CN109869663B - 一种复合隔震照射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合隔震照射装置，属于光发射技术领域。该装置包括方位部件，方位部件上可绕垂向轴旋转的连接板与U形的仰俯部件固连，仰俯部件上铰支灯筒部件；灯筒部件的前灯桶前端嵌装前玻璃罩，后灯桶的后端安装后挡板；前灯桶内通过前径向筋条与中央环座固连，后挡板通过中部法兰盘内表面的嵌槽嵌装后隔震胶圈，后灯桶内通过后径向筋条与后端抵靠在后隔震胶圈的中央固定座固连，中央固定座的中心孔中固定有插装调焦螺孔轴的中心套；中央环座和调焦螺孔轴分别与光源的前后两端轴向隔震连接。本发明将减振抗冲击等措施分别酌情设计在方位、俯仰和灯筒三个正交的方向上，并凭借这些综合措施解决了隔震减振问题，可以保证光斑位置精度满足要求。

Description

一种复合隔震照射装置

技术领域

本发明涉及一种光束发射装置，尤其是一种正交轴向隔震照射装置，属于光发射技术领域。

背景技术

大功率照射装置的典型结构参见申请号为201010622508的中国专利文献，通常由作为基座的方位部件、安装在方位部件上的仰俯部件以及安装在仰俯部件上的灯筒部件组成，除了可以照明之外，还可以在必要时作为眩目武器，具有广泛的用途，使用时常常安装于舰船等各种载体上，需要经受震动、地面冲击、水中爆炸等力学应力等。此类装置中的光学器件十分脆弱，因此如不妥善解决隔震减振抗冲击问题，很容易破裂损坏。

此外，常规的探照灯仅用于照明，没有严格的定位精度要求，无论固定在地面还是在舰船、车辆上均采用在基座上加装橡胶垫之类的隔震举措。然而在特殊照明或作为眩目武器、要求控制照射光斑的静态和动态误差时，隔震抗冲击的设计要求将变得十分严格。研究表明，当照射距离为1000米时，光源沿轴向平移1mm，远隔1000米处的光斑移位误差仅约1mm；但若灯体两支撑点距离为1m而支撑平面两端高度差为1mm时，远隔1000米处的光斑移位误差可达1m。因此，照射装置随动系统采用支撑面整体隔震的结构，将无法满足控制照射精准度的要求。

发明内容

本发明的首要目的在于：针对现有技术存在的不足，提出一种不仅妥善解决隔震减振问题、并且可以保证照射光斑位置精度的复合正交轴向隔震照射装置，从而满足可以在各种载体上转移使用的需求。

本发明进一步的目的在于：提出一种可以照明、眩目两用的复合正交轴向隔震照射装置。

为了达到以上首要目的，本发明的复合正交轴向隔震照射装置包括作为基座的方位部件，所述方位部件上通过可绕垂向轴旋转的连接板与U形的仰俯部件的底部固连，所述仰俯部件上部通过两侧的支耳铰支可绕水平轴摆动的灯筒部件；

所述方位部件的圆柱形桶体主要由底板通过桶壁与上部的桶圈固连构成；所述桶体内中部装有方位电机，所述方位电机带动的朝上延伸垂向转轴与连接板固连，所述连接板通过底部周圈的交叉滚子轴承支撑在桶圈上；

所述仰俯部件由底部的基板和基板两端朝上延伸的支耳构成；两侧支耳上部的铰支孔分别通过轴承组件铰支灯筒部件两侧的支轴，所述支耳的外侧盖装有减振耳罩；所述支轴的外侧通过活插的中心销装有摩擦盘，所述中心销的外端嵌装冲击胶垫；所述摩擦盘的外端面与减振耳罩的内端面之间装有外大内小的塔形弹簧，所述减振耳罩内衬装外段具有缩径台肩的抗冲击胶圈，所述摩擦盘的外圆邻近缩径台肩，所述摩擦盘与缩径台肩的轴向间距小于冲击胶垫与减振耳罩内端面的间距；

所述灯筒部件的筒体由前灯桶和后灯桶通过环形的法兰边止口对接固连而成；所述前灯桶的前端嵌装前玻璃罩，所述后灯桶的后端安装具有中央通孔的后挡板；所述前灯桶内通过前径向筋条与中央环座固连，所述后挡板通过中部法兰盘内表面的嵌槽嵌装后隔震胶圈，所述后灯桶内通过后径向筋条与后端抵靠在后隔震胶圈的中央固定座固连，所述中央固定座的中心孔中固定有插装调焦螺孔轴的中心套；所述中央环座和调焦螺孔轴分别与光源的前后两端轴向隔震连接。

