产生的重力；纵摇运动中，将其布置在摇摆平台下的一端，以摇摆平台的另一端为旋转轴实现纵摇运动，对舰艇在海浪中运动的模拟程度更高。与传统的摇摆台方案相比，这种浮桶支承摇摆台采用液压设备支持摇摆的方案，运动平稳准确。

Description

浮桶支承摇摆台及其调平方法
技术领域
本发明属于姿态模拟领域，涉及一种浮桶支承摇摆台，特别涉及一种模拟舰艇海上摇摆姿态摇摆台。
背景技术
舰艇常常要航行于波涛汹涌、气象变化无常的海洋，同时长期服役在恶劣的海洋环境中，会受到盐雾、海洋大气和海水的腐蚀。但同时围绕舰艇开展的一系列训练却刻不容缓。因此，为了缩短训练周期，提高训练效率，节约训练经费，减少训练风险，需要在陆地建造用于舰艇开展一系列海上训练的训练平台，其中，用于模拟舰艇在遇到风浪后摇摆姿态的摇摆台是训练平台的主体结构，是训练平台重要组成之一，我国在摇摆台的设计建造方面一直在跟踪国外产品和技术，同时缺乏建造适合模拟舰艇海上动作特点的摇摆台的方案。因此，有必要发明一种能够精准、快速、稳定的模拟舰艇海上航行时摇摆姿态的摇摆设备，从而弥补我国在一系列舰艇训练上的不足，对舰艇的海上训练具有重大的实际应用价值。
发明内容
发明目的：本发明提供一种浮桶支承摇摆台，其目的是解决目前所存在的舰艇海上训练模拟系统的摇摆台方案存在的问题。
技术方案：
一种浮桶支承摇摆台，其特征在于：所述的浮桶支承摇摆台主要包括摇摆平台、摇摆架、承重架、支承架组、浮桶、横摇液压缸组、纵摇液压缸组和垂荡液压缸组；摇摆平台设置在摇摆架上方，摇摆架设置在承重架上方，承重架设置在支承架组上并能在支承架组上做上下移动；横摇液压缸组连接摇摆架和承重架，纵摇液压缸组连接摇摆平台和摇摆架，垂荡液压缸组连接承重架和支承架组。
所述的摇摆架包括：主架体、带轴环转轴和支承铰接架；所述的带轴环转轴在轴向对称布置两根，所述的支承铰接架单排布置于主架体上。
所述的承重架包括：限位滑槽、转轴轴座、浮桶限位架和连接架；转轴轴座和浮桶限位架分别位于连接架的上方与下方；限位滑槽设置在承重架的两侧与支承架组连接的位置。
所述的支承架组包括：支承架单体、垂荡悬臂、转轴限位槽、承重架限位滑轨和连接型材；所述的支承架单体每两个为一组，每组均通过连接型材连接，垂荡悬臂设置在支承架组上方，转轴限位槽贯穿支承架单体，承重架限位滑轨设置在支承架单体的两侧与承重架连接的位置，承重架限位滑轨伸进限位滑槽内并与之配合实现承重架沿支承架单体（做上下移动）。
所述的摇摆平台的下表面一端与摇摆架上的支承铰接架铰接进行连接，使得摇摆平台可绕支承铰接架转动，摇摆平台下表面另一端由纵摇液压缸组通过球铰接连接于摇摆架；
所述的摇摆架整体放置于承重架上方，其放置方法为两带轴环转轴安装在承重架的转轴轴座中，并且带轴环转轴的轴环均嵌入到转轴轴座上的定位槽中；同时两带轴环转轴的伸出轴端穿过支承架组的转轴限位槽进行进一步定位。
所述的承重架通过多组限位滑槽与承重架限位滑轨的配合安装到支承架组上，且可沿承重架限位滑轨在竖直方向滑动；所述的横摇液压缸组和纵摇液压缸组将推动摇摆平台时所用力的反力直接和间接的作用于承重架，由于承重架限位滑轨的限位作用，该反力均通过承重架作用于支承架组。
所述的承重架下部即连接架的下方安装有浮桶，浮桶由限位架限位。
所述的横摇液压缸组的活塞杆和缸筒分别安装于摇摆架边框的中间以及连接架边框的中间部分；所述的垂荡液压缸组的活塞杆和缸筒分别安装于承重架带限位滑槽的梁上和支承架组的垂荡悬臂上，对摇摆台的横摇和垂荡进行驱动。
支承铰接架共四根。
浮桶为能够内置重物的结构，浮桶为四个。
所述的限位滑槽左右对称布置，在承重架每层边缘伸出端均有布置，所述的浮桶限位架竖直方向长度大于垂荡动作的极限行程，浮桶限位架竖直方向长度应满足在垂荡动作处于最低位置时横摇液压缸组不进入水中，在垂荡动作处于最高点时，浮桶依然完全浸在水中。
