CN210852954U - 一种四框四轴系光电吊舱减振结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种四框四轴系光电吊舱减振结构，包括一转动座、俯仰总成，所述转动座的下端通过方位轴系转动连接一减振器支架，所述方位轴系的轴心线在竖直方向上延伸，所述减振器支架在背向方位轴系一侧设置朝下的第一开口，所述第一开口内设置由多个减振器组成的减振系统，所述方位支架设置朝下的第二开口，所述第二开口内通过俯仰外轴系支承俯仰外框，所述俯仰外框通过俯仰中框轴系支承俯仰中框，所述俯仰中框通过俯仰内框轴系支承一俯仰内框，所述俯仰内框内安装光电平台，所述第一开口内通过减振系统支承所述方位支架，所述减振系统的支承中心与所述俯仰总成的质心重合。

Description

一种四框四轴系光电吊舱减振结构

技术领域

本实用新型涉及一种光电设备，具体涉及一种四框四轴系光电吊舱减振结构。

背景技术

现代社会中，无人机的使用已经涉及到各行各业，作为与无人机搭配使用的光电吊舱，也随着社会对无人机的需求而应用越来越广泛。光电吊舱一般吊挂在无人机机身或者机翼下的流线型短舱内，用来观测周边环境及无人机在飞行过程中的动态状况，光电吊舱是一个集光、机、电于一体的复杂系统，可以实现在载体运动过程中，包括载体受到冲击、振动时，消除扰动，准确跟踪位置指令，输出稳定的视频图像。光电吊舱受到载体的起飞、降落、各种气动力以及发动机传来的强烈的振动激励，振动引起系统性能不稳定或电子元器件损坏，从而影响正常的工作。常规的光电吊舱减振设计采用的方案是将光电吊舱和其载体飞通减震器连接来减小振动的影响，但也存在很多问题，比如线振动和角振动的耦合问题。耦合是指两个振动模态在某一振动模态下(或在某一广义坐标方向上)的振动输入，导致另一振动模态下(或另一广义坐标方向上)的响应。振动耦合不利于隔振，因为两个耦合振动的模态可能产生相互激励，导致振动放大，并使某些自由度的振动频带变宽，从而使隔振性能下降，采用这种结构的光电吊舱一直存在光电平台稳定精度低、易发生随机性角位移、体积尺寸大等问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种四框四轴系光电吊舱减振结构，它结构简单、体积尺寸小、结构强度高、隔振性能优良、光电平台稳定精度高、适用于批量生产。

本实用新型的目的是这样实现的：一种四框四轴系光电吊舱减振结构，包括一转动座、俯仰总成，所述转动座的下端通过方位轴系转动连接一减振器支架，所述方位轴系的轴心线在竖直方向上延伸，所述方位支架的质心位于方位轴系的轴心线上，所述方位支架在背向转动座一侧设置朝下的第一开口，所述减振器支架在背向方位轴系一侧设置朝下的第一开口，所述第一开口内设置由多个减振器组成的减振系统，所述俯仰总成包括方位支架、俯仰外框、俯仰中框、俯仰内框、光电平台，所述方位支架设置朝下的第二开口，所述第二开口内通过俯仰外轴系支承俯仰外框，所述俯仰外框通过俯仰中框轴系支承俯仰中框，所述俯仰中框通过俯仰内框轴系支承一俯仰内框，所述俯仰内框内安装光电平台，所述俯仰内框轴系的回转中心线与俯仰外轴系的回转中心线平行或重合，俯仰中框轴系的回转中心线与方位轴系的回转中心线平行或重合，所述方位轴系的回转中心线与俯仰外轴系的回转中心线垂直，所述第一开口内通过减振系统支承所述方位支架，所述减振系统的支承中心与所述俯仰总成的质心重合。

