CN111724652A - 一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机 - Google Patents

一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机 Download PDF

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宋琼
舒杨
杨永生
王黎光
白俊林
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Abstract

本发明公开了一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,包括驱动单元、传动单元、转臂、若干座舱,所述驱动单元和所述传动单元连接,所述传动单元和所述转臂中部连接,所述座舱和所述转臂转动连接,并且对称设置在所述转臂两端;所述传动单元用于将所述驱动单元的动力传递至所述转臂使其旋转;座舱之间互为配重,保证离心机始终处于自平衡状态,并且可以双人同时训练,增加工作效率。

Description

一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机
技术领域
本发明涉及载人离心机领域,具体来说是一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机。
背景技术
单轴载人离心机是一种通过转臂旋转产生惯性离心加速度以模拟重力加速度,并能提供较低持续过载变化率的离心模拟平台。主要用于飞行学员加速度耐力训练,由飞行教员指导飞行学员进行抗荷动作训练,提升飞行学员对加速度环境的耐受能力;用于飞行学员加速度环境体验,提高飞行学员平衡机能、方位判断机能、肌肉协调放松与紧张协调机能、抗眩晕机能等;用于飞行装备(如氧气面罩、麦克风、安全带等)研制,由飞行员在加速度环境下进行装备操作试验,考核飞行装备在过载环境中的性能;用于过载环境对飞行学员的心理、生理影响的研究等。
目前公开的单轴载人离心机主要有两种结构形式,一种是转臂两端分别固定安装座舱和配重,飞行学员躺于座舱内,由于座舱位置相对转臂不会发生变化,所以在训练过程中飞行学员姿态始终保持不变;另一种是转臂两端分别配备一个可自由摆动的座舱和配重,飞行员坐于座舱内,座舱随着离心机转臂的旋转而摆动,从而使座舱内飞行学员姿态随之改变。
针对单轴载人离心机功能,已公开的两种单轴载人离心机,离心机上的飞行学员只能根据地面飞行教员的指令进行抗荷操作,无法让飞行教员与飞行学员在相同过载环境进行实时教学和训练,影响了教学效果和训练效果。同时,单座舱使得离心机每次运行只能进行单名飞行员训练,而我国大量飞行学员对加速度环境体验和耐力训练有较迫切的需求,离心机的效率与实际需求之间存在矛盾,
再有,单座舱使得离心机需进行平衡设计,需要设计配重或平衡调整系统,增加了装置的复杂程度。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于:提供一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,使飞行教员和飞行学员能够在相同环境下实时教学和训练。
为实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,包括驱动单元、传动单元、转臂、若干座舱,其中,所述驱动单元和所述传动单元连接,所述传动单元和所述转臂中部连接,所述座舱和所述转臂转动连接,并且对称设置在所述转臂两端;所述传动单元用于将所述驱动单元的动力传递至所述转臂使其旋转。
进一步地,所述转臂为对称的“X”状结构,其位于同一侧的两个支臂分别为第一支臂、第二支臂,所述座舱设置在所述第一支臂、第二支臂之间,所述座舱两侧对称设置有连接件,并通过所述连接件分别和所述第一支臂、第二支臂转动连接。
进一步地,所述转臂包括框架、蒙皮,所述框架包括若干横筋、若干竖筋,所述蒙皮铺设在所述框架外。
进一步地,所述连接件包括摆动轴、轴承A,所述摆动轴和所述座舱连接,所述轴承A的内圈套设在所述摆动轴上,其外圈和所述转臂连接。
进一步地,所述连接件还包括电磁制动器,所述电磁制动器和所述摆动轴连接,用于限制所述摆动轴转动。
进一步地,所述驱动单元包括电机、减速器,所述电机和所述减速器传动连接,所述减速器和所述传动单元传动连接。
进一步地,所述传动单元包括主轴、轴承B、机座、轴承系,所述主轴一端和所述减速器传动连接,另一端和所述转臂连接,所述轴承B的内圈套设在所述主轴上,其外圈和所述机座连接,所述轴承系包括轴承座、若干轴承C,所述轴承C的内圈套设在所述主轴上,其外圈和所述轴承座连接,所述轴承座和所述机座连接。
进一步地,所述轴承系设置在所述轴承B的上方,所述轴承系和所述轴承B之间的具有间隙。
进一步地,所述电磁制动器为失电制动器,所述失电制动器的制动盘和所述摆动轴连接。
进一步地,所述摆动轴为两端不密封的中空结构。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:
