CN115675900A - 一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平平台及调平方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平平台及调平方法，在支撑平面的四个角安装有四个倾角传感器，四个液压杆支撑腿上端通过铰链的方式与支撑平面连接、下端通过铰链的方式与底座连接，液压缸设置在底座上，液压缸与液压支撑腿通过管道连接并输送液压油提供液压压力，在底座内部放置有电控组件和陀螺仪，电控组件用于接收倾侧传感器传输的平面倾角信息和陀螺仪侦测到的船体振动信息，解算出四只液压支撑腿的伸缩长度后控制液压缸输送液压油。该支撑平台结构简单、使用方便、架设迅速，无需手动调高、调平，能够缓和船体摇摆对垂直起降无人机起飞的影响，保证垂直起降无人机稳定起飞。

Description

一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平平台及调平方法

技术领域

本发明涉及一种自动调平的支撑平台，特别涉及一种用于舰载垂直起降无人机起飞的自动调平支撑平台及其调平方法。

背景技术

舰载无人机的研制和使用可以追溯到20世纪60年代。在海上工作中，舰载无人机有着广泛应用。随着现代科技的进一步发展，舰载无人机的发展也十分迅速，功能越来越多样化，对起飞和着舰的要求也逐步提高。目前旋翼型舰载无人机起飞方式一般采用垂直起飞，部分固定翼舰载无人机也会采用垂直起飞的方式。

但舰船在航行中由于风浪的关系，船体并不时刻保持稳定，而在船上需要进行垂直起飞的无人机起飞作业时，其起飞平台也会随船体晃动，严重时可导致起飞失败。目前的舰载垂直起降无人机起飞时一般选择在放在甲板上直接起飞，船体摇晃对无人机起飞的影响是无法避免的问题。

为减轻船体摇晃对垂直起降无人机起飞的影响，维持垂直起降无人机起飞平台持续稳定，保证垂直起降无人机在恶劣海况下的起飞成功率，本发明提出一种利用自动化技术调平的液压支撑平台，并加装滚轮，有效提高垂直起飞无人机起飞平台的稳定性，同时方便移动，可根据实际情况选择摆放位置。

发明内容

为解决行船中舰载垂直起降无人机起飞时面临的船体摇晃问题，本发明提出了一种利用液压杆支撑技术的自动化调平的舰载垂直起降无人机起飞平台及相对应的调平方法。该支撑平台结构简单、使用方便、架设迅速，无需手动调高、调平，能够缓和船体摇摆对垂直起降无人机起飞的影响，保证垂直起降无人机稳定起飞。

本发明的目的是这样实现的：在支撑平面的四个角安装有四个倾角传感器，四个液压杆支撑腿上端通过铰链的方式与支撑平面连接、下端通过铰链的方式与底座连接，液压缸设置在底座上，液压缸与液压支撑腿通过管道连接并输送液压油提供液压压力，在底座内部放置有电控组件和陀螺仪，电控组件用于接收倾侧传感器传输的平面倾角信息和陀螺仪侦测到的船体振动信息，解算出四只液压支撑腿的伸缩长度后控制液压缸输送液压油。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.倾角传感器采用双轴倾角传感器，其分辨率≤0.1°，倾角传感器内置温度补偿装置，避免由于温度变化对测量精度造成的影响。

2.陀螺仪侦测船体摇摆方向、速度及频率，为调平支撑平面提供信息。

3.倾角传感器向底座内部的电控组件传输支撑平面的倾斜信息，并由电控组件控制液压缸向液压杆支撑腿提供动力，控制四只液压支撑腿升降，调平、调高支撑平面，并由底座内部的陀螺仪侦测船体摇摆信息，指导平台调平应对船体回摆运动，保持支撑平面实时调平。

4.一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平方法，包括上述装置，具体步骤如下：

S1.安装在支撑平面四角的倾角传感器持续监控支撑平面的倾斜信息，通过电缆分别传输支撑平面四角的倾斜信息至电控组件，电控组件获取支撑平面的倾斜信息后，实时解算另三只液压支撑腿伸缩长度；

