CN109186330B - 一种飞行环境模拟试验台安全防护装置 - Google Patents

Abstract

一种飞行环境模拟试验台安全防护装置，包括固定防护装置、第一移动防护网、第二移动防护网、第一悬臂架、第二悬臂架、电动定位支撑结构、安全联锁装置和智能电控系统。固定防护装置主要设置在地坑边缘与飞行环境模拟试验台运行轨迹外之间，火炮运转状态下，便于人员在上面来回走动观察火炮运转以及模拟试验台运行情况。启闭式防护装置闭合状态下便于人员进行火炮安装操作，避免了登高作业带来的安全隐患；开启状态属于飞行环境模拟试验台工作状态。安全联锁装置用来锁定启闭式防护装置，避免了在火炮运转情况下启闭式防护装置由于误操作或者故障进行闭合运动与摇摆台发生碰撞现象，智能电控系统具有一键操作功能，使系统操作简单、应用方便。

Description

一种飞行环境模拟试验台安全防护装置

技术领域

本发明涉及火炮飞行环境模拟试验台，具体是一种飞行环境模拟试验台安全防护装置。

背景技术

飞行环境模拟试验台是实现航炮产品纵向、横向、垂向三方向位移运动，横滚、俯仰、俯冲三角度运动的试验平台，最大位移实现±1米，最大角度实现30°，运动幅度空间范围大，试验台采用地坑安装模式。在保障试验台六自由度运动范围空间的条件下，试验台的上平台只能处于地坑中间，在安装火炮时，只能通过直梯登上试验台安装平台进行操作，安装平台空间有限，火炮安装后，人员操作的空间更小，人员站立位置距平台边缘30公分左右，平台边缘无防护装置，且无法多人同时操作，属于高空作业，存在安全隐患，严重不符合安全操作规程。

发明内容

本发明解决的技术问题是：鉴于上述情况，我们设计了一套专门用来防护飞行环境模拟试验台的安全装置，解决了火炮登高、空中违章作业问题，实现了火炮六自由度环境试验火炮安装难问题。为了解决火炮六自由度环境试验火炮安装难问题，本发明提供了一种飞行环境模拟试验台安全防护装置。

本发明的技术方案是：一种飞行环境模拟试验台安全防护装置，包括固定防护装置、第一移动防护网、第二移动防护网、第一悬臂架、第二悬臂架、电动定位支撑结构、安全联锁装置和智能电控系统；

所述固定防护装置用于防护模拟试验台周围的悬空区域；启闭式防护装置上的第一悬臂架和第二悬臂架结构相同，均包括台座、轴套和连接组件，轴套套在台座轴承上，弧形连接板一侧与轴套弧形相连，另一侧与移动防护网一端固连；外部液压驱动机构驱动第一悬臂架和第二悬臂架上的轴套进行轴向转动，从而分别带动第一移动防护网和第二移动防护网转动，进行开启闭合；

第一移动防护网和第二移动防护网侧边上均设有电动定位支撑结构，所述电动定位支撑结构包括定位支撑底座、电机、伸缩螺杆、定位支撑连接板、限位传感器，其中定位支撑连接板与防护网侧壁螺接连接。在电机驱动下，伸缩螺杆穿过定位支撑底座进行轴线伸缩，限位传感器用于限定伸缩螺杆的伸缩范围；

所述安全联锁装置包括声光提示灯、合拢固定支撑台和联锁传感器；合拢固定支撑台位于两个移动防护网完全闭合时的地面上对应位置处，设有两个相互垂直的挡板，第一移动防护网和第二移动防护网另一端均设有滚轮，在两个移动防护网相互靠近闭合时，滚轮能够在水平运动平台滚动进行减速，同时左右定位挡板防止两个防护网端头相互接触碰撞；联锁传感器安装与轴承正上方，并用防护罩保护，声光提示灯安装与防护罩外壳上方。

所述智能电控系统用来控制启闭式防护装置开合运动，包括触摸屏计算机、PLC控制器、电机驱动器、位置传感器和安全联锁反馈传感器；触摸屏计算机动态显示平台位置工作状态，出现异常时显示报警及故障信息。

本发明的进一步技术方案是：所述固定防护装置包括固定防护网、防滑铝板、钢环圈和若干支撑立柱；若干支撑立柱一端立于模拟试验台周围的地坑中，另一端端面焊接端面板并焊接加强筋，整体框架采用热轧工字钢焊接成网格框架结构，端面板与整体框架焊接，框架表面焊接热轧钢板，钢板表面铺设有防滑铝板且防滑铝板与地面平齐。