利用上述的浮桶支承摇摆台所实施的调平方法，其特征在于：所述的浮桶支承摇摆台整体重量由浮力抵消，具体方法为将摇摆台置于水面超过浮桶但低于连接架的水中，通过浮桶在水中产生的浮力支撑摇摆台，其中浮桶所产生浮力应大于摇摆台重力，设备安装时，通过将浮桶中加入沙子或其他重物使摇摆台重力恰好等于浮筒产生的浮力，同时通过每个浮桶加入不同量的沙子，对摇摆台进行调平，使摇摆平台平行于地面。
有益效果：
（1）与同类型摇摆台相比，浮桶支承摇摆台整体的重量由浮桶产生的浮力抵消，从而使液压缸大部分功用于实现摇摆台的摇摆，减轻了液压设备的负担；同时每个浮桶可加入沙子，一方面在安装时进行调平使摇摆台初始位置平行于地面，另一方面通过沙子调节，使浮桶的浮力基本等于设备重量产生的重力；另外，设备在动作时产生的加速度小于一倍的重力加速度，这部分加速度三组液压缸完全能够承受。
（2）纵摇运动中，纵摇液压缸组的布置并非对称布置，而是将其布置在摇摆平台下的一端，以摇摆平台的另一端为旋转轴实现纵摇运动，对舰艇在海浪中运动的模拟程度更高。
（3）与传统的摇摆台方案相比，这种浮桶支承摇摆台采用液压设备支持摇摆的方案，运动平稳准确。每层架体相互叠加，互相支撑，对于可能发生的液压设备失效有保护效果，不致产生整体倾斜甚至坍塌的危险；另外，设备动作时产生的反作用力最终均作用于安装在地面的支承架组，使得整体设备运行稳定且不易发生摇晃或大幅振动。
附图说明：
图1摇摆台整体结构图
图2摇摆台主视图
图3摇摆台左视图
图4摇摆架结构图
图5承重架结构图
图6支承架组结构图
具体实施方式：
如图1至图3所示，所述的浮桶支承摇摆台主要包括摇摆平台1、摇摆架2、承重架3、支承架组4、浮桶5、横摇液压缸组6、纵摇液压缸组7和垂荡液压缸组8；摇摆平台1设置在摇摆架2上方，摇摆架2设置在承重架3上方，承重架3设置在支承架组4上并能在支承架组4上做上下移动；横摇液压缸组6连接摇摆架2和承重架3，纵摇液压缸组7连接摇摆平台1和摇摆架2，垂荡液压缸组8连接承重架3和支承架组4。
如图4所示，所述的摇摆架2包括：主架体2-1、带轴环转轴2-2和支承铰接架2-3；所述的带轴环转轴2-2在轴向对称布置两根，所述的支承铰接架2-3单排布置于主架体2-1上。
如图5所示，所述的承重架3包括：限位滑槽3-1、转轴轴座3-2、浮桶限位架3-3和连接架3-4；转轴轴座3-2和浮桶限位架3-3分别位于连接架3-4的上方与下方；限位滑槽3-1设置在承重架3的两侧与支承架组4连接的位置。
如图6所示，所述的支承架组4包括：支承架单体4-1、垂荡悬臂4-1-1、转轴限位槽4-1-2、承重架限位滑轨4-1-3和连接型材4-2；所述的支承架单体4-1每两个为一组，每组均通过连接型材4-2连接，且两个支承架单体4-1间距为2.5米；垂荡悬臂4-1-1设置在支承架组4上方，转轴限位槽4-1-2贯穿支承架单体4-1，承重架限位滑轨4-1-3设置在支承架单体4-1的两侧与承重架3连接的位置，承重架限位滑轨4-1-3伸进限位滑槽3-1内并与之配合实现承重架3沿支承架单体4-1做上下移动。
所述的摇摆平台1的下表面一端与摇摆架2上的支承铰接架2-3铰接进行连接，使得摇摆平台1可绕支承铰接架2-3转动，摇摆平台1下表面另一端由纵摇液压缸组7通过球铰接连接于摇摆架2；
所述的摇摆架2整体放置于承重架3上方，其放置方法为两带轴环转轴2-2安装在承重架3的转轴轴座3-2中，并且带轴环转轴2-2的轴环均嵌入到转轴轴座3-2上的定位槽中；同时两带轴环转轴2-2的伸出轴端穿过支承架组4的转轴限位槽4-1-2进行进一步定位。
所述的承重架3通过多组限位滑槽3-1与承重架限位滑轨4-1-3的配合安装到支承架组4上，且可沿承重架限位滑轨4-1-3在竖直方向滑动；所述的横摇液压缸组6和纵摇液压缸组7将推动摇摆平台时所用力的反力直接和间接的作用于承重架3，由于承重架限位滑轨4-1-3的限位作用，该反力均通过承重架3作用于支承架组4。
