CN109109853A - 模块化级联式多功能航天器气浮式转运平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种级联式多功能气浮式转运车，包括支撑平板、若干气浮式转运平台，每个气浮转运平台主要包含结构分系统、气浮分系统、驱动分系统和综合控制系统四个部分，其中，综合控制系统包含液晶显示屏，遥控手柄和级联控制器，能够实现气浮车运行状态显示、工作模式设定及多个气浮转运平台的级联控制。本发明突破了传统转运方法单一的转运模式，应用气驱动自行走功能和多平台级联控制方法转运大型航天器，解决了不同尺寸规格和不同载荷的航天器的转运难题，实现了工装的通用化、模块化、智能化，提高了工装利用率。

Description

模块化级联式多功能航天器气浮式转运平台

技术领域

本发明属于航天器转运类工装技术领域，具体来说，本发明涉及一种模块化级联式多功能航天器气浮式转运平台，该平台转运平台尺寸和承载灵活组合并能够实现多种尺寸规格航天器的工位间的高效转运调整。

背景技术

目前，国内航天器总装领域使用的转运车已经出现了轮式/气垫两用车。中国专利CN103600741A公开了一种气浮转运车，参见图1，其中，01为气管卷盘、02为气管、03为托架、04为底盘、05为牵引系统、06为脚轮、07为气垫安装座、08为标准气垫、09气垫存放箱、010为气动控制箱。其移动系统主要由移动万向脚轮、气浮系统及牵引转向系统组成。该种转运车具有两种工作模式，既可以使用气浮系统，初步实现了大重量、大尺寸的狭小空间的特别是90°以上的工位转换；也可以使用牵引车提供动力，实现航天器转运。但该种气浮转运车有如下的缺点：(1)该种转运车一旦设计完成只能对特定尺寸和负载的航天器进行转运，对于不同尺寸规格和不同载荷的航天器的适应性差，从而导致该种形式转运车利用率较低。(2)该种气浮转运车采用气浮系统转运时，可以使用牵引车牵引也可以凭借人力推动，采用牵引车牵引时必须有转弯半径，不适宜狭小空间的转向，如果采用人力推动尤其是转运大重量负载时靠人力推动耗时耗力。(3)该种气浮转运车智能化水平低，不能显示气浮转运车的运行状态。

随着航天器产品大型化、组合段、个性化的发展趋势，面对大型航天器由多个舱段组成，尺寸规格不是固定不变，而是分为单独舱段级、组合段级及整舱级的情况，总装过程航天器的尺寸和重量逐渐变大，而在总装过程中需要完成的工作项目较多，(单舱段、组合段和整舱段)的总装、测试、试验都在不同厂房(工位)完成，航天器的工位转运需要配套较多尺寸和载荷规格的轮式/气垫两用车，造成资源浪费。因此针对该问题，本发明专利提出了一种航天器模块化级联式气浮转运平台，可单独平台工作模式、双平台级联工作模式以及多平台级联控制工作模式，并且具备零转弯半径回转360°和自行走功能，解决大型航天器单独舱段级、组合段级、整器级的多工况工位转运问题，实现转运工装通用化、模块化，减少工装配套，提高工装使用效率。

发明内容

基于此，本发明的发明目的在于提供一种用于航天器转运的级联式多功能气浮式转运平台，该平台具有单独平台工作模式、双平台级联工作模式以及多平台级联控制工作模式，转运平台尺寸和承载能够灵活组合并且形式多变，能够承载多种规格尺寸的载荷，满足大型航天器单独舱段级、组合段级、整器级的多工况工位转运需求。