本发明将空间坐标三个轴向的减振抗冲击等措施分别酌情设计在方位、俯仰和灯筒三个正交的方向上。方位部件以提高传动系统的刚度为主，避免产生整体共振；俯仰部件以使灯筒部件具有铰支轴向适当振动自由度的减振结构设计为主，同时保证避开光源灯体共振；灯筒部件则采取了光源的轴向隔震缓冲结构以及径向的增强刚度设计。理论和试验表明，这些综合措施妥善解决了隔震减振问题，并且可以保证光斑位置精度满足要求。

本发明进一步的完善是：所述中央环座的中央孔内装有冠簧，所述光源的前端绝缘头设有紧插在冠簧内的插针，所述光源的后端先后通过与之固连的导电座和绝缘座与调焦螺孔轴固定连接。本发明从冠簧插针至后挡板法兰盘的轴向结构不仅使得光源很容易装拆，而且前端的冠簧以及后隔震胶圈具有理想的减振隔震作用，有效保护了光源。

本发明再进一步的完善是：所述前部绝缘头设有环形的半圆弧定位凹，插入鼠笼支架前端的中央套内；所述中央套的径向定位弹珠嵌入所述定位凹内定位，再通过鼠笼连接板和前灯筒固连。这样，不仅轴向施力时弹珠可由定位凹被压缩解锁，便于后抽拆卸光源，以及每次光源上的插针装入冠簧中时，弹珠可以落入定位凹保证重复定位精度，而且受到轴向冲击时，定位弹珠将弹性回缩，具有缓冲隔震作用。

本发明又进一步的完善还有：所述前灯桶和后灯桶的对接处分别朝内延伸出前、后内挡圈，所述前、后内挡圈夹持固定包绕在具有中部穿孔的后凸抛物曲线镜面大反射镜边缘的唇形胶圈；所述前灯桶的前端具有嵌装周圈包绕U形截面胶圈的前玻璃罩，所述中央环座的前端固定夹在前玻璃罩内的前隔震垫；所述绝缘头与冠簧之间衬有缓冲垫。这些结构在保证装配位置度的同时，分别起到相应的隔震缓冲作用。

为了达到进一步的目的，所述鼠笼支架的后端固定前凸的带中央穿孔菲涅尔透镜，所述光源的发光中心定位于菲涅尔透镜的焦点上，且具有在大反射镜焦点前后的预定可调距离；所述中心套上装有内端伸入调焦螺孔轴的轴向滑槽内的径向导向销钉，构成轴向移动副；所述调焦螺孔轴后端的螺纹孔与调焦螺杆的内端构成螺旋副，所述调焦螺杆的外端缩径段插装在后挡板法兰盘的中心孔内，再与位于后挡板外的旋钮固连，从而与后挡板构成轴向约束的旋转副。当旋拧旋钮时，可以通过螺旋副使调焦螺孔轴连同光源一起轴向移位，从而方便地调节光源发光中心与大反射镜焦点的位置关系。当光源发光中心偏离大反射镜焦点时，光源朝后的光线被大反射镜反射成为散射的照片光束；而当光源发光中心位于大反射镜焦点时，光源射向前端和后端的光线分别透过菲涅尔透镜和被大反射镜反射，形成平行向前照射的眩目光束。

本发明仍进一步的完善是：所述俯仰部件一侧支耳的下部安装俯仰电机，所述俯仰电机通过同步带与该侧的支轴传动连接。

本发明还进一步的完善是：所述支轴的外端与摩擦盘的内侧之间装有端面轴承，所述抗冲击胶圈的缩径台肩具有凸弧过渡面，所述摩擦盘的外圆截面为半圆形。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1实施例中的方位部件剖视结构示意图。

