CN109733627A - 一种非球形机载光电转塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非球形机载光电转塔，包括高度集成的可独立拆卸更换的外环结构、内环结构和传感器结构；外环结构包括外环基座、外环轴系、外环腔体、外环方位驱动装置、外环方位测角装置、外环俯仰驱动装置、外环俯仰测角装置、外环方位限位装置、外环俯仰限位装置、电气控制单元；内环结构包括内环支架、内环方位轴系、内环俯仰轴系、内环方位驱动装置、内环方位测角装置、内环俯仰驱动装置、内环俯仰测角装置、内环方位限位装置、内环俯仰限位装置、橡胶隔振器；传感器结构包括传感器支架、红外装置、可见光装置、激光装置、陀螺稳定装置、电路板；本发明通过选用“圆筒形+扁平U形”结构形式，结构总体高度小于回转直径，高度小、腔体容量大。

Description

一种非球形机载光电转塔

技术领域

本发明属于航空光电子技术领域，具体涉及一种非球形机载光电转塔。

背景技术

随着航空技术领域的快速发展，机载平台的种类也日益丰富，而机载光电设备是载机实现对地观测、侦查的重要手段，俗称为“飞机的眼睛”。

光电设备根据安装形式不同，主要分为光电吊舱和光电转塔两大类，其中，光电吊舱采用“吊挂式”安装形式，光电转塔采用“正立式”安装形式。目前，针对飞机平台的光电设备大多数是以光电吊舱为主，通常吊舱高度要大于其回转直径。然而，某些具有特定任务使命的机载平台，明确要求光电设备须采用“正立式”光电转塔结构形式，并严格限制了光电设备的高度，这样传统的“吊挂式”光电吊舱无论是在安装形式上，或是在结构总体尺寸上，都无法满足总体使用需求。

同时，与光电吊舱不同的是，光电转塔由于受自身结构遮挡的原因，无法实现俯仰垂直下视对地观测、侦查。因此，对于“正立式”安装的光电转塔结构而言，在不损失传感器性能的前提下，如何实现光电转塔大俯仰观测范围是一个技术难点。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，提供了一种非球形机载光电转塔结构。

为实现上述目的，本发明的一个实施例提供了一种非球形机载光电转塔结构，包括外环结构、连接在外环结构内的内环结构以及通过传感器支架安装在内环结构上的传感器结构，所述的外环结构、内环结构和传感器结构为高度集成的独立结构单元，外环结构上设有外凸的带光窗前罩；所述的外环结构包括外环基座、设置在外环基座上的扁平U形外环轴系以及外环方位限位装置和电气控制单元，外环轴系的竖直方向上串联安装有外环方位驱动装置和外环方位测角装置，外环轴系的左右两侧分别安装有外环俯仰测角装置和外环俯仰驱动装置，所述的外环俯仰测角装置、外环俯仰驱动装置、外环方位驱动装置和外环方位测角装置为独立的可拆卸更换模块，所述的外环俯仰测角装置和外环俯仰驱动装置之间还设置有圆筒形外环腔体；所述的内环结构包括设置在外环腔体内的内环支架、内环方位轴系和内环俯仰轴系，所述内环方位轴系的上下两端分别安装有内环方位测角装置和内环方位驱动装置，所述内环俯仰轴系的左右两端分别安装有内环俯仰测角装置和内环俯仰驱动装置，所述的内环方位驱动装置、内环方位测角装置、内环俯仰测角装置和内环俯仰驱动装置为独立的可拆卸更换模块；所述的传感器结构包括设置在内环支架内的传感器支架以及安装在传感器支架左侧的可见光装置和激光装置、安装在传感器支架右侧的红外装置、安装在传感器支架左后方的电路板以及安装在传感器支架前下方的陀螺稳定装置，所述的红外装置、可见光装置、激光装置、陀螺稳定装置和电路板均为独立的可拆卸更换模块。