S2.陀螺仪持续侦测底座随船体晃动信息，并传输至电控组件，解算出船体运动的方向、速度与频率；

S3.判断船体是否处于回摆瞬间，如是则顺序执行步骤4、步骤5；如否则跳过步骤4直接执行步骤5；

S4.电控组件将液压支撑腿运动方向信息传送至液压缸，由液压缸控制液压支撑腿在船体回摆前做出反向运动，此反向运动持续至船体运动方向回摆完成结束；

S5.电控组件将步骤1中计算的液压支撑腿伸缩长度传送至液压缸，由液压缸控制液压支撑腿运动调平支撑平面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明能够实时自动调平平面，维持垂直起飞无人机起飞平台的稳定，保证垂直起飞无人机稳定起飞。(2)该自动调平平台可根据船体摇摆情况提前做出反应，根据船体摇摆方向液压支撑腿提前反向运动，缓解船体回摆对起飞平面的冲击。(3)该自动调平平台在底座增设移动轮，可免去支持平台来回搬运的过程。(4)该平台使用四只液压杆作为支撑腿，分别放置在支撑平面的四角，不仅能够有效提高支撑能力，而且便于准确的自动调节平面的倾斜角度、平面的水平高度。(5)在底座内安装电控组件可有效保护电控组件。支撑平面采用锻造件，提高支撑平面的硬度，有效抵抗因压力而产生的变形与弯曲，提高支撑平面的使用寿命，保证支撑平面的倾斜程度能够被倾角传感器准确检测。

附图说明

图1是本发明的立体视图。

图2是本发明的仰视图。

图3是本发明中液压支撑腿的立体视图。

图4是本发明中液压支撑腿的剖面视图。

图5是本发明的调平控制原理图。

图6是本发明的调平控制流程图。

图中：1-倾侧传感器；2-支撑平面；3-液压杆支撑腿；4-液压缸；5-底座；6-铰链，7-移动轮。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。下列实施例中未注明具体条件的方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

如图1、图2所示的自动调平支撑平台，包括：倾角传感器1，支撑平面2，液压支撑杆3，液压缸4、底座5、铰链6和移动轮7。

如图1所示，支撑平面的四个角安装有四个倾角传感器，由四个液压杆支撑腿支撑。四只液压杆支撑腿上端通过铰链的方式与支撑平面连接，下端同样通过铰链的方式与底座连接。液压缸放置在底座上，液压缸与液压支撑腿通过管道连接并输送液压油提供液压压力，在底座内部放置有电控组件和陀螺仪，电控组件用于接收倾侧传感器传输的平面倾角信息和陀螺仪侦测到的船体振动信息，解算出四只液压支撑腿的伸缩长度后控制液压缸输送液压油。底座下面有四只移动轮。

支撑平面，支撑平面为长方形，便于倾角传感器感知平面是否保持在水平状态。

倾角传感器，倾角传感器安装在支撑平面的四角，便于获取支撑平面的倾斜信息。

液压支撑腿，液压支撑腿固定在支撑平台的四角、倾角传感器的内侧，包含有伸缩单元，用于支撑和调平支撑平面，并采用液压技术，保证支撑力充足。

液压缸，液压缸放置在底座上面，四只液压支撑腿的中间，用于给液压支撑腿提供液压油及液压压力。

底座，底座内部安装有电控组件，用于接收水平传感器获取的支撑平面的倾斜信息，并控制液压支撑腿对支撑平面进行调平。底座内部安装有陀螺仪，用于侦测船体摇摆情况，底座侧面设置有控制器，可通过控制器手动调节支撑腿伸缩的长度，调整支撑平面的高度，底座下面有移动轮，便于移动。

移动轮，移动轮有四只，均为万向轮，可360度转向，便于移动。带有刹车装置，可锁定。

其中，倾角传感器采用双轴倾角传感器，其分辨率≤0.1°。

其中，倾角传感器内置温度补偿装置，用于避免由于温度变化对测量精度造成的影响。

其中，液压杆支撑腿两端均由铰链连接支撑平面与底座，一方面保证在升降时支撑平面能够灵活调整，一方面固定在底座上提高支撑稳定性。

其中，支撑平面采用锻造件保证支撑平面的硬度，减小平面弯曲，以提高支撑平面调平的准确度。

其中，移动轮无动力源，需要手动推动，在四只移动轮上设置刹车装置，用于固定移动轮。

其中，陀螺仪侦测船体摇摆方向、速度及频率，为调平支撑平面提供信息。

如图3、图4所示，液压杆支撑腿3上、下端均为铰链结构，上端连接在支撑平面1下部，下端同样通过铰链的方式固定在底座5上面，使用液压结构保证支撑力足够的同时，还能够灵活调整支撑平面，通过液压缸4向液压杆提供动力，以此来控制液压支撑腿3的升降。由于液压支撑腿3下方连接在底座上，不直接与地面接触，因此，即使存在个别液压支撑腿3为虚腿，也不会导致支撑平面1晃动、倾斜，不影响支撑平面1的水平度。为保证平台有充足的倾斜空间进行调平，液压杆支撑腿3的有效行程约为500mm，升降速度为1-20mm/s，保证支撑平面1调整时保持平稳。液压缸4放置在底座5上面，在四只液压杆支撑腿3内部，通过底座5内部的电控组件控制液压缸4给液压杆提供动力，从调平开始，液压缸4持续工作，维持对液压杆伸缩的支持，保证支撑平面1的稳定。