1、在转臂两端设计了完全一致的座舱,在离心场下两个座舱均可绕转臂端部自由摆动,飞行教员和飞行学员可在相同的过载环境中开展教学和训练,可提升教学和训练效果,座舱之间互为配重,保证离心机始终处于自平衡状态,无需单独进行平衡设计,降低系统复杂度。
2、所述转臂为内部中空结构,可供铺设电缆和人员维修通道,线缆铺设于封闭空间中,降低线缆因外露而受损的概率,增强离心机的可靠性。
附图说明
图1为本发明双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机正视图;
图2为驱动单元结构图;
图3为传动单元结构图;
图4为连接件结构图;
图5为转臂结构图;
图6为转臂和座舱连接示意图。
附图标记列表
1-转臂,2-座舱,3-传动单元,4-驱动单元,5-摆动轴,6-轴承A,7-电磁制动器,101-第一支臂,102-第二支臂,103-横筋,104-竖筋,301-机座,302-轴承座,303-轴承C,304-主轴,305-轴承B,401-减速器,402-电机,403-联轴器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的 实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,一体地连接,也可以是可拆卸连接 ;可以是两个元件内部的连通 ;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1~6所示,一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,包括驱动单元4、传动单元3、转臂1、若干座舱2,其中,所述驱动单元4和所述传动单元3连接,所述传动单元3和所述转臂1中部连接,所述座舱2和所述转臂1转动连接,并且对称设置在所述转臂1两端;所述传动单元3用于将所述驱动单元4的动力传递至所述转臂1使其旋转。
本发明的工作原理为:所述转臂1在所述驱动单元4、传动单元3的作用下旋转,所述转臂1旋转产生的惯性离心力提供可变重力场,以此来模拟不同的持续性加速度环境,进而训练飞行员的过载耐受力和增加高过载情况下飞行员的可用时间。
在本发明中,对称设置的座舱2之间互为配重,使本装置始终处于自平衡状态,无须增设配重,降低了装置成本,并且可同时进行双人训练,使飞行学员和飞行教员能在相同的环境中实时教学和训练,增加工作效率。
进一步地,所述转臂1为对称的“X”状结构,其位于同一侧的两个支臂分别为第一支臂101、第二支臂102,所述座舱2设置在所述第一支臂101、第二支臂102之间,所述座舱2两侧对称设置有连接件,并通过所述连接件分别和所述第一支臂101、第二支臂102转动连接。
所述座舱2夹设在所述第一支臂101、第二支臂102之间,当所述转臂1旋转时,增加所述座舱2和所述转臂1之间的连接的刚度,对称设置在所述座舱2两侧的连接件使得所述座舱2对所述转臂1的作用力更加均衡,增加所述座舱2和所述转臂1之间的连接强度。
进一步地,所述转臂1包括框架、蒙皮,所述框架包括若干横筋103、若干竖筋104,所述蒙皮铺设在所述框架外。所述框架、蒙皮组成的转臂1为内部中空结构,提供了线缆和管路铺设、维护通道,线缆和管路位于封闭环境中,不易受到外界损坏,降低受损概率,增加了本装置运行时的可靠性。
进一步地,所述连接件包括摆动轴5、轴承A6,所述摆动轴5和所述座舱2连接,所述轴承A6的内圈套设在所述摆动轴5上,其外圈和所述转臂1连接。所述摆动轴5为两端不密封的中空结构。
本发明中,所述摆动轴5通过胀套和所述座舱2固定连接,所述转臂上设置安装槽,所述摆动轴5部分地设置在所述安装槽中,所述轴承A6的外圈和所述安装槽的槽壁连接,由于所述摆动轴5为中空结构,方便将线束从所述转臂1引入所述座舱2内,对线束形成保护。
在本发明中,所述座舱2的质心设置在所述摆动轴5轴心线的下方,使所述质心可绕所述摆动轴5旋转至水平状态。座舱2随着所述转臂1的旋转而摆动,从而使座舱2内飞行学员的姿态也随之改变。
进一步地,所述连接件还包括电磁制动器7,所述电磁制动器7和所述摆动轴5连接,用于限制所述摆动轴5转动。所述电磁制动器7为失电制动器,所述失电制动器的制动盘和所述摆动轴5连接。
当飞行员进出所述座舱2、或者在所述座舱2内安装试验对象时,所述失电制动器可以在市面上出售的产品中选择合适的型号,当所述失电制动器的线圈通电时,线圈产生磁场,衔铁被磁力吸向磁辄,衔铁与制动盘脱开,此时制动盘被所述摆动轴5带着正常转动,且所述摆动轴5自由转动,使座舱2在离心产下绕摆动轴5摆动,实现座舱2的姿态调整,当线圈断电时,磁场消失,衔铁被弹簧的作用力推向制动盘,产生摩擦扭矩,所述摆动轴5的被限制转动,确保座舱2位置稳定。
在本发明中,所述制动盘上设置有花键套,所述摆动轴5位于所述安装槽中的部分设置有和所述花键套适配的外花键,所述摆动轴5通过花键套与所述失电制动器的制动盘连接。
进一步地,所述驱动单元4包括电机402、减速器401,所述电机402和所述减速器401传动连接,所述减速器401和所述传动单元3传动连接。
在本发明中,所述电机402的输出轴通过联轴器403和所述减速器401的输入轴连接,所述减速器401的输出轴通过联轴器403和所述传动单元3连接,相比于仅仅通过电机402和传动单元3的直接驱动方式,本发明的驱动方式成本更低。