本发明是通过如下技术方案实现的：

级联式多功能气浮式转运车，包括顶部用于支撑航天器的支撑平板以及支撑平板底部设置的若干气浮式转运平台，每个气浮转运平台主要包含结构分系统、气浮分系统、驱动分系统和综合控制系统四个部分，其中，结构分系统作为承载主体，包含车体框架、设置在车体框架底部的气垫背板、设置在车体框架顶部的顶升机构，标准气垫通过滑插形式安装在气垫背板内，气垫背板与车体框架焊接一体，顶升机构采用螺接方式固定在车体框架顶部，标准气垫提供气浮力传递给气垫背板，气垫背板再将力传递给车体框架，通过安装在车体框架顶部的顶升机构将力传递给支撑平板，最终将整个气浮平台和支撑平板上的负载或航天器浮起一定高度；气浮分系统包含若干标准气垫和气路系统，若干标准气垫对应设置在气垫背板底部上，为气浮力来源，以将整车与负载抬起，气路系统控制车体的气浮动作；驱动分系统包含万向轮系、驱动轮系和驱动控制系统，万向轮系和驱动轮系实现模块的行走功能，驱动控制系统采用气动驱动的控制方式，内置于车架内，控制气浮转运平台的转弯、回转、直线行走动作，驱动分系统在未浮起状态将整车推动或在浮起状态将整车与负载推动；综合控制系统包含液晶显示屏，遥控手柄和级联控制器，能够实现气浮车运行状态显示、工作模式设定及级联控制。

其中，液晶显示屏显示当前主气源压力及各个标准气垫的压力，能够显示工作模式(单车或者多车)，能够显示车速及高度信息。

遥控手柄无线控制单车或多车的气浮动作及行走，并设定车体的工作模式(单车或者双车)。

其中，所述级联式多功能气浮式转运车使用于航天器转运的级联式多功能气浮式转运车。

其中，若干气浮式转运平台为三个以上的气浮式转运平台。

其中，单个气浮式转运平台可进行4/6气垫工作模式切换，多平台通过级联组合实现多模块多模式的工作。

其中，为实现双车组合工作模式，如平台车A和平台车B级联工作，需要将两车的气路管路进行级联和控制信号进行级联。设定平台A是主控平台，将平台A的主进气口与厂方的高压气源进行连接，将平台A与平台B的预定管路级联接口采用高压气路管路进行连接，然后将平台A和平台B的其余接口均封闭处理。将平台A与平台B的控制信号的级联接口采用信号线连接一起。通过主平台A的综合控制系统的交互式显示屏或者遥控手柄设定两车的间距参数和工作模式。通过遥控手柄可以对两车同时气浮动作的控制，也可以通过遥控手柄控制两车气动马达带动驱动轮系承载负载的行走功能。

其中，为实现三车组合工作模式，如平台车A、平台车B和平台C级联工作，需要将三车的气路管路进行级联和控制信号进行级联。设定平台A是主控平台，将平台A的主进气口与厂方的高压气源进行连接，将平台A放置在平台B与平台C之间，然后分别将平台A和平台B以及平台A与平台C的预定管路级联接口采用高压气路管路进行连接，然后将平台A、平台B和平台C的其余接口均封闭处理。将平台A与平台B以及平台A与平台C的控制信号的级联接口采用信号线连接一起。通过主平台A的综合控制系统的交互式显示屏或者遥控手柄设定平台A与平台B以及平台A与平台C的间距参数和工作模式。通过遥控手柄可以对三车同时气浮动作的控制，也可以通过遥控手柄控制三车气动马达带动驱动轮系承载负载的行走功能。

与现有技术相比，本发明可以完成各种尺寸和载荷的日常转运工况，特别是大型部件如航天器的日常转运工况，大大提高了工装利用率。该多功能气浮式转运平台，能够单平台及多平台级联工作，实现各种尺寸和载荷规格的航天器的转运，具备自行走功能，显著节省了转运时间和人力投入，能够快速、简捷地实现航天器的转运，满足航天器特殊工位及长距离转运调整要求。