如图5所示的自动调平支撑平台的调平控制原理图。由倾角传感器1实时监控支撑平面2的倾斜信息，由底座5内部的陀螺仪侦测船体摇摆信息，并传输到底座5内部的电控组件解算支撑平面的倾斜状态，计算液压支撑腿3应当伸缩的长度并传输至液压缸4，由液压缸控制液压支撑腿3运动进而调平支撑平面2。在平面调平开始前，根据测试需求，把平台移动到预定位置，将移动轮7锁紧，可利用系留锁装置或其他物品将底座5固定在船体上随船运动，以便于陀螺仪准确侦测船体，并检查是否有移动轮7因地面平整问题导致虚腿，如有，进行适当填充，使移动轮7全部可靠接地。完成后，接通电源，调整测量仪器架设的高度，通过底座5上的控制器直接调整液压支撑腿3伸缩的长度，四只液压支撑腿3同时伸缩，以保证支撑平面2保持原本的倾斜角度抬高或降低。

如图6所示的自动调平支撑平台的调平控制流程图。

完成调高后，启动调平，以其中一个液压支撑腿3作为基准不再运动，调平步骤如下：

S1.安装在支撑平面四角的倾角传感器1持续监控支撑平面2的倾斜信息，通过电缆分别传输支撑平面2四角的倾斜信息至电控组件，电控组件获取支撑平面2的倾斜信息后，实时解算另三只液压支撑腿3伸缩长度；

S2.陀螺仪持续侦测底座随船体晃动信息，并传输至电控组件，解算出船体运动的方向(包括俯仰、横滚两个方向)、速度与频率；

S3.判断船体是否处于回摆瞬间，如是则顺序执行步骤4、步骤5，如否则跳过步骤4直接执行步骤5；

S4.电控组件将液压支撑腿3运动方向信息传送至液压缸5，由液压缸5控制液压支撑腿3在船体回摆前做出反向运动，此反向运动持续至船体运动方向回摆完成结束；

S5.电控组件将步骤1中计算的液压支撑腿3伸缩长度传送至液压缸5，由液压缸5控制液压支撑腿3运动调平支撑平面2。

在本发明的一个优选实施例中，倾角传感器1向底座5内部的电控组件传输支撑平面1的倾斜信息，并由电控组件控制液压缸4向液压杆支撑腿3提供动力，控制四只液压支撑腿3升降，调平、调高支撑平面1，并由底座内部的陀螺仪侦测船体摇摆信息，指导平台调平应对船体回摆运动，保持支撑平面1实时调平。且底座5安装有移动轮7便于平台移动。

Claims (5)

1.一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平平台，其特征在于：在支撑平面的四个角安装有四个倾角传感器，四个液压杆支撑腿上端通过铰链的方式与支撑平面连接、下端通过铰链的方式与底座连接，液压缸设置在底座上，液压缸与液压支撑腿通过管道连接并输送液压油提供液压压力，在底座内部放置有电控组件和陀螺仪，电控组件用于接收倾侧传感器传输的平面倾角信息和陀螺仪侦测到的船体振动信息，解算出四只液压支撑腿的伸缩长度后控制液压缸输送液压油。

2.根据权利要求1所述的一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平平台，其特征在于：倾角传感器采用双轴倾角传感器，其分辨率≤0.1°，倾角传感器内置温度补偿装置，避免由于温度变化对测量精度造成的影响。

3.根据权利要求1所述的一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平平台，其特征在于：陀螺仪侦测船体摇摆方向、速度及频率，为调平支撑平面提供信息。

4.根据权利要求1所述的一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平平台，其特征在于：倾角传感器向底座内部的电控组件传输支撑平面的倾斜信息，并由电控组件控制液压缸向液压杆支撑腿提供动力，控制四只液压支撑腿升降，调平、调高支撑平面，并由底座内部的陀螺仪侦测船体摇摆信息，指导平台调平应对船体回摆运动，保持支撑平面实时调平。

5.一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平方法，其特征在于，包括上述装置，具体步骤如下：

S1.安装在支撑平面四角的倾角传感器持续监控支撑平面的倾斜信息，通过电缆分别传输支撑平面四角的倾斜信息至电控组件，电控组件获取支撑平面的倾斜信息后，实时解算另三只液压支撑腿伸缩长度；

S2.陀螺仪持续侦测底座随船体晃动信息，并传输至电控组件，解算出船体运动的方向、速度与频率；

S3.判断船体是否处于回摆瞬间，如是则顺序执行步骤4、步骤5；如否则跳过步骤4直接执行步骤5；

S4.电控组件将液压支撑腿运动方向信息传送至液压缸，由液压缸控制液压支撑腿在船体回摆前做出反向运动，此反向运动持续至船体运动方向回摆完成结束；

S5.电控组件将步骤1中计算的液压支撑腿伸缩长度传送至液压缸，由液压缸控制液压支撑腿运动调平支撑平面。

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