CN116146659A - 用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其包括固定底座、移动支链、驱动推杆、转动支链和支撑平台，固定底座的中心处设有移动支链，且移动支链上方设有支撑平台，驱动推杆设于固定底座与支撑平台之间，驱动推杆下端与固定底座万向铰副连接，且其上端与支撑平台上的限位连接块球副连接，转动支链设于相邻驱动推杆之间，且转动支链与移动支链上第二圆盘法兰固定连接，转动支链中第二滑块的上端与支撑平台上的限位连接块球副连接。本发明的支撑平台通过绕空间三维转动和竖直方向的移动，可以实现舰载设备的隔振微调运动，以满足舰载设备保持稳定工作状态的需求。

Description

用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置

技术领域

本发明属于隔振技术领域，特别涉及一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置。

背景技术

舰载设备使用到多种精密仪器，这些精密仪器通常需要处于稳定平台上才实现更准确的测试、传感和校准等。例如，通信系统是固定在舰船甲板上用于加密通信的通讯设备，需要在恶劣海况环境和舰船复杂振动下与卫星高精度稳瞄。而通信系统自身稳定姿态的能力不足以补偿船体的大幅度摇摆，并且系统服役环境对振动要求高，尤其是对低频共振峰值有着严格要求。

目前，一些精密设备如扫描电子显微镜、光栅刻线机、量子通信等高精密大型设备对稳定精度和振动衰减的要求都很高，传统的被动减振无法满足高精度低频减振，需要主动减振利用作动器提供外部能量，一方面降低系统在低频处的峰值，另一方面不影响中高频的振动高衰减率。

海浪、大风等会造成船体的大姿态变化以及舰载通信系统遇到失稳情况，故本发明采用并联机构，采用四自由度并联式主动微调装置，补偿船体四个方向上的振动，即补偿船体的横滚、俯仰、偏航三个自由度的转动角度和船体颠簸引起的上下移动，从而使得舰载设备在船体上保持足够的稳定状态。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，支撑平台可实现绕空间三自由度方向的自由转动，移动支链通过直线导轨和直线滑槽滑动连接，能够精准实现竖直方向的移动，同时转动支链为刚性件能承受较大的转动载荷，移动支链为弹性件能起到卸载的作用，当系统感知外界扰动时驱动推杆可以对支撑平台进行主动控制以抵消外部激励从而达到隔振的效果，此外弹簧设置于第二平台与第二圆盘法兰之间，可以提供支撑力平衡装置自重和外部载荷的影响，此外在竖直方向上也可以起到隔振的作用，且驱动推杆只需较小的驱动力便能实现主动微调隔振，减少了对驱动推杆驱动力的损耗，且驱动推杆不工作时也能实现对竖直方向上的被动隔振，继而减少能源损耗。

本发明采用的技术方案是一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其包括固定底座、移动支链、驱动推杆、转动支链和支撑平台，所述固定底座的中心处设有所述移动支链，且所述移动支链上方设有所述支撑平台；所述移动支链包括第一圆盘法兰、直线导轨、直线滑槽、第二平台、弹簧和第二圆盘法兰，所述第一圆盘法兰固定设于所述固定底座的第一平台上，所述第二平台设于所述第一圆盘法兰的上方，且所述直线导轨均布环绕设于所述第一圆盘法兰和第二平台之间，所述第二圆盘法兰设于所述第二平台的上方，且所述第二圆盘法兰底部的圆周方向均布环绕设有所述直线滑槽，所述直线滑槽的下端与所述直线导轨滑动连接，且所述弹簧设于所述第二平台与所述第二圆盘法兰之间；所述驱动推杆设于所述固定底座与所述支撑平台之间，且所述驱动推杆包括推杆以及设置于所述推杆下端的第二U型支座，所述推杆下端的第二U型支座通过十字销轴与所述固定底座上的第一U型支座万向铰副连接，且所述推杆的上端通过球铰与所述支撑平台上的限位连接块球副连接；所述转动支链设于相邻所述驱动推杆之间，且位于所述第二圆盘法兰与所述支撑平台之间，所述转动支链包括十字支撑板、支链支架、滑动连接板、第一滑块和第二滑块，所述十字支撑板与所述第二圆盘法兰固定连接，且所述十字支撑板上均布环绕设有所述支链支架，且所述支链支架的上端对称设有弧形连接板，所述弧形连接板的外侧设有第一弧形导轨，所述滑动连接板的两侧对称设有所述第一滑块，且所述第一滑块与所述第一弧形导轨滑动连接，所述滑动连接板的上端面设有第二弧形导轨，所述第二弧形导轨上滑动设有所述第二滑块，且所述第二滑块的上端通过球铰与所述支撑平台上的限位连接块球副连接。