本发明的进一步技术方案是：所述合拢固定支撑台包括底板、左右定位挡板和水平运动平台；所述底板固定连接在模拟试验台周边的地面上，左右定位挡板由第一挡板和第二挡板组成，两个挡板呈T字型，且T字侧边固连在底板上；水平运动平台为一水平板，其中一边与第一挡板固连，与第一挡板和第二挡板均相互垂直，与底板相互平行。

本发明的进一步技术方案是：所述开启/闭合到位锁定装置限位传感器有四个，第三传感器、第一传感器分别为左右启闭式防护装置闭合到位后锁定传感器，第四传感器、第二传感器分别为左右启闭式防护装置开启到位后锁定传感器。

发明效果

本发明是在飞行环境模拟试验台安装到位的基础上，根据模拟试验台上平台尺寸、运动轨迹范围，新增加了安全防护装置，主要包括固定防护装置，启闭式防护装置、安全联锁装置、智能电系统；固定防护装置主要设置在地坑边缘与飞行环境模拟试验台运行轨迹外之间，火炮运转状态下，便于人员在上面来回走动观察火炮运转以及模拟试验台运行情况。启闭式防护装置闭合状态下便于人员进行火炮安装操作，避免了登高作业带来的安全隐患；开启状态属于飞行环境模拟试验台工作状态。安全联锁装置用来锁定启闭式防护装置，避免了在火炮运转情况下启闭式防护装置由于误操作或者故障进行闭合运动与摇摆台发生碰撞现象，智能电控系统具有一键操作功能，使系统操作简单、应用方便。整个安全装置符合国家安全标准。

附图说明

图1是飞行环境模拟试验台固定防护装置俯视图。

图2是启闭式防护装置开启、闭合状态俯视图。

图3是启闭式防护装置悬臂架结构主视图；

图4是启闭式防护装置电动定位支撑结构主视图；

图5合拢固定支撑装置主视图；

图6开启/闭合到位锁定装置工作示意图；

图7智能电控系统控制结构框图。

1-支撑立柱、2-钢环圈、3-固定防护装置、4-混凝土基础、5-右伸缩平台、6-右电动定位支撑机构、7-右承载构件、8-右悬臂架、9-铰链组件、10-右轴套、11-右弧形连接板、12-右侧竖板、13-右侧横板、14-限位传感器、15-电机、减速机16-定位支撑底座、17-伸缩螺杆、18-定位支撑连接板、19-水平运动平台、20-左右定位档板21-第一传感器、22-第二传感器、23-第三传感器、24-第四传感器、25-台座、26-左侧轴套、27-左侧横版、28-限位传感器保护罩、29-左承载构件、30-左悬臂架、31-声光提示灯

具体实施方式

参加图1-图7，本发明包括固定防护装置、启闭式防护装置、安全联锁装置、智能电控系统。

1)固定防护装置

目前，飞行环境模拟试验台无任何安全防护装置，固定防护装置设置在飞行环境模拟试验台运动轨迹范围之外，地坑边缘之内。固定防护装置的固定平台采用国标工字钢、槽钢焊接成网格框架结构，并在顶部铺设钢板、装饰防滑铝板，防滑铝板上平面与地面平齐，固定平台由9根支撑立柱、钢环圈、槽钢环圈、工字钢横梁、承载钢板、装饰防滑铝板焊接而成；

2)启闭式防护装置

在飞行环境模拟试验台运动轨迹范围内设置采用启闭式防护装置，在飞行环境模拟试验台工作情况下，启闭式防护装置处于打开状态，在飞行环境模拟试验台非工作情况下，启闭式防护装置处于闭合状态，启闭式防护装置承载平台采用悬臂结构，由两个半圆承载构件包裹住摇摆台三角形台边，旋转轴上装有2组锥形重载滚柱轴承托举承载装置，左右半圆承载构件采用独立的液压油缸驱动，平台的开启或闭合设有机械强制限位装置，起到保护作用，启闭式防护装置由φ6200mm承载构件、悬臂架、铰链组件、伸缩平台、电动定位支撑机构、液压驱动机构、混凝土基础组成。