所述第一开口内设置关于方位轴系轴心线对称减振器，所述减振系统的支承中心位于方位轴系的轴心线上。

所述减振器支架、方位支架、俯仰外框、俯仰中框、俯仰内框、光电平台的质心重合。

所述方位支架呈U形，该U形的开口朝下，该U形两竖边的相向内侧通过俯仰外轴系支承俯仰外框，该U形的两竖边的外侧与减振器的固定端连接。

所述减振器支架呈U形，该U形的开口朝下，该U形的上横边与转动座连接固定，U形两竖边的相向侧设置减振器。

所述减振系统包括四个呈矩阵分布的减振器，该矩阵的横向中心线、所述俯仰内框轴系的回转中心线以及俯仰外轴系的回转中心线重合。

所述方位轴系包括双向推力角接触球轴承，所述双向推力角接触球轴承外圈嵌入固定在转动座的下端，所述双向推力角接触球轴承的内圈套置固定在减振器支架上端设置的立轴上。

所述俯仰外轴系包括关于俯仰总成质心对称设置的第二双向推力角接触球轴承和深沟球轴承，所述第二双向推力角接触球轴承的外圈与方位支架一内侧壁连接固定，所述第二双向推力角接触球轴承的内圈套置固定在俯仰中框一端外侧设置的横轴上，所述深沟球轴承的外圈与减振器支架的另一内侧壁连接固定，所述述深沟球轴承的内圈套置固定在俯仰中框另一端外侧设置的横轴上。

所述减振器为空气阻尼减振器。

所述俯仰外框、俯仰中框或俯仰内框为矩形框或O形框。

采用本实用新型，有益效果如下，光电吊舱设计为四框四轴系，即方位轴系，俯仰外轴系，俯仰中框轴系、俯仰内框轴系，减振器设计安装在俯仰外轴系外端，使光电吊舱减振结构的体积尺寸小。所述减振系统的支承中心与所述俯仰总成的质心重合，形成独特的解耦设计结构，解耦的目的是使各振动相对独立或分离，可能产生共振的频率比存在耦合时要小，特别在激振能量较大的方位支架两侧向上进行解耦，在高频振动的环境中，可有效的控制耦合角振动的发生，提高平台稳定精度。载体在起飞、降落、各种气动力以及发动机传来的强烈的振动产生的能量通过减振器消除后才传递到俯仰球，振动能量大部分耗散后，振动再传递到光电平台，减振效果好，保证了作业精度。

本实用新型公开了一种四框四轴系光电吊舱减振结构，它从结构硬件方面来减小振动角位移，它结构简单、体积尺寸小、结构强度高、隔振性能优良、光电平台稳定精度高、适用于批量生产。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图中，100为转动座，200为俯仰总成，210为方位支架，211为第二开口，220为俯仰外框，230为俯仰中框，240为俯仰内框，250为光电平台，300为减振器支架，310为第一开口，400为减振器，a为俯仰内框轴系，b为俯仰中框轴系，c为俯仰外轴系，d为方位轴系。

具体实施方式

参照附图，将详细描述本实用新型的具体实施方案。

参见图1，一种四框四轴系光电吊舱减振结构的一种实施例，四框四轴系光电吊舱减振结构包括转动座100、俯仰总成200，所述转动座100的下端通过方位轴系d转动连接一减振器支架300，所述方位轴系d的轴心线在竖直方向上延伸。所述方位轴系d包括双向推力角接触球轴承，所述双向推力角接触球轴承外圈嵌入固定在转动座100的下端，所述双向推力角接触球轴承的内圈套置固定在减振器支架300上端设置的立轴上，双向推力角接触球轴承可同时承受径向和轴向载荷的联合载荷，限制轴的两方面的轴向位移，能在较高的速度下稳定地工作，推力角接触球的轴承精度要比推力球轴承的精度高。所述减振器支架300的质心位于方位轴系d的轴心线上，采用这种结构能够使减振器支架300在旋转过程中满足动平衡要求。