进一步地，所述固定底座包括支撑块、十字平台、第一U型支座和第一平台，所述固定底座底面均布环绕设有所述支撑块，且所述固定底座上设有所述十字平台，所述十字平台的中心处设有所述第一平台，且所述第一U型支座均布环绕设于所述固定底座上。

优选地，所述第一U型支座包括四个第一U型支座，且相邻两个所述第一U型支座之间间隔90°，所述第一U型支座的槽口方向正对所述固定底座的圆心，且所述固定底座圆心到所述第一U型支座中心轴线的连线与所述第一U型支座的中心轴线相垂直。

进一步地，所述支撑平台包括驱动连接块、限位连接块和第三圆盘法兰，所述支撑平台的侧面环绕设有四个驱动连接块和四个限位连接块，且所述四个驱动连接块和四个限位连接块依次交替间隔布置，所述支撑平台的中间位置还设有用于安装外部设备的第三圆盘法兰。

优选地，所述驱动推杆包括四组驱动推杆，所述转动支链包括四组转动支链，且所述四组驱动推杆和四组转动支链依次交替间隔布置。

优选地，所述直线滑槽的侧面和背面分别设有用于散热的短槽口以及圆孔。

优选地，所述第一弧形导轨和第二弧形导轨的两端均设有限位挡板。

优选地，所述推杆下端连接点与所述固定底座圆心之间的连线在所述支撑平台上的投影直线与所述推杆上端与所述支撑平台的连接点到所述支撑平台圆心之间的连线夹角为45°。

优选地，所述第二平台的上端面和第二圆盘法兰的下端面分别设有上弹簧卡槽和下弹簧卡槽，且所述弹簧的下端与所述上弹簧卡槽固定连接，所述弹簧的上端与所述下弹簧卡槽固定连接。

优选地，所述第一平台的中心轴线、第一圆盘法兰的中心轴线、第二平台的中心轴线以及所述第二圆盘法兰的中心轴线均重合。

本发明的特点和有益效果是：

1、本发明提供的一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，转动支链为刚性件能承受较大的转动载荷，移动支链为弹性件能起到卸载的作用，当系统感知外界扰动时驱动推杆可以对支撑平台进行主动控制以抵消外部激励从而达到隔振的效果。

2、本发明提供的一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，弹簧设置于第二平台与第二圆盘法兰之间，用于提供支撑力，同时平衡装置自重和外部载荷的影响，此外在竖直方向上也可以起到隔振的作用；而驱动推杆只需较小的驱动力便能实现主动微调隔振，减少了对驱动推杆驱动力的损耗，且驱动推杆不工作时也能实现对竖直方向上的被动隔振，继而减少能源损耗。

3、本发明提供的一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，支撑平台可实现绕空间三自由度方向的自由转动，移动支链通过直线导轨和直线滑槽滑动连接，能够精准实现竖直方向的移动，此外弹簧在实现卸载的同时也可被动抵消一定频率的外部激励扰动。

4、本发明提供的一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，支撑平台旋转中心即为被隔振物体的质心，可实现绕空间三自由度转动方向的振动隔离运动，同时避免了被隔振物体转动时受其重力时变的影响，继而减小外部激励引起被隔振设备转动惯量的瞬变幅值。

附图说明

图1是本发明的用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置的整体结构示意图；

图2是本发明的固定底座和移动支链的安装状态示意图；

图3是本发明的驱动推杆的结构示意图；

图4是本发明的转动支链的结构示意图；

图5是本发明的转动支链的局部剖视图；

图6是本发明的支撑平台的俯视图。

主要附图标记：

固定底座1；支撑块11；十字平台12；第一U型支座13；第一平台14；移动支链2；第一圆盘法兰21；直线导轨22；直线滑槽23；第二平台24；弹簧25；第二圆盘法兰26；驱动推杆3；十字销轴31；第二U型支座32；推杆33；转动支链4；十字支撑板41；支链支架42；弧形连接板421；第一弧形导轨422；滑动连接板43；第二弧形导轨431；第一滑块44；第二滑块45；支撑平台5；驱动连接块51；限位连接块52；第三圆盘法兰53。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，如图1所示，其包括固定底座1、移动支链2、驱动推杆3、转动支链4和支撑平台5。

如图1和图2所示，固定底座1包括支撑块11、十字平台12、第一U型支座13和第一平台14，固定底座1底面均布环绕设有支撑块11，且固定底座1上设有十字平台12，十字平台12的中心处设有第一平台14，且第一U型支座13均布环绕设于固定底座1上，其中第一U型支座13包括四个第一U型支座13，且相邻两个第一U型支座13之间间隔90°，第一U型支座13的槽口方向正对固定底座1的圆心，且固定底座1圆心到第一U型支座13中心轴线的连线与第一U型支座13的中心轴线相垂直。