3)安全联锁装置

安全联锁装置安装于启壁式防护装置上，包括声光提示灯、合拢固定支撑装置、开启/闭合到位锁定装置；当开启/闭合到位锁定装置如遇到障碍物时，旋转驱动装置会自动停止工作；当闭合到开启/闭合到位锁定装置运动到位时，将平台锁定并与控制系统联锁。防止操作人员在平台进行试件安装操作时其它人员误操作导致意外发生。

4)智能电控系统

智能电控系统用来控制启壁式防护装置开合运动，包括触摸屏计算机、PLC控制器、电机驱动器、位置传感器、安全联锁反馈传感器。触摸屏计算机动态显示平台位置工作状态，出现异常时显示报警及故障信息；防护装置控制采用集中控制方式，驱动单元通过电缆连接至控制柜端子排；操作系统采用组态软件直观显示防护装置的工作状态、防护状态、联锁状态、操作提示等信息。

本发明为飞行环境模拟试验台安全防护装置，包括固定防护装置、启闭式防护装置、安全联锁装置、智能电控系统。

飞行环境模拟试验台运行轨迹外围为φ6200mm的圆；固定防护装置主要安装在地坑边缘与飞行环境模拟试验台运行轨迹外围之间，启闭式防护装置安装与飞行环境模拟试验台运行轨迹外围与静止状态上平台各边缘之间，固定防护装置与启闭式防护装置共同形成便于人员在上面来回走动、安装火炮的操作平台。安全联锁装置中开启/闭合到位锁定装置安装与旋转轴承上端，开启/闭合到位锁定装置主要由4只限位传感器组成。安全联锁装置声光提示灯安装与开启/闭合到位锁定装置上表面；合拢固定支撑装置安装在左右承载构件闭合交汇处。智能电控系统中除传感器安装于各装置上，其余触摸屏计算机、PLC控制器、电机驱动器、开关电路通过控制电缆安装于防护装置后端控制室内。

当启闭式防护装置闭合到位后，飞行环境模拟试验台只有上三角平台裸露在外，便于操作人员在上平台安装火炮，当启闭式防护装置开启到位后，操作人员可清晰观察整个飞行环境模拟试验台包括缸体、下三角平台等运行情况。

1、固定防护装置

固定防护装置设置在飞行环境模拟试验台运动轨迹范围之外，固定防护装置包括平台支撑立柱、平台承载梁架及表面饰板，平台承载梁架由槽钢、钢环圈、工字钢横梁、承载钢板组成，表面饰板为防滑铝板。支撑立柱是9根φ180mmx4mm的钢管立柱，立柱端面焊接280*280*20mm端面板，并焊接加强筋，立柱用M24*300mm的化学锚栓与混凝土地面固定；整体框架采用GB/T706-1988 14#热轧工字钢焊接成网格框架结构，网格间距为1000mmx1000mm；整体框架与焊接端面板连接，框架表面焊接3mm热轧钢板，钢板表面铺设3mm装饰防滑铝板，防滑铝板采用GB/T3618-2006铝锰合金花纹铝板拼接铺设在承载钢板表面；防滑铝板与承载钢板之间采用不锈钢沉头螺栓固定。固定防护装置外轮廓即是地坑边缘轮廓，防滑铝板上平面与地面平齐；内轮廓设计为圆形，圆边缘采用φ6200mm钢环圈，钢环圈采用GB/T707-1988 14#热轧槽钢弯圆加工。钢环圈与承载构件焊接成为整体，加强承载构件的整体强度。

2、启闭式防护装置

启闭式防护装置承载平台采用悬臂结构，由两个半圆承载构件包裹住摇摆台三角台边。旋转轴上装有2组锥形重载滚柱轴承托举承载装置，左右半圆形承载构件采用独立的液压油缸驱动。平台的开启或闭合设有机械强制限位装置，起到保护作用。启闭式防护装置由φ6200mm承载构件、悬臂架、铰链组件、伸缩平台、电动定位支撑机构、液压驱动机构、混凝土基础组成。

Φ6200mm承载构件分为左右承载两部分，采用左右悬臂结构，为两个半圆形，由8mm高强度钢板焊接成型，整体框架采用箱式结构，箱体内部焊接5mm厚迷宫式加强竖板，在悬臂架连接处焊接20mm厚的连接板将整个承载构件的载荷传递到悬臂架；承载构件内轮廓根据摇摆台台面外形形状加工成型，最大间隙为50mm，在间隙中填充柔性缓冲材料与摇摆台边缘贴合。承载构件外轮廓设计为圆形，减小平台展开时占用面积。承载构件上表面铺设3mm铝锰合金花纹铝板，采用不锈钢沉头螺栓连接提高了防滑铝板铺设平整度；