本发明提出的用于航天器转运的气浮式转运平台达到了以下效果：

本转运平台具备自行走功能，可实现未浮起状态的整车行走或在浮起状态的整车与负载的行走，节省了转运时间，实现了操作的便捷性；

本转运平台具备单独和组合工作模式，可实现多种尺寸和载荷的航天器工位的转运，大大提高了工装利用率；

所述转运平台的驱动分系统配置万向轮系和驱动轮系，有效的实现了车体的直线行走、转弯、回转功能，减少了承载轮对地面的摩擦损伤，提高了车体的灵活性；

所述转运平台的顶升机构，实现载荷和车体的连接固定，并可定制不同顶升机构的方式，实现对不同载荷底盘高度要求的适应。

本发明突破了传统转运方法单一的转运模式，首次应用了气驱动自行走功能和多平台级联控制方法转运大型航天器，解决了不同尺寸规格和不同载荷的航天器的转运难题，实现了工装的通用化、模块化、智能化，提高了工装利用率。

附图说明

图1为现有技术中气浮转运车的结构示意图；

其中：01为气管卷盘；02为气管；03为托架；04为底盘；05为牵引系统；06为脚轮；07为气垫安装座；08为标准气垫；09气垫存放箱；010为气动控制箱。

图2为本发明技术实施方案之一的模块化级联式多功能航天器气浮式转运平台顶部的结构示意图；

其中：1为顶升机构；2为车体框架结构；3承载梁支撑面；4为气垫背板；5为综合控制系统显示屏。

图3为本发明技术实施方案之一的模块化级联式多功能航天器气浮式转运平台底部的结构示意图；

其中：21为标准气垫；22为万向轮；23为驱动轮。

图4为本发明实施方式之一的气垫转运平台的单车工作模式示意图；

其中：31为负载，32为支撑平板，33为单个转运平台。

图5为本发明实施方式之一的单平台车的移动模式示意图；

其中：图5(a)通过单车的转向装置控制双驱动轮自身均转动到0度的位置，气动马达驱动可以实现车体的前进和后退移动；图5(b)通过单车的转向装置控制双驱动轮，一个固定为0度位置，一个转动一定角度(15°至-15°)，气动马达驱动可以实现车体转弯；图5(c)通过单车的转向装置控制双驱动轮自身均转动到90度的位置，气动马达驱动可以实现车体的横向移动；图5(d)两个驱动轮反向正、反旋转时可实现平台绕中心正、逆旋转动作，若一个驱动马达旋转，另一个停止时可实现平台绕某一驱动轮旋转动作。

图6为本发明实施方式之一的气垫转运平台的双车组合工作模式示意图。

图7为本发明实施方式之一的气垫转运平台的三车组合工作模式示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但这仅仅是示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。

参见图2-4，图2显示了本发明技术实施方案之一的模块化级联式多功能航天器气浮式转运平台顶部的结构示意图，图3为本发明技术实施方案之一的模块化级联式多功能航天器气浮式转运平台底部的结构示意图；图4为本发明实施方式之一的气垫转运平台的单车工作模式示意图。其中，本发明的模块化级联式多功能航天器气浮式转运平台，包括顶部用于支撑航天器的承载梁支撑面3以及支撑平板底部设置的若干气浮式转运平台33，承载梁支撑面3为车体本体的主承载支撑面，可以在没有顶升机构的情况下实现负载的支撑；每个气浮转运平台33主要包含结构分系统、气浮分系统、驱动分系统和综合控制分系统四个部分，其中，结构分系统作为承载主体，包含车体框架结构2、设置在车体框架结构2底部的气垫背板4以及设置在车体框架结构2顶部的顶升机构1，气垫背板4为实现标准气垫21安装固定的结构，顶升机构1为主承载体，可以设计成不同高度形式，实现对负载底盘高度的适应，并完成负载的连接固定及支撑，车体框架结构内部内置电池组、气路系统、驱动系统和综合控制系统等；气浮分系统包含若干标准气垫21和气路系统，若干气垫21采用滑插形式对应设置在气垫背板底部上，为气浮力来源提供气浮力，以将整车与负载抬起，气路系统内置于车体框架内部，用于控制车体的气浮动作；驱动分系统包含万向轮系22、驱动轮系23和驱动控制系统，万向轮22为车体未气浮的情况下自身的支撑和空车的移动；驱动系统包含气动马达、转向装置、刹车装置及驱动轮，气动马达提供动力实现车体的自行走或组合模式下自行走功能，转向装置完成驱动轮的空间方向实现车体的转向及下压动作实现驱动轮与地面的接触，刹车装置实现气动马达锁止，紧急情况下完成车体和负载的制动；支撑支架32为底盘空间有限的负载提供了支撑，扩展气浮转运平台的使用范围。