如图2所示，固定底座1的中心处设有移动支链2，且移动支链2上方设有支撑平台5，移动支链2包括第一圆盘法兰21、直线导轨22、直线滑槽23、第二平台24、弹簧25和第二圆盘法兰26，第一圆盘法兰21固定设于固定底座1的第一平台14上，第二平台24设于第一圆盘法兰21的上方，且直线导轨22均布环绕设于第一圆盘法兰21和第二平台24之间，直线导轨22的下端与第一圆盘法兰21连接，直线导轨22的上端与第二圆盘法兰26连接，第二圆盘法兰26设于第二平台24的上方，且第二圆盘法兰26底部的圆周方向均布环绕设有直线滑槽23，直线滑槽23的下端与直线导轨22滑动连接，且弹簧25设于第二平台24与第二圆盘法兰26之间，其中直线滑槽23的侧面和背面分别设有用于散热的短槽口以及圆孔。

在一种优选方式中，第二平台24的上端面和第二圆盘法兰26的下端面分别设有上弹簧卡槽和下弹簧卡槽，且弹簧25的下端与上弹簧卡槽固定连接，弹簧25的上端与下弹簧卡槽固定连接。

如图3所示，驱动推杆3设于固定底座1与支撑平台5之间，且驱动推杆3包括推杆33以及设置于推杆33下端的第二U型支座32，推杆33下端的第二U型支座32通过十字销轴31与固定底座1上的第一U型支座13万向铰副连接，且推杆33的上端通过球铰与支撑平台5上的限位连接块52球副连接。

如图4和图5所示，转动支链4设于相邻驱动推杆3之间，且位于第二圆盘法兰26与支撑平台5之间，转动支链4包括十字支撑板41、支链支架42、滑动连接板43、第一滑块44和第二滑块45，十字支撑板41与第二圆盘法兰26固定连接，且十字支撑板41上均布环绕设有支链支架42，且支链支架42的上端对称设有弧形连接板421，弧形连接板421的外侧设有第一弧形导轨422，滑动连接板43的两侧对称设有第一滑块44，且第一滑块44与第一弧形导轨422滑动连接，滑动连接板43的上端面设有第二弧形导轨431，第二弧形导轨431上滑动设有第二滑块45，且第二滑块45的上端通过球铰与支撑平台5上的限位连接块52球副连接。

在一种优选方式中，驱动推杆3包括四组驱动推杆3，转动支链4包括四组转动支链4，且四组驱动推杆3和四组转动支链4依次交替间隔布置。

在一种优选方式中，第一弧形导轨422和第二弧形导轨431的两端均设有限位挡板。

如图6所示，支撑平台5包括驱动连接块51、限位连接块52和第三圆盘法兰53，支撑平台5的侧面环绕设有四个驱动连接块51和四个限位连接块52，且四个驱动连接块51和四个限位连接块52依次交替间隔布置，支撑平台5的中间位置还设有用于安装外部设备的第三圆盘法兰53。

在一种优选方式中，推杆33下端连接点与固定底座1圆心之间的连线在支撑平台5上的投影直线与推杆33上端与支撑平台5的连接点到支撑平台5圆心之间的连线夹角为45°。

在一种优选方式中，第一平台14的中心轴线、第一圆盘法兰21的中心轴线、第二平台24的中心轴线以及第二圆盘法兰26的中心轴线均重合。

本发明的具体操作步骤如下：

如图1～图6所示，本发明一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，固定底座1固定安装在舰载的工作台上被隔振仪器固定安装在支撑平台上5的第三圆盘法兰53上。当仪器处于静止的状态下，仪器的载荷被弹簧25吸收，驱动推杆3不提供驱动力。当仪器受到的外部激励为竖直激励且激励频率大于弹簧25固有频率的√2倍时，弹簧25在平衡设备载荷的同时可起到被动隔振的效果。驱动推杆3可根据传感器的反馈信号对支撑平台5提供一定的驱动力来抵消残余激励以保持设备的稳定。当船体受到海浪、大风等影响造成船体的大姿态变化时装置需要补偿船体的横滚、俯仰、偏航三个自由度的转动和船体颠簸引起的上下移动，驱动推杆3根据传感器实时反馈的信号通过控制四个推杆33的不同伸长量来抵消外部激励；四个驱动推杆3螺旋倾斜均布在固定底座1和支撑平台之间5，在不同情况下驱动推杆3的控制方式如下：