悬臂架分为左悬臂和右悬臂两部分。左右悬臂结构相同，由轴套、竖板、左右横板、弧形连接板、加强筋焊接形成左右悬臂架。左右各部件采用30mm厚Q235钢板切割加工。

铰链组件包括铰链轴、轴套、轴承、轴支架。铰链轴采用φ200mm圆钢车制，材料采用45#钢调质处理。轴承选用HRB32936圆锥滚子轴承成对使用。轴支架选用40-80mm厚Q235钢板，根据零件尺寸、形状切割加工；铰链组件总重约1200kg，采用预埋M30高强度地脚螺丝与混凝土基础连接。

伸缩平台是为解决防护平台开启时避开摇摆台三角形安装平台的边角而设置的，开启时伸缩装置先将伸缩平台向外侧移动，移动距离为200mm时与整体悬臂同时向外打开；闭合时，将整体悬臂向内闭合，闭合到位后，伸缩平台向内移动200mm，即，闭合完全到位。伸缩平台分别采用两套独立的电动执行装置，利用直线导轨与滚珠丝杆驱动伸缩平台的前后运动，依靠步进电机准确地控制伸缩平台移动距离和速度。通过位置检测传感器检测伸缩平台移动是否到位。

电动定位支撑机构由电机、减速机、伸缩螺杆、定位支撑底座、限位传感器构成。启闭式防护装置有左右2套电动定位支撑机构，当启闭式防护装置闭合到位后，电动定位支撑机构启动工作，电机驱动伸缩螺杆向下运动，运动速度由减速机根据限位传感器位置检测距离给出信号反馈来确定，当伸缩螺杆向下运动至支撑地面，减速机停止工作，伸缩螺杆停止工作，此时启闭式防护装置锁定。受地面支撑，电动定位支撑机构托举承载构件，起到了辅助支撑作用，减小铰链轴的剪切载荷。

液压驱动机构是提供飞行环境模拟试验台防护装置的开启/闭合的动力组件，分左右液压驱动机构两部分，由液压站、油缸、液压电磁阀、调压阀、蓄能器、高压油路组成，分别驱动左右悬臂架。

混凝土基础承受着防护装置所有载荷，本装置采用长2500mm、宽2200mm、深1500mm的T型钢筋混凝土基础，混凝土基础采用20#建筑用螺纹麻花钢轧制成钢筋笼，浇筑C30混凝土浇筑。

3、安全联锁装置

安全联锁装置设有声光提示灯、合拢固定支撑装置、开启/闭合到位锁定装置。当开启或闭合到位锁定装置运动到目的地时，安全联锁装置检测传感器检测到的信号，将检测信号反馈给PLC控制器，PLC控制器控制旋转驱动系统停止工作，此时声光提示灯处于常亮状态，如果运行过程有故障，此时声光提示灯闪烁并伴有报警提示；合拢固定支撑装置安装在左右承载构件闭合交汇处，伸缩平台外边缘处安装缓冲圆柱滚轮，左右承载构件闭合即将到位时，缓冲圆柱滚轮滑到合拢固定支撑装置水平运动平台，承载构件减速，运行至左右定位挡板处，此时闭合到位。开启/闭合到位锁定装置工作原理靠4只限位传感器工作来锁定启闭式防护装置，当承载构件闭合到位时，开启/闭合到位锁定装置第二传感器、第四传感器开始工作，并将信号反馈给控制端，系统停止运转，表示闭合到位；当承载构件开启到位时，开启/闭合到位锁定装置第一传感器、第三传感器工作，并将信号反馈给控制端，系统停止运转，表示开启到位；安全联锁装置是为防止在操作人员进行平台试件安装操作时其他人员误操作导致意外发生。

4、智能电控系统

智能电控系统由触摸屏计算机、PLC控制器、电机驱动器、位置传感器、安全联锁反馈传感器等组成。触摸屏动态显示平台位置工作状态，出现异常时显示报警及故障信息。主控PLC控制器采用西门子S7-200系列控制器，控制整个系统运转，安全联锁传感器将反馈信号连接到PLC控制器并与所有驱动信号联锁组成闭环控制，提高控制系统的安全性、可靠性。