所述的一种非球形机载光电转塔，其内环支架的左右两侧均安装有内环俯仰限位装置，内环方位驱动装置的上方设置有内环方位限位装置。

所述的一种非球形机载光电转塔，其外环腔体上设置有气压监测装置。

所述的一种非球形机载光电转塔，其传感器结构通过传感器支架与内环结构的上下安装面进行刚性固定连接。

所述的一种非球形机载光电转塔，其内环结构通过左右两侧各4个橡胶隔振器与外环结构进行柔性固定连接。

所述的一种非球形机载光电转塔，其橡胶隔振器固定安装在内环俯仰轴系的左右两侧。

所述的一种非球形机载光电转塔，其外环方位限位装置固定安装在外环基座9的端面上，以实现0—360°角度区间内任意角度范围的转动。

所述的一种非球形机载光电转塔，其外环轴系水平方向的右侧安装有外环俯仰限位装置，以限定俯仰方向的转动范围。

所述的一种非球形机载光电转塔，其电气控制单元为独立可拆卸模块化结构，固定安装在外环基座的正后方。

所述的一种非球形机载光电转塔，其内环俯仰限位装置和内环方位限位装置均为可独立拆卸模块。

本发明的有益效果是：本发明通过选用“圆筒形+扁平U形”的结构形式，有效地降低了结构整体高度，增大了内腔容量；同时，能够提供俯仰下视60°的极限转动能力，极大地提高了机载光电设备对地观测及侦察能力；采用功能结构模块化设计，使其可独立拆卸更换、按需选装，整体结构高度集成、简单紧凑。可有效解决机载光电转塔结构 “正立式”安装形式与观测范围相互制约的问题，极大地提高了光电转塔结构在机载平台上的适装性。

附图说明

图1是本发明的安装示意图；

图2是本发明的总体结构示意图；

图3是本发明外环结构的结构示意图；

图4是本发明内环结构的结构示意图；

图5是本发明传感器结构的结构示意图；

图6是本发明的光电转塔结构俯仰下视极限示意图。

图中各附图标记为：1—机载平台，2—非球形机载光电转塔结构，3—内环结构，4—传感器结构，5—外环结构，6—气压监测装置，7—外环俯仰测角装置，8—外环轴系，9—外环基座，10—电气控制单元，11—外环腔体，12—外环俯仰限位装置，13—外环俯仰驱动装置，14—外环方位驱动装置，15—外环方位测角装置，16—外环方位限位装置，17—内环支架，18—内环方位轴系，19—内环俯仰轴系，20—内环俯仰测角装置，21—内环方位驱动装置，22—内环方位测角装置，23—内环俯仰限位装置，24—内环俯仰驱动装置，25—内环方位限位装置，26—橡胶隔振器，27—电路板，28—传感器支架，29—红外装置，30—可见光装置，31—激光装置，32—陀螺稳定装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明所述的非球形机载光电转塔结构2采用“正立式”安装形式与机载平台1直接刚性固定连接。

如图2所示，本发明包括外环结构5、内环结构3、传感器结构4，所述的外环结构5、内环结构3、传感器结构4为三个高度集成的独立结构单元，所述的传感器结构4通过传感器支架28与所述的内环结构3的上下安装面进行刚性固定连接，所述的内环结构3通过左右两侧各4个橡胶隔振器26与所述的外环结构5进行柔性固定连接，外环结构5上设有外凸的带光窗前罩（未在图2中显示）。