所述的承重架3下部即连接架3-4的下方安装有浮桶5，浮桶5由限位架3-3限位。
所述的横摇液压缸组6的活塞杆和缸筒分别安装于摇摆架2边框的中间以及连接架3-4边框的中间部分；所述的垂荡液压缸组8的活塞杆和缸筒分别安装于承重架3带限位滑槽3-1的梁的球铰铰接座上和支承架组4的垂荡悬臂4-4-1上，对摇摆台的横摇和垂荡进行驱动。
支承铰接架2-3共四根。
浮桶5为能够内置重物的结构，浮桶5为四个，四个浮桶5处在同一平面，且左右各两个均匀布置。
所述的限位滑槽3-1左右对称布置，在承重架3每层边缘伸出端111均有布置，所述的浮桶限位架3-3竖直方向长度略大于垂荡动作的极限行程，浮桶限位架3-3竖直方向长度应满足在垂荡动作处于最低位置时横摇液压缸组6不进入水中，在垂荡动作处于最高点时，浮桶5依然完全浸在水中。
所述的浮桶支承摇摆台整体重量由浮力抵消，具体方法为将摇摆台置于水面超过浮桶5但低于连接架3-4的水中，通过浮桶5在水中产生的浮力支撑摇摆台，其中浮桶5所产生浮力应略大于摇摆台重力，设备安装时，通过将浮桶5中加入沙子或其他重物使摇摆台重力恰好等于浮筒产生的浮力，同时通过每个浮桶5加入不同量的沙子，对摇摆台进行调平，使摇摆平台1平行于地面。
具体实施步骤：
摇摆台在实现其摇摆动作时，可分为三部分：
第一部分，实现摇摆台的垂荡。摇摆台的垂荡动作由活塞杆和缸筒分别安装于承重架3带限位滑槽3-1的梁上的球铰铰接座和支承架组4的垂荡悬臂（4-4-1）上的垂荡液压缸组8驱动，通过液压缸的伸长和缩短对摇摆台垂荡进行驱动。
第二部分，实现摇摆台的横摇。摇摆台的横摇动作由活塞杆和缸筒分别安装于摇摆架2边框的中间和承重架3的连接架（3-4）边框中间部分的横摇液压缸组6驱动，通过液压缸的伸长和缩短对摇摆台横摇进行驱动。
第三部分，实现摇摆台的纵摇。摇摆台的纵摇由纵摇液压缸组7驱动，纵摇液压缸组7通过球铰接连接摇摆平台1和摇摆架2，通过纵摇液压缸组7的伸长和缩短对摇摆台纵摇进行驱动。
本发明的工作原理如下所示：
工作时，摇摆台置于水面超过浮桶5但低于连接架3-4的水中，通过浮桶5在水中产生的浮力支撑摇摆台，其中浮桶5所产生浮力应略大于摇摆台重力，设备安装时，通过将浮桶5中加入沙子使摇摆台重力恰好等于浮筒产生的浮力，同时通过每个浮桶5加入不同量的沙子，对摇摆台进行调平，并由垂荡液压缸组8提供垂荡驱动力，由于垂荡运动时侵入水下的体积较小，所以极大地降低了垂荡液压缸组8的工作负载。
横摇和纵摇运动分别由横摇液压缸组6和纵摇液压缸组7提供驱动力。
并且由于三种驱动设备的安装位置均处于不同的空间结构中，即驱动设备并非为联动，而是串联驱动，但实际上却能实现摇摆平台1复合运动的效果。
除复合运动外，可根据实际的训练要求来制定运动方式，例如单独垂荡、单独横摇、单独纵摇或者任意两种运动方式相结合。

Claims (8)

1.一种浮桶支承摇摆台，其特征在于：所述的浮桶支承摇摆台主要包括摇摆平台（1）、摇摆架（2）、承重架（3）、支承架组（4）、浮桶（5）、横摇液压缸组（6）、纵摇液压缸组（7）和垂荡液压缸组（8）；摇摆平台（1）设置在摇摆架（2）上方，摇摆架（2）设置在承重架（3）上方，承重架（3）设置在支承架组（4）上并能在支承架组（4）上做上下移动；横摇液压缸组（6）连接摇摆架（2）和承重架（3），纵摇液压缸组（7）连接摇摆平台（1）和摇摆架（2），垂荡液压缸组（8）连接承重架（3）和支承架组（4）；
所述的摇摆架（2）包括：主架体（2-1）、带轴环转轴（2-2）和支承铰接架（2-3）；所述的带轴环转轴（2-2）在轴向对称布置两根，所述的支承铰接架（2-3）单排布置于主架体（2-1）上；