(1)支撑平台5水平静止时，四个推杆33的伸缩长度相等且不变。

(2)当支撑平台5需要抵消颠簸激励时，驱动推杆3根据传感器的实时反馈信号控制四个推杆33伸长或缩短相同的长度即可实现。

(3)当支撑平台5需要抵消偏航激励时，驱动推杆3根据传感器的实时反馈信号通过控制每一个推杆33的不同伸长或缩短长度即可实现。

(4)当支撑平台5需要抵消横滚、俯仰激励时，驱动推杆3根据传感器的实时反馈信号通过控制两个推杆33伸长或缩短，两个推杆33长度不变即可实现。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其特征在于，其包括固定底座、移动支链、驱动推杆、转动支链和支撑平台，

所述固定底座的中心处设有所述移动支链，且所述移动支链上方设有所述支撑平台；

所述移动支链包括第一圆盘法兰、直线导轨、直线滑槽、第二平台、弹簧和第二圆盘法兰，所述第一圆盘法兰固定设于所述固定底座的第一平台上，所述第二平台设于所述第一圆盘法兰的上方，且所述直线导轨均布环绕设于所述第一圆盘法兰和第二平台之间，所述第二圆盘法兰设于所述第二平台的上方，且所述第二圆盘法兰底部的圆周方向均布环绕设有所述直线滑槽，所述直线滑槽的下端与所述直线导轨滑动连接，且所述弹簧设于所述第二平台与所述第二圆盘法兰之间；

所述驱动推杆设于所述固定底座与所述支撑平台之间，且所述驱动推杆包括推杆以及设置于所述推杆下端的第二U型支座，所述推杆下端的第二U型支座通过十字销轴与所述固定底座上的第一U型支座万向铰副连接，且所述推杆的上端通过球铰与所述支撑平台上的限位连接块球副连接；

所述转动支链设于相邻所述驱动推杆之间，且位于所述第二圆盘法兰与所述支撑平台之间，所述转动支链包括十字支撑板、支链支架、滑动连接板、第一滑块和第二滑块，所述十字支撑板与所述第二圆盘法兰固定连接，且所述十字支撑板上均布环绕设有所述支链支架，且所述支链支架的上端对称设有弧形连接板，所述弧形连接板的外侧设有第一弧形导轨，所述滑动连接板的两侧对称设有所述第一滑块，且所述第一滑块与所述第一弧形导轨滑动连接，所述滑动连接板的上端面设有第二弧形导轨，所述第二弧形导轨上滑动设有所述第二滑块，且所述第二滑块的上端通过球铰与所述支撑平台上的限位连接块球副连接。

2.根据权利要求1所述的用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其特征在于，所述固定底座包括支撑块、十字平台、第一U型支座和第一平台，所述固定底座底面均布环绕设有所述支撑块，且所述固定底座上设有所述十字平台，所述十字平台的中心处设有所述第一平台，且所述第一U型支座均布环绕设于所述固定底座上。

3.根据权利要求2所述的用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其特征在于，所述第一U型支座包括四个第一U型支座，且相邻两个所述第一U型支座之间间隔90°，所述第一U型支座的槽口方向正对所述固定底座的圆心，且所述固定底座圆心到所述第一U型支座中心轴线的连线与所述第一U型支座的中心轴线相垂直。

4.根据权利要求1所述的用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其特征在于，所述支撑平台包括驱动连接块、限位连接块和第三圆盘法兰，所述支撑平台的侧面环绕设有四个驱动连接块和四个限位连接块，且所述四个驱动连接块和四个限位连接块依次交替间隔布置，所述支撑平台的中间位置还设有用于安装外部设备的第三圆盘法兰。

5.根据权利要求1所述的用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其特征在于，所述驱动推杆包括四组驱动推杆，所述转动支链包括四组转动支链，且所述四组驱动推杆和四组转动支链依次交替间隔布置。

6.根据权利要求1所述的用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其特征在于，所述直线滑槽的侧面和背面分别设有用于散热的短槽口以及圆孔。

7.根据权利要求1所述的用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其特征在于，所述第一弧形导轨和第二弧形导轨的两端均设有限位挡板。

8.根据权利要求1所述的用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其特征在于，所述推杆下端连接点与所述固定底座圆心之间的连线在所述支撑平台上的投影直线与所述推杆上端与所述支撑平台的连接点到所述支撑平台圆心之间的连线夹角为45°。

9.根据权利要求1所述的用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其特征在于，所述第二平台的上端面和第二圆盘法兰的下端面分别设有上弹簧卡槽和下弹簧卡槽，且所述弹簧的下端与所述上弹簧卡槽固定连接，所述弹簧的上端与所述下弹簧卡槽固定连接。

10.根据权利要求1所述的用于舰载设备隔振的四自由度并联主动微调装置，其特征在于，所述第一平台的中心轴线、第一圆盘法兰的中心轴线、第二平台的中心轴线以及所述第二圆盘法兰的中心轴线均重合。

Images