进一步地,所述传动单元3包括主轴304、轴承B305、机座301、轴承系,所述主轴304一端和所述减速器401传动连接,另一端和所述转臂1连接,所述轴承B305的内圈套设在所述主轴304上,其外圈和所述机座301连接,所述轴承系包括轴承座302、若干轴承C303,所述轴承C303的内圈套设在所述主轴304上,其外圈和所述轴承座302连接,所述轴承座302和所述机座301连接。
使用时,所述机座301固定在地面上,所述主轴304用于将所述减速器401的扭矩传递至所述转臂1,所述轴承B305、轴承系使所述主轴304和所述机座301转动连接,本发明中,所述机座301可以为中空的圆锥台结构,所述机座301由上至下横截面积逐渐增加,使其可以稳固地在地面上,同时,可以为所述主轴304提供较好的支撑性。
进一步地,所述轴承系设置在所述轴承B305的上方,所述轴承系和所述轴承B305之间的具有间隙。
所述轴承系和所述轴承B305间隔设置,增加了所述机座301对所述主轴304的支撑刚度,所述轴承系承载转臂1及座舱2等产生的轴向重力和旋转产生的径向力,所述轴承B305主轴304定心,保证转臂1在离心场中稳定运行。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实说明书中实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,其特征在于:包括驱动单元(4)、传动单元(3)、转臂(1)、若干座舱(2),其中,所述驱动单元(4)和所述传动单元(3)连接,所述传动单元(3)和所述转臂(1)中部连接,所述座舱(2)和所述转臂(1)转动连接,并且对称设置在所述转臂(1)两端;所述传动单元(3)用于将所述驱动单元(4)的动力传递至所述转臂(1)使其旋转。
2.根据权利要求1所述的一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,其特征在于:所述转臂(1)为对称的“X”状结构,其位于同一侧的两个支臂分别为第一支臂(101)、第二支臂(102),所述座舱(2)设置在所述第一支臂(101)、第二支臂(102)之间,所述座舱(2)两侧对称设置有连接件,并通过所述连接件分别和所述第一支臂(101)、第二支臂(102)转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,其特征在于:所述转臂(1)包括框架、蒙皮,所述框架包括若干横筋(103)、若干竖筋(104),所述蒙皮铺设在所述框架外。
4.根据权利要求2所述的一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,其特征在于:所述连接件包括摆动轴(5)、轴承A(6),所述摆动轴(5)和所述座舱(2)连接,所述轴承A(6)的内圈套设在所述摆动轴(5)上,其外圈和所述转臂(1)连接。
5.根据权利要求4所述的一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,其特征在于:所述连接件还包括电磁制动器(7),所述电磁制动器(7)和所述摆动轴(5)连接,用于限制所述摆动轴(5)转动。
6.根据权利要求1所述的一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,其特征在于:所述驱动单元(4)包括电机(402)、减速器(401),所述电机(402)和所述减速器(401)传动连接,所述减速器(401)和所述传动单元(3)传动连接。
7.根据权利要求6所述的一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,其特征在于:所述传动单元(3)包括主轴(304)、轴承B(305)、机座(301)、轴承系,所述主轴(304)一端和所述减速器(401)传动连接,另一端和所述转臂(1)连接,所述轴承B(305)的内圈套设在所述主轴(304)上,其外圈和所述机座(301)连接,所述轴承系包括轴承座(302)、若干轴承C(303),所述轴承C(303)的内圈套设在所述主轴(304)上,其外圈和所述轴承座(302)连接,所述轴承座(302)和所述机座(301)连接。
8.根据权利要求7所述的一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,其特征在于:所述轴承系设置在所述轴承B(305)的上方,所述轴承系和所述轴承B(305)之间具有间隙。
9.根据权利要求5所述的一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,其特征在于:所述电磁制动器(7)为失电制动器,所述失电制动器的制动盘和所述摆动轴(5)连接。
10.根据权利要求4所述的一种双摆动座舱自平衡式单轴载人离心机,其特征在于:所述摆动轴(5)为两端不密封的中空结构。
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