其中，万向轮系和驱动轮系实现模块的行走功能，驱动控制系统采用气动驱动的控制方式，内置于车体框架结构内，控制气浮转运平台的转弯、回转、直线行走动作，驱动分系统可在未浮起状态将整车推动或在浮起状态将整车与负载推动。

参见图5，图5显示了本发明实施方式之一的单平台车的移动模式示意图，图5(a)-5(d)显示了不同的控制模式下的状态。其中，气浮转运平台包含2组全向驱动轮23，首先设定工作模式，再进行行走操作。当前后两个驱动装置都处于0°位置时，所有驱动轮气动马达同向正、反旋转可实现平台前进及后退动作；2组驱动轮一个固定为0度位置，一个转动一定角度(15°至-15°)，气动马达驱动可以实现车体转弯；2组驱动轮一个正向、一个反向旋转可使平台绕中心正、逆旋转动作，若一个驱动马达旋转，另一个停止时可实现平台绕某一驱动轮旋转动作；驱动轮组位于90°位置时，所有驱动轮同向正、反向旋转可实现平台横向平移行走动作。驱动行进过程中需要停止时，通过气压盘式制动器锁止气动马达，实现停车操作。通过将两车级联管路的连接，其余接口均封闭处理，并将两车的级联信号线连接到位，可以实现两平台车的组合工作模式，此时单车的驱动轮中均有一个不工作，双车采用对角线的两个驱动轮进行驱动行走，行走模式与单车的行走模式相似。

通常，负载可置于顶升机构1上、支撑架上或者直接置于转运平台上。当与顶升机构1配合使用时，转运平台在整车未起升状态下，进入负载下部空间，整车通过控制标准气垫21气浮起升后，将顶升机构1与负载同时抬离地面，在气动马达驱动作用驱动轮23行走并携带负载行进。

根据负载尺寸和载荷规格选择平台的组合工作模式，平台能够进行双车组合和三车组合的多模块组合工作，双车组合与三车组合工作的示意图分别显示在图6和图7中。如图6所示，在双车组合工作模式下，如平台车A和平台车B级联工作，需要将两车的气路管路进行级联和控制信号进行级联。设定平台A是主控平台，将平台A的主进气口与厂方的高压气源进行连接，将平台A与平台B的预定管路级联接口采用高压气路管路进行连接，然后将平台A和平台B的其余接口均封闭处理。将平台A与平台B的控制信号的级联接口采用信号线连接一起。通过主平台A的综合控制系统的交互式显示屏或者遥控手柄设定两车的间距参数和工作模式。通过遥控手柄可以对两车同时气浮动作的控制，也可以通过遥控手柄控制两车气动马达带动驱动轮系承载负载的行走功能。

同样，如图7所示，在三车组合工作模式下，如平台车A、平台车B和平台C级联工作，需要将三车的气路管路进行级联和控制信号进行级联。设定平台A是主控平台，将平台A的主进气口与厂方的高压气源进行连接，将平台A放置在平台B与平台C之间，然后分别将平台A和平台B以及平台A与平台C的预定管路级联接口采用高压气路管路进行连接，然后将平台A、平台B和平台C的其余接口均封闭处理。将平台A与平台B以及平台A与平台C的控制信号的级联接口采用信号线连接一起。通过主平台A的综合控制系统的交互式显示屏或者遥控手柄设定平台A与平台B以及平台A与平台C的间距参数和工作模式。通过遥控手柄可以对三车同时气浮动作的控制，也可以通过遥控手柄控制三车气动马达带动驱动轮系承载负载的行走功能。