图3是图1实施例中的俯仰部件局部剖视结构示意图。

图4是图1实施例中的灯筒部件剖视结构示意图。

图5是图1实施例中灯筒内部一个视角的立体结构示意图。

图6是图1实施例中灯筒内部另一个视角的立体结构示意图。

具体实施方式

鉴于本实施例的照射装置使用场合特别，既要散射照明、又要聚焦作用眩目武器，要求其适应的震动环境频带较宽，为海用1-200Hz、车载5-500Hz，作为眩目武器要经受全频带的强冲击波，因此采用常规的加固减振不能解决问题，必须设计有效的柔性隔震系统，同时其弹性变形的合成位移必须控制在严格的误差范围内。

考虑到随动系统的绕轴转角对光线在远端的误差影响很大，因此不能采用支撑面整体隔震的方法，只有设法采用轴向隔震设计。为此，本实施例设计了图1所示的复合正交轴向隔震照射装置，包括作为基座的方位部件1，所述方位部件1上通过可绕垂向轴旋转的连接板1-7与U形的仰俯部件2的底部固连，所述仰俯部件2上部通过两侧的支耳铰支可绕水平轴摆动的灯筒部件3。在此基础上，将X、Y、Z三轴向的减振抗冲击结构分别设计在方位（主要是Z向）、俯仰（主要是X向，即俯仰转轴向）和灯筒（主要是Y向，即光源轴向）三个正交的方向上。

方位部件1的具体结构如图2所示，其圆柱形的桶体主要由底板1-1通过桶壁与上部的桶圈1-8固连构成。桶体内中部固定的电机架1-3下装有方位电机1-2，方位电机1-2带动的朝上延伸垂向转轴1-9与转盘1-4固连，并通过轴圈1-5与连接板1-7固连，连接板1-7通过底部周圈的交叉滚子轴承1-6支撑在桶圈1-8上，整个方位部件的一阶模态大于600Hz，远远超出环境振动频率范围上限，尤其是交叉滚子轴承结构能够同时控制轴向和径向间隙，提高方位传动系统的刚度，避免产生共振。

仰俯部件2由底部的基板2-1和基板2-1两端朝上延伸的支耳2-2构成；两侧支耳2-2上部的铰支孔分别通过轴承组件2-3铰支灯筒部件3两侧的支轴3-1，支耳2-2的外侧盖装有减振耳罩2-4；其中一侧支耳的下部安装俯仰电机2-11，该电机通过同步带与该侧的支轴3-1传动连接。同步带传动具有一定的柔性减振作用，同时允许支轴可以轴向小位移而保持传动。

如图3所示，支轴3-1的外侧通过活插的中心销2-6装有摩擦盘2-5，支轴3-1的外端与摩擦盘2-5的内侧之间装有端面轴承2-7，中心销2-6的外端嵌装冲击胶垫2-8；摩擦盘2-5的外端面与减振耳罩2-4的内端面之间装有外大内小的塔形弹簧2-9，减振耳罩2-4内衬装外段具有缩径台肩凸弧过渡面的抗冲击胶圈2-10，摩擦盘2-5半圆截面外圆邻近凸弧过渡面，且摩擦盘2-5与凸弧过渡面的轴向间距小于冲击胶垫2-8与减振耳罩2-4内端面的间距。该结构使得灯筒部件通过两支轴安装后，既具有在俯仰电机带动下的摆转自由度，也具有沿轴线小幅位移的弹性自由度，而两侧固有频率相同、均为7Hz左右的塔形弹簧使灯筒保持在中央位置。当轴向振动时，双侧塔形弹簧在起到减振作用的同时，可以完全避开灯体共振频率（一般在20Hz），保护光源。当发生冲击时，首先摩擦盘与抗冲击胶圈接触产生大摩擦阻尼，再由冲击胶垫触及减振耳罩内端面弹性限位，既能有效地保护光源，又能保证满足传动要求。

灯筒部件3是复合正交轴向隔震照射装置的核心部分，如图4所示，其筒体由前灯桶3-1和后灯桶3-2通过环形的法兰边止口借助紧固件对接固连而成。前灯桶3-1的前端具有嵌装周圈包绕U形截面胶圈3-16的前玻璃罩3-3，起到减振隔震作用；后灯桶3-2的后端安装具有中央通孔的后挡板3-4。前灯桶3-1和后灯桶3-2的对接处分别朝内延伸出前、后内挡圈，前、后内挡圈夹持固定包绕在具有中部穿孔的后凸抛物曲线镜面大反射镜3-5边缘的唇形胶圈3-15，不仅保证了大反射镜的装配位置度，而且可以对大反射镜起到隔震缓冲作用。