如图3所示，所述外环结构5包括外环基座9、扁平U形外环轴系8、外环腔体11、外环方位驱动装置14、外环方位测角装置15、外环俯仰驱动装置13、外环俯仰测角装置7、外环方位限位装置16、外环俯仰限位装置12、电气控制单元10，所述的外环方位驱动装置14、外环方位测角装置15、外环俯仰驱动装置13、外环俯仰测角装置7均为独立可拆卸更换的模块化结构，所述的外环方位驱动装置14和外环方位测角装置15串联固定安装在所述的外环轴系8的竖直方向上；所述的外环俯仰测角装置7和外环俯仰驱动装置13分别固定安装在所述的外环轴系8水平方向的左右两侧。所述的外环轴系8调节方位及俯仰方向转动，采用的是方位—俯仰一体化结构，可提高方位轴与俯仰轴的垂直度精度；轴系主体零件为扁平U形结构，切除局部冗余，用于增大俯仰转动角度；所述的外环腔体11采用圆筒形结构，为全气密性腔体，设计有气压监测装置6，所述的外环方位限位装置16固定安装在外环基座9的端面上，其为角度可调整机构，可实现0—360°角度区间内任意角度范围的转动；所述的外环俯仰限位装置12固定安装在所述的外环轴系8水平方向的右侧，可限定俯仰方向的转动范围；所述的电气控制单元10为独立可拆卸模块化结构，固定安装在外环基座9的正后方。

如图4所示，所述的内环结构3包括内环支架17、内环方位轴系18、内环俯仰轴系19、内环方位驱动装置21、内环方位测角装置22、内环俯仰驱动装置24、内环俯仰测角装置20、内环方位限位装置25、内环俯仰限位装置23、橡胶隔振器26，所述的内环方位驱动装置21、内环方位测角装置22、内环俯仰驱动装置24、内环俯仰测角装置20均为独立可拆卸更换的模块化结构，所述的内环方位测角装置22和内环方位限位装置25分别固定安装在所述的内环方位轴系18的上下两端，所述的内环俯仰测角装置20和内环俯仰驱动装置24分别固定安装在所述的内环俯仰轴系19的左右两端，所述的内环俯仰限位装置23固定安装在所述的内环支架17的左右两侧，其为可独立拆卸装置，所述的内环方位驱动装置21固定安装在所述的内环支架17的下端面，内环方位限位装置25设置在内环方位驱动装置21上方，其为可独立拆卸装置，所述的橡胶隔振器26固定安装在所述的内环俯仰轴系19的左右两侧。

如图5所示，所述的传感器结构4包括传感器支架28、红外装置29、可见光装置30、激光装置31、陀螺稳定装置32、电路板27，所述的红外装置29、可见光装置30、激光装置31、陀螺稳定装置32、电路板27均为独立可拆卸更换的模块化结构，所述的传感器结构4采用左右两侧分布布局结构形式，所述的红外装置29固定安装在所述的传感器支架28的右侧，所述的可见光装置30和激光装置31集中固定安装在所述的传感器支架28的左侧，所述的电路板27集中固定安装在所述的传感器结构4的左后方，所述的陀螺稳定装置32固定安装在所述的传感器结构4的前下方。

本发明的非球形机载光电转塔结构具有以下特点：

1、结构安装形式新颖

通常机载光电平台采用的是“吊挂式”安装形式，而本发明所述的非球形机载光电转塔结构采用的是“正立式”安装方式，可适应新型机载平台1的机械接口安装需求。

2、超大俯仰转动角度

通过对外环腔体11的圆筒形造型、外环轴系8结构扁平U形化、前罩光窗共形凸出化、传感器结构前置上移等设计手段，使得光电结构具备在超大俯仰角度范围转动的能力；本实施例中的非球形机载光电转塔结构俯仰转动范围为—60°～+90°，尤其是核心指标俯仰向下转动极限角度高达60°（见图6），极大地提高了光电平台对地观测、侦查等能力。

3、各功能结构全模块化

在总体结构功能规划上，本发明将非球形机载光电转塔结构划分为外环结构、内环结构、传感器结构三大功能结构模块，外环结构是光电平台的主体结构，根据实际使用需求，对内环结构和传感器结构可进行选装更换。同时，在外环结构、内环结构、传感器结构三大功能结构模块内部，对核心部件结构进行了模块化设计，如驱动装置、测角装置、限位装置、传感器单机结构等均为可独立拆卸更换的模块单元，可根据驱动力矩、测角精度、限位角度、传感器探测性能等指标要求进行选装更换。