所述减振器支架300在背向方位轴系d一侧设置朝下的第一开口310，所述第一开口310内设置由多个减振器400组成的减振系统，所述减振器400可为空气阻尼减振器400，空气阻尼减振器400是一种利用空气粘滞性的减振装置，其阻尼介质为空气，由于空气的压缩性较大，因此能承受较大位移。所述减振器支架300可呈U形或C形，本实施例中，所述减振器支架300呈U形，该U形的开口朝下，该U形的上横边与转动座100连接固定，U形两竖边的相向侧设置减振器400。所述第一开口310内设置关于方位轴系d轴心线对称减振器400，所述减振系统的支承中心位于方位轴系d的轴心线上，对称布置结构能够保证减振系统动平衡和静平衡稳定；本实施中，所述减振系统包括四个呈矩阵分布的减振器400，该矩阵的横向中心线、所述俯仰内框轴系a的回转中心线以及俯仰外轴系c的回转中心线重合。

所述俯仰总成200包括方位支架210、俯仰外框220、俯仰中框230、俯仰内框240、光电平台250，俯仰外框220、俯仰中框230或俯仰内框240可为矩形框或O形框。所述方位支架210设置朝下的第二开口211，所述第二开口211内通过俯仰外轴系c支承俯仰外框220，所述方位支架210可呈U形或C形，该U形的开口朝下，该U形两竖边的相向内侧通过俯仰外轴系c支承俯仰外框220，本实施例中，方位支架210呈U形，该U形的两竖边的外侧与减振器400的固定端连接。优选地，所述俯仰外轴系c包括关于俯仰总成200质心对称设置的第二双向推力角接触球轴承和深沟球轴承，所述第二双向推力角接触球轴承的外圈与方位支架210一内侧壁连接固定，所述第二双向推力角接触球轴承的内圈套置固定在俯仰中框230一端外侧设置的横轴上，所述深沟球轴承的外圈与减振器支架300的另一内侧壁连接固定，所述述深沟球轴承的内圈套置固定在俯仰中框230另一端外侧设置的横轴上。所述俯仰外框220通过俯仰中框轴系b支承俯仰中框230，俯仰中框轴系b包括双向推力角接触球轴承和深沟球轴承；所述俯仰中框230通过俯仰内框轴系a支承一俯仰内框240，俯仰内框轴系a包括双向推力角接触球轴承和深沟球轴承，所述俯仰内框240内安装光电平台250，所述俯仰内框轴系a的回转中心线与俯仰外轴系c的回转中心线平行或重合，俯仰中框轴系b的回转中心线与方位轴系d的回转中心线平行或重合，所述方位轴系d的回转中心线与俯仰外轴系c的回转中心线垂直。所述第一开口310内通过减振系统支承所述方位支架210，所述减振系统的支承中心与所述俯仰总成200的质心重合。

优选地，所述减振器支架300、方位支架210、俯仰外框220、俯仰中框230、俯仰内框240、光电平台250的质心重合，采用这种布置结构能够保证各零件的动平衡和静平衡稳定，还在高频振动的环境中，可有效的减轻各零件的振动耦合效应，提高稳定精度。