参见图5和图6，前灯桶3-1内通过三根周向均布的前径向筋条3-1-1与中央环座3-1-2固连。中央环座3-1-2的前端固定夹在前玻璃罩3-3内的前隔震垫3-17。后挡板3-4通过中部的法兰盘3-4-1内表面的嵌槽嵌装后隔震胶圈3-18，后灯桶3-2内通过三根周向均布的后径向筋条3-1-3与后端抵靠在后隔震胶圈3-18的中央固定座3-6固连，中央固定座3-6的中心孔中固定有插装调焦螺孔轴3-8的中心套3-8-1，中心套3-8-1上装有内端伸入调焦螺孔轴3-8轴向滑槽内的径向导向销钉3-8-2，从而构成轴向移动副，使调焦螺孔轴3-8可以相对中央固定座3-6轴向移动。

中央环座3-1-2和调焦螺孔轴3-8分别与大功率氙气灯光源3-9的前后两端连接，具体为：中央环座3-1-2的中央孔内装有冠簧3-10，光源3-9的前端绝缘头3-9-5设有紧插在冠簧3-10内的插针3-9-1，绝缘头3-9-5与冠簧3-10之间衬有缓冲垫3-19，因此借助插针的引导，很容易插装在中央环座3-1-2的中央孔内，与冠簧结构不仅形成阻尼移动副，方便调焦定位，并且冠簧还具有减振隔震的作用。

光源9的后端先后通过与之固连的导电座3-9-2、绝缘座3-9-3与调焦螺孔轴3-8固定连接。调焦螺孔轴3-8后端的螺纹孔与调焦螺杆3-11的内端构成螺旋副，调焦螺杆3-11的外端缩径段插装在后挡板3-4法兰盘3-4-1的中心孔内，再与位于后挡板3-4外的旋钮3-12通过吊紧螺钉固连，从而与后挡板构成轴向约束的旋转副。当旋拧旋钮时，可以通过螺旋副使调焦螺孔轴连同光源一起轴向移位。

光源3-9的前部绝缘头3-9-5设有环形的半圆弧定位凹3-9-4，插入鼠笼支架3-13前端的中央套内，中央套的径向定位弹珠3-13-1嵌入定位凹3-9-4内定位，再通过鼠笼连接板和前径向筋条3-1-1紧固连接，进而与前灯筒3-1固连。当光源上的插针装入冠簧中时，弹珠落入定位凹中定位光源；当更换光源时，只要拆卸后挡板上的法兰盘，施力后抽，弹珠由定位凹压缩解锁，从而使插针和冠簧分离，无需打开前挡风玻璃；安装光源时，弹珠定位结构保证了重复定位精度。鼠笼支架3-13的后端固定前凸的带中央穿孔菲涅尔透镜3-14。光源3-9的发光中心定位于菲涅尔透镜3-14的焦点上，且具有在大反射镜焦点前后的预定可调距离。

本实施例中：1）前、后径向筋条提高了前灯桶和后等桶的刚度；2）前挡玻璃和中央环座之间衬有前隔震垫、后挡板的法兰盘与中央固定座之间隔有后隔震胶圈，有效抑制了前挡玻璃和后盖板的薄板结构共振；3）插针后端和冠簧之间安装有缓冲垫，振动时定位弹珠的锁紧使该缓冲垫随光源组件一起轴向运动，受冲击时定位弹珠将小幅弹性滑移回缩，不仅可以弹性复位，而且具有一定的缓冲作用；4）发反射镜及前挡玻璃都有周圈隔震件；这些结构相互结合，有效抑制了径向振动位移和扭转，对氙气灯光源起到了良好的减振隔震保护作用。

试验证明，本实施例的复合正交轴向隔震照射装置不仅可以有效减振隔震保护光源等器件得以在各种场合长期稳定工作，而且其弹性变形的合成位移可以严格控制在允差范围内。此外，与现有技术相比，本实施例的复合正交轴向隔震照射装置还具有如下优点：