特别地，本发明的非球形机载光电转塔结构能够提供俯仰下视60°的极限转动能力，本发明可采用“正立式”安装形式固定安装在机载平台上，可有效解决机载光电转塔结构“正立式”安装形式与观测范围相互制约的问题，极大地提高了光电转塔结构在机载平台上的适装性，由于采用了“圆筒形+扁平U形”结构形式，结构总体高度小于回转直径，高度小、腔体容量大。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何本领域技术人员在本发明的启示下都可以得出其它变形及改进的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非球形机载光电转塔，其特征在于：包括外环结构（5）、连接在外环结构（5）内的内环结构（3）以及通过传感器支架（28）安装在内环结构（3）上的传感器结构（4），所述的外环结构（5）、内环结构（3）和传感器结构（4）为高度集成的独立结构单元，外环结构（5）上设有外凸的带光窗前罩；

所述的外环结构（5）包括外环基座（9）、设置在外环基座（9）上的U形外环轴系（8）以及外环方位限位装置（16）和电气控制单元（10），外环轴系（8）的竖直方向上串联安装有外环方位驱动装置（14）和外环方位测角装置（15），外环轴系（8）的左右两侧分别安装有外环俯仰测角装置（7）和外环俯仰驱动装置（13），所述的外环俯仰测角装置（7）、外环俯仰驱动装置（13）、外环方位驱动装置（14）和外环方位测角装置（15）为独立的可拆卸更换模块，所述的外环俯仰测角装置（7）和外环俯仰驱动装置（13）之间还设置有圆筒形外环腔体（11）；

所述的内环结构（3）包括设置在外环腔体（11）内的内环支架（17）、内环方位轴系（18）和内环俯仰轴系（19），所述内环方位轴系（18）的上下两端分别安装有内环方位测角装置（22）和内环方位驱动装置（21），所述内环俯仰轴系（19）的左右两端分别安装有内环俯仰测角装置（20）和内环俯仰驱动装置（24），所述的内环方位驱动装置（21）、内环方位测角装置（22）、内环俯仰测角装置（20）和内环俯仰驱动装置（24）为独立的可拆卸更换模块；

所述的传感器结构（4）包括设置在内环支架（17）内的传感器支架（28）以及安装在传感器支架（28）上的可见光装置（30）、激光装置（31）、红外装置（29）、电路板（27）以及陀螺稳定装置（32），所述的红外装置（29）、可见光装置（30）、激光装置（31）、陀螺稳定装置（32）和电路板（27）均为独立的可拆卸更换模块。

2.根据权利要求1所述的一种非球形机载光电转塔，其特征在于，所述内环支架（17）的左右两侧均安装有内环俯仰限位装置（23），内环方位驱动装置（21）的上方设置有内环方位限位装置（25）。

3.根据权利要求1所述的一种非球形机载光电转塔，其特征在于，所述的外环腔体（11）上设置有气压监测装置（6）。

4.根据权利要求1所述的一种非球形机载光电转塔，其特征在于，所述的传感器结构（4）通过传感器支架（28）与内环结构（3）的上下安装面进行刚性固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种非球形机载光电转塔，其特征在于，所述的内环结构（3）通过左右两侧各4个橡胶隔振器（26）与外环结构（5）进行柔性固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种非球形机载光电转塔，其特征在于，所述的橡胶隔振器（26）固定安装在内环俯仰轴系（19）的左右两侧。

7.根据权利要求1所述的一种非球形机载光电转塔，其特征在于，所述的外环方位限位装置（16）固定安装在外环基座9的端面上，以实现0—360°角度区间内任意角度范围的转动。

8.根据权利要求1所述的一种非球形机载光电转塔，其特征在于，所述的外环轴系（8）水平方向的右侧安装有外环俯仰限位装置（12），以限定俯仰方向的转动范围。

9.根据权利要求1所述的一种非球形机载光电转塔，其特征在于，所述的电气控制单元（10）为独立可拆卸模块化结构，固定安装在外环基座（9）的正后方。

10.根据权利要求1所述的一种非球形机载光电转塔，其特征在于，所述的内环俯仰限位装置（23）和内环方位限位装置（25）均为可独立拆卸模块。