其中，级联体与单转运平台的行车方式类似，具有前进/后退、平移/回转功能。主车与副车的控制模式不同，在各种级联工作模式下，必须利用气源管路及级联信号线将车体对应接口进行级联。平台车级联工作时，依靠定位销将转运平台顶升机构与负载定位，保证多转运平台严格同步。通过将三车级联管路的连接，其余接口均封闭处理，并将三车的级联信号线连接到位，可以实现三平台车的组合工作模式，此时三车中只有两侧的平台车的一个驱动轮工作，采用对角线的两个驱动轮进行驱动行走，行走模式与单车的行走模式相似。

尽管上文对本发明专利的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明专利的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明专利的保护范围之内。

Claims (9)

1.级联式多功能气浮式转运车，包括顶部用于支撑航天器的支撑平板以及支撑平板底部设置的若干气浮式转运平台，每个气浮转运平台主要包含结构分系统、气浮分系统、驱动分系统和综合控制系统四个部分，其中，结构分系统作为承载主体，包含车体框架、设置在车体框架底部的气垫背板、设置在车体框架顶部的顶升机构，标准气垫通过滑插形式安装在气垫背板内，气垫背板与车体框架焊接一体，顶升机构采用螺接方式固定在车体框架顶部，标准气垫提供气浮力传递给气垫背板，气垫背板再将力传递给车体框架，通过安装在车体框架顶部的顶升机构将力传递给支撑平板，最终将整个气浮平台和支撑平板上的负载或航天器浮起一定高度；气浮分系统包含若干标准气垫和气路系统，若干标准气垫对应设置在气垫背板底部上，为气浮力来源，以将整车与负载抬起，气路系统控制车体的气浮动作；驱动分系统包含万向轮系、驱动轮系和驱动控制系统，万向轮系和驱动轮系实现模块的行走功能，驱动控制系统采用气动驱动的控制方式，内置于车架内，控制气浮转运平台的转弯、回转、直线行走动作，驱动分系统在未浮起状态将整车推动或在浮起状态将整车与负载推动；综合控制系统包含液晶显示屏，遥控手柄和级联控制器，能够实现气浮车运行状态显示、工作模式设定及级联控制。

2.如权利要求1中的级联式多功能气浮式转运车，其中，液晶显示屏显示当前主气源压力及各个标准气垫的压力，显示单车或多车的工作模式，显示车速及高度信息。

3.如权利要求1中的级联式多功能气浮式转运车，其中，遥控手柄无线控制单车或多车的气浮动作及行走，并设定车体的工作模。

4.如权利要求1中的级联式多功能气浮式转运车，其中，所述级联式多功能气浮式转运车为使用于航天器转运的级联式多功能气浮式转运车。

5.如权利要求1中的级联式多功能气浮式转运车，其中，若干气浮式转运平台为三个以上的气浮式转运平台。

6.如权利要求1中的级联式多功能气浮式转运车，其中，为适应不同的负载，单个气浮式转运平台可进行4/6气垫工作模式切换，多平台通过级联组合实现多模块多模式的工作。

7.如权利要求1中的级联式多功能气浮式转运车，其中，顶升机构为主承载体，设计成不同高度形式，实现对负载底盘高度的适应，并完成负载的连接固定及支撑。

8.如权利要求1中的级联式多功能气浮式转运车，其中，在多车组合工作模式下，将多个平台车进行级联工作，将多个平台车的气路管路进行级联和控制信号进行级联。

9.如权利要求1中的级联式多功能气浮式转运车，其中，通过遥控手柄控制多个平台车的气浮动作及气驱动自动行走。