采用本实用新型进行数据采集时，转动座安装在飞行载体上，载体在起飞、降落、各种气动力以及发动机传来的强烈的振动产生的能量通过减振器400消除后才传递到俯仰球，振动能量大部分耗散后，振动再传递到光电平台250，减振效果好，保证了作业精度；所述减振系统的支承中心与所述俯仰总成200的质心重合，形成独特的解耦设计结构，解耦的目的是使各振动相对独立或分离，特别在激振能量大的方位支架210两侧方向上进行解耦，在高频振动的环境中，可有效的控制耦合角振动的发生，提高平台稳定精度。本实用新型，它结构简单、体积尺寸小、结构强度高、隔振性能优良、光电平台250稳定精度高、适用于批量生产。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种四框四轴系光电吊舱减振结构，其特征在于：包括转动座(100)、俯仰总成(200)，所述转动座(100)的下端通过方位轴系(d)转动连接一减振器支架(300)，所述方位轴系(d)的轴心线在竖直方向上延伸，所述减振器支架(300)的质心位于方位轴系(d)的轴心线上，所述减振器支架(300)在背向方位轴系(d)一侧设置朝下的第一开口(310)，所述第一开口(310)内设置由多个减振器(400)组成的减振系统，所述俯仰总成(200)包括方位支架(210)、俯仰外框(220)、俯仰中框(230)、俯仰内框(240)、光电平台(250)，所述方位支架(210)设置朝下的第二开口(211)，所述第二开口(211)内通过俯仰外轴系(c)支承俯仰外框(220)，所述俯仰外框(220)通过俯仰中框轴系(b)支承俯仰中框(230)，所述俯仰中框(230)通过俯仰内框轴系(a)支承一俯仰内框(240)，所述俯仰内框(240)内安装光电平台(250)，所述俯仰内框轴系(a)的回转中心线与俯仰外轴系(c)的回转中心线平行或重合，俯仰中框轴系(b)的回转中心线与方位轴系(d)的回转中心线平行或重合，所述方位轴系(d)的回转中心线与俯仰外轴系(c)的回转中心线垂直，所述第一开口(310)内通过减振系统支承所述方位支架(210)，所述减振系统的支承中心与所述俯仰总成(200)的质心重合。

2.根据权利要求1所述的一种四框四轴系光电吊舱减振结构，其特征在于：所述第一开口(310)内设置关于方位轴系(d)轴心线对称减振器(400)，所述减振系统的支承中心位于方位轴系(d)的轴心线上。

3.根据权利要求1-2任一所述的一种四框四轴系光电吊舱减振结构，其特征在于：所述减振器支架(300)、方位支架(210)、俯仰外框(220)、俯仰中框(230)、俯仰内框(240)、光电平台(250)的质心重合。

4.根据权利要求1所述的一种四框四轴系光电吊舱减振结构，其特征在于：所述方位支架(210)呈U形，该U形的开口朝下，该U形两竖边的相向内侧通过俯仰外轴系(c)支承俯仰外框(220)，该U形的两竖边的外侧与减振器(400)的固定端连接。

5.根据权利要求1所述的一种四框四轴系光电吊舱减振结构，其特征在于：所述减振器支架(300)呈U形，该U形的开口朝下，该U形的上横边与转动座(100)连接固定，U形两竖边的相向侧设置减振器(400)。

6.根据权利要求1所述的一种四框四轴系光电吊舱减振结构，其特征在于：所述减振系统包括四个呈矩阵分布的减振器(400)，该矩阵的横向中心线、所述俯仰内框轴系(a)的回转中心线以及俯仰外轴系(c)的回转中心线重合。

7.根据权利要求1所述的一种四框四轴系光电吊舱减振结构，其特征在于：所述方位轴系(d)包括双向推力角接触球轴承，所述双向推力角接触球轴承外圈嵌入固定在转动座(100)的下端，所述双向推力角接触球轴承的内圈套置固定在减振器支架(300)上端设置的立轴上。

8.根据权利要求1所述的一种四框四轴系光电吊舱减振结构，其特征在于：所述俯仰外轴系(c)包括关于俯仰总成(200)质心对称设置的第二双向推力角接触球轴承和深沟球轴承，所述第二双向推力角接触球轴承的外圈与方位支架(210)一内侧壁连接固定，所述第二双向推力角接触球轴承的内圈套置固定在俯仰中框(230)一端外侧设置的横轴上，所述深沟球轴承的外圈与减振器支架(300)的另一内侧壁连接固定，所述述深沟球轴承的内圈套置固定在俯仰中框(230)另一端外侧设置的横轴上。

9.根据权利要求1所述的一种四框四轴系光电吊舱减振结构，其特征在于：所述减振器(400)为空气阻尼减振器(400)。

10.根据权利要求1所述的一种四框四轴系光电吊舱减振结构，其特征在于：所述俯仰外框(220)、俯仰中框(230)或俯仰内框(240)为矩形框或O形框。

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