1）灯管两端固定不仅大大提高了其刚度，而且易于保证灯管、菲涅尔透镜和大反光镜光轴的同心度，有利于光能的汇聚；

2）冠簧结构不仅具有减振隔震的作用，而且使得灯管组件的装拆十分方便；

3）后端调焦十分方便，并且装拆方便快速，借助定位结构保证了光源焦点的重复定位；

4）利用发射镜与透镜的合理组合将光源射向前方和后方的光能充分利用，大大提高了光源的光能效率；既可以聚焦成为眩目武器，也可以散射成为大范围照明设备，用途广泛。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，方位部件按需增设垂向的导向性减震等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种复合隔震照射装置，包括作为基座的方位部件，其特征在于：所述方位部件上通过可绕垂向轴旋转的连接板与U形的仰俯部件的底部固连，所述仰俯部件上部通过两侧的支耳铰支可绕水平轴摆动的灯筒部件；

所述方位部件的圆柱形桶体主要由底板通过桶壁与上部的桶圈固连构成；所述桶体内中部装有方位电机，所述方位电机带动的朝上延伸垂向转轴与连接板固连，所述连接板通过底部周圈的交叉滚子轴承支撑在桶圈上；

所述仰俯部件由底部的基板和基板两端朝上延伸的支耳构成；两侧支耳上部的铰支孔分别通过轴承组件铰支灯筒部件两侧的支轴，所述支耳的外侧盖装有减振耳罩；所述支轴的外侧通过活插的中心销装有摩擦盘，所述中心销的外端嵌装冲击胶垫；所述摩擦盘的外端面与减振耳罩的内端面之间装有外大内小的塔形弹簧，所述减振耳罩内衬装外段具有缩径台肩的抗冲击胶圈，所述摩擦盘的外圆邻近缩径台肩，所述摩擦盘与缩径台肩的轴向间距小于冲击胶垫与减振耳罩内端面的间距；

所述灯筒部件的筒体由前灯桶和后灯桶通过环形的法兰边止口对接固连而成；所述前灯桶的前端嵌装前玻璃罩，所述后灯桶的后端安装具有中央通孔的后挡板；所述前灯桶内通过前径向筋条与中央环座固连，所述后挡板通过中部法兰盘内表面的嵌槽嵌装后隔震胶圈，所述后灯桶内通过后径向筋条与后端抵靠在后隔震胶圈的中央固定座固连，所述中央固定座的中心孔中固定有插装调焦螺孔轴的中心套；所述中央环座和调焦螺孔轴分别与光源的前后两端轴向隔震连接；

所述中央环座的中央孔内装有冠簧，所述光源的前端绝缘头设有紧插在冠簧内的插针，所述光源的后端先后通过与之固连的导电座和绝缘座与调焦螺孔轴固定连接；

所述前端绝缘头设有环形的半圆弧定位凹，插入鼠笼支架前端的中央套内；所述中央套的径向定位弹珠嵌入所述定位凹内定位，再通过鼠笼连接板和前灯筒固连；

所述前灯桶和后灯桶的对接处分别朝内延伸出前、后内挡圈，所述前、后内挡圈夹持固定包绕在具有中部穿孔的后凸抛物曲线镜面大反射镜边缘的唇形胶圈；

所述前灯桶的前端具有嵌装周圈包绕U形截面胶圈的前玻璃罩，所述中央环座的前端固定夹在前玻璃罩内的前隔震垫；所述前端绝缘头与冠簧之间衬有缓冲垫。

2.根据权利要求1所述的复合隔震照射装置，其特征在于：所述鼠笼支架的后端固定前凸的带中央穿孔菲涅尔透镜，所述光源的发光中心定位于菲涅尔透镜的焦点上，且具有在大反射镜焦点前后的预定可调距离；所述中心套上装有内端伸入调焦螺孔轴的轴向滑槽内的径向导向销钉，构成轴向移动副；所述调焦螺孔轴后端的螺纹孔与调焦螺杆的内端构成螺旋副，所述调焦螺杆的外端缩径段插装在后挡板法兰盘的中心孔内，再与位于后挡板外的旋钮固连、与后挡板构成轴向约束的旋转副。

3.根据权利要求2所述的复合隔震照射装置，其特征在于：所述仰俯部件一侧支耳的下部安装俯仰电机，所述俯仰电机通过同步带与该侧的支轴传动连接。

4.根据权利要求3所述的复合隔震照射装置，其特征在于：所述支轴的外端与摩擦盘的内侧之间装有端面轴承，所述抗冲击胶圈的缩径台肩具有凸弧过渡面，所述摩擦盘的外圆截面为半圆形。