所述的承重架（3）包括：限位滑槽（3-1）、转轴轴座（3-2）、浮桶限位架（3-3）和连接架（3-4）；转轴轴座（3-2）和浮桶限位架（3-3）分别位于连接架（3-4）的上方与下方；限位滑槽（3-1）设置在承重架（3）的两侧与支承架组（4）连接的位置；所述的限位滑槽（3-1）左右对称布置，且在承重架（3）每层边缘伸出端均有布置，所述的浮桶限位架（3-3）竖直方向长度大于垂荡动作的极限行程，浮桶限位架（3-3）竖直方向长度应满足在垂荡动作处于最低位置时横摇液压缸组（6）不进入水中，在垂荡动作处于最高点时，浮桶（5）依然完全浸在水中；
所述的支承架组（4）包括：支承架单体（4-1）、垂荡悬臂（4-1-1）、转轴限位槽（4-1-2）、承重架限位滑轨（4-1-3）和连接型材（4-2）；所述的支承架单体（4-1）每两个为一组，每组均通过连接型材（4-2）连接，垂荡悬臂（4-1-1）设置在支承架组（4）上方，转轴限位槽（4-1-2）贯穿支承架单体（4-1），承重架限位滑轨（4-1-3）设置在支承架单体（4-1）的两侧与承重架（3）连接的位置，承重架限位滑轨（4-1-3）伸进限位滑槽（3-1）内并与之配合实现承重架（3）沿支承架单体（4-1）做上下移动；
所述的摇摆架（2）整体放置于承重架（3）上方，其放置方法为两带轴环转轴（2-2）安装在承重架（3）的转轴轴座（3-2）中，并且带轴环转轴（2-2）的轴环均嵌入到转轴轴座（3-2）上的定位槽中；同时两带轴环转轴（2-2）的伸出轴端穿过支承架组（4）的转轴限位槽（4-1-2）进行进一步定位。
2.根据权利要求1所述的浮桶支承摇摆台，其特征在于：所述的摇摆平台（1）的下表面一端与摇摆架（2）上的支承铰接架（2-3）铰接进行连接，使得摇摆平台（1）可绕支承铰接架（2-3）转动，摇摆平台（1）下表面另一端由纵摇液压缸组（7）通过球铰接连接于摇摆架（2）。
3.根据权利要求1所述的浮桶支承摇摆台，其特征在于：所述的承重架（3）通过多组限位滑槽（3-1）与承重架限位滑轨（4-1-3）的配合安装到支承架组（4）上，且可沿承重架限位滑轨（4-1-3）在竖直方向滑动；所述的横摇液压缸组（6）和纵摇液压缸组（7）将推动摇摆平台时所用力的反力直接和间接的作用于承重架（3），由于承重架限位滑轨（4-1-3）的限位作用，该反力均通过承重架（3）作用于支承架组（4）。
4.根据权利要求1所述的浮桶支承摇摆台，其特征在于：所述的承重架（3）下部即连接架（3-4）的下方安装有浮桶（5），浮桶（5）由浮桶限位架（3-3）限位。
5.根据权利要求1—4任意一项所述的浮桶支承摇摆台，其特征在于：所述的横摇液压缸组（6）的活塞杆和缸筒分别安装于摇摆架（2）边框的中间以及连接架（3-4）边框的中间部分；所述的垂荡液压缸组（8）的活塞杆和缸筒分别安装于承重架（3）带限位滑槽（3-1）的梁上和支承架组（4）的垂荡悬臂（4-1-1）上，对摇摆台的横摇和垂荡进行驱动。
6.根据权利要求1所述的浮桶支承摇摆台，其特征在于：支承铰接架（2-3）共四根。
7.根据权利要求4所述的浮桶支承摇摆台，其特征在于：浮桶（5）为能够内置重物的结构，浮桶（5）为四个。
8.利用权利要求1所述的浮桶支承摇摆台所实施的调平方法，其特征在于：所述的浮桶支承摇摆台整体重量由浮力抵消，具体方法为将摇摆台置于水面超过浮桶（5）但低于连接架（3-4）的水中，通过浮桶（5）在水中产生的浮力支撑摇摆台，其中浮桶（5）所产生浮力应大于摇摆台重力，设备安装时，通过将浮桶（5）中加入沙子或其他重物使摇摆台重力恰好等于浮筒产生的浮力，同时通过每个浮桶（5）加入不同量的沙子，对摇摆台进行调平，使摇摆平台（1）平行于地面。
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