启闭式防护装置控制采用集中控制方式，驱动单元通过电缆连接至控制柜端子排。操作系统采用组态软件显示防护装置的工作状态、防护状态、联锁状态、操作提示信息。

防护装置启闭操作采用一键式操作，开启过程的运动时序均由控制系统自动精准控制，电控运动部件由极限位置保护传感器保护。伸缩移动平台采用步进电机控制移动平台的前后移动位置，并由位置传感器检测到位信号，到位信号反馈到控制器PLC进行联锁控制。

活动平台开启或闭合操作，支撑定位装置处于解锁状态，同时伸缩移动平台处于到位状态。以上过程时序控制均由控制系统自动控制，无需人工判断和干预。活动平台运行过程、运行状态、到位状态、故障声光报警及故障信息直观的显示在屏幕上，便于工作人员操作防护装置。

Claims (2)

1.一种飞行环境模拟试验台安全防护装置，其特征在于，包括固定防护装置、第一移动防护网(7)、第二移动防护网(29)、第一悬臂架(8)、第二悬臂架(30)、电动定位支撑结构、安全联锁装置和智能电控系统；

所述固定防护装置用于防护模拟试验台周围的悬空区域；启闭式防护装置上的第一悬臂架(8)和第二悬臂架(30)结构相同，均包括台座(25)、轴套(10)和弧形连接板，轴套(10)套在台座(25)轴承上，弧形连接板一侧与轴套(10)弧形相连，另一侧与移动防护网一端固连；外部液压驱动机构驱动第一悬臂架(8)和第二悬臂架(30)上的轴套进行轴向转动，从而分别带动第一移动防护网(7)和第二移动防护网(29)转动，进行开启闭合；

所述固定防护装置包括固定防护网(3)、防滑铝板、钢环圈(2)和若干支撑立柱(1)；若干支撑立柱(1)一端立于模拟试验台周围的地坑中，另一端端面焊接端面板并焊接加强筋，整体框架采用热轧工字钢焊接成网格框架结构，端面板与整体框架焊接，框架表面焊接热轧钢板，钢板表面铺设有防滑铝板且防滑铝板与地面平齐；

第一移动防护网(7)和第二移动防护网(29)侧边上均设有电动定位支撑结构，所述电动定位支撑结构包括定位支撑底座(16)、电机(15)、伸缩螺杆(17)、定位支撑连接板(18)、限位传感器(14)，其中定位支撑连接板(18)与移动防护网侧壁螺接连接；在电机驱动下，伸缩螺杆(17)穿过定位支撑底座(16)进行轴线伸缩，限位传感器(14)用于限定伸缩螺杆(17)的伸缩范围；

所述安全联锁装置包括声光提示灯、合拢固定支撑台和联锁传感器；合拢固定支撑台位于两个移动防护网完全闭合时的地面上对应位置处，设有两个相互垂直的挡板，第一移动防护网(7)和第二移动防护网(29)另一端均设有滚轮，在两个移动防护网相互靠近闭合时，滚轮能够在水平运动平台(19)滚动进行减速，同时左右定位挡板(20)防止两个移动防护网端头相互接触碰撞；联锁传感器安装与轴承正上方，并用防护罩保护，声光提示灯安装与防护罩外壳上方；

所述合拢固定支撑台包括底板、左右定位挡板(20)和水平运动平台(19)；所述底板固定连接在模拟试验台周边的地面上，左右定位挡板(20)由第一挡板和第二挡板组成，两个挡板呈T字型，且T字侧边固连在底板上；水平运动平台(19)为一水平板，其中一边与第一挡板固连，与第一挡板和第二挡板均相互垂直，与底板相互平行；

所述智能电控系统用来控制启闭式防护装置开合运动，包括触摸屏计算机、PLC控制器和电机驱动器；触摸屏计算机动态显示平台位置工作状态，出现异常时显示报警及故障信息。

2.如权利要求1所述的一种飞行环境模拟试验台安全防护装置，其特征在于，所述联锁传感器有四个，第三传感器(23)、第一传感器(21)分别为左右启闭式防护装置闭合到位后锁定传感器，第四传感器(24)、第二传感器(22)分别为左右启闭式防护装置开启到位后锁定传感器。