RU2245470C2 - Способ защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2245470C2 RU2245470C2 RU2003104502/11A RU2003104502A RU2245470C2 RU 2245470 C2 RU2245470 C2 RU 2245470C2 RU 2003104502/11 A RU2003104502/11 A RU 2003104502/11A RU 2003104502 A RU2003104502 A RU 2003104502A RU 2245470 C2 RU2245470 C2 RU 2245470C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- pneumoelastic
- pendulum
- elements
- accelerometers
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области систем защиты от резонансных колебаний, в частности подвешенных аэростатных платформ с вращающимися антеннами радиолокационных станций. Устройство включает установку враспор пневмоупругих элементов в виде резинокордных оболочек, образующих пневмопривод двойного действия, и систему автоматической регулировки частоты собственных колебаний маятниковой подвески путем изменения давления в рабочих камерах пневмопривода двойного действия. Система снабжена блоком управления, вход которого через шину данных блока аналого-цифровых преобразователей подключен к выходам блока аналого-цифровых преобразователей акселерометров и датчиков давления. Акселерометры установлены в точке подвеса жесткого маятника и узлах соединения пневмоупругих элементов с несущей конструкцией транспортного средства. Датчики давления связаны с рабочими камерами пневмоупругих элементов. Выход блока управления через шину выходных данных подключен к входу блока цифро-аналоговых преобразователей, выходы которого подключены соответственно ко входам последовательно соединенных усилителей мощности, электромеханических преобразователей и пневмораспределительных устройств. Способ характеризуется использованием указанного устройства. Технический результат - повышение точности угловой стабилизации. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области подвесных систем высокоточной угловой стабилизации и может быть использовано для защиты маятниковых подвесок от резонансных колебаний в устройствах угловой стабилизации подвешенных аэростатных платформ с вращающимися антеннами радиолокационных станций, а также в подвесках подъемно-транспортных устройств, предназначенных для работы с объектами (грузами) повышенной опасности и при проведении высокоточных монтажных работ в труднодоступных местах, например, с помощью вертолетов или высотных кранов.
Известна маятниковая подвеска устройства угловой стабилизации подвешенного объекта на транспортном средстве с установленными враспор пневмоупругими элементами в виде резинокордных оболочек, образующих пневмопривод двойного действия, обеспечивающий угловую стабилизацию платформы с вращающейся антенной радиолокационной станции и ее защиту от высокочастотной вибрации, возникающей под действием внешних возмущающих факторов в процессе эксплуатации (Патент Российской Федерации №2181683, МПК 7 B 64 D 47/00, 2000 г. на изобретение “Устройство угловой стабилизации подвешенного объекта на транспортном средстве” - прототип. Опубл. в Бюл. №12, 27.04.2002).
Указанное техническое решение имеет следующий недостаток: из-за фиксированного давления сжатого газа в рабочих камерах пневмопривода двойного действия их жесткость и, соответственно, частота собственных колебаний подвески также имеют фиксированное значение. В результате возникает опасность совпадения частоты возбуждений от действующих на подвеску в процессе эксплуатации внешних и внутренних возмущающих факторов с ее собственной частотой, что неизбежно приведет к возникновению резонансных колебаний, способных вывести систему из устойчивого состояния и снизить точность угловой стабилизации подвешенной платформы с вращающейся антенной радиолокационной станции в процессе эксплуатации, а также к возможным механическим повреждениям несущей конструкции и выходу системы из строя.
Известен способ изменения собственной частоты пневмомеханического возбудителя 1 пневмомеханической виброзащитной системы с пневматическим возбудителем (силовым цилиндром) двойного действия, способной одновременно обеспечивать позиционирование изолируемого объекта 8 относительно жесткого неподвижного корпуса пневмомеханического возбудителя 1 (Фролов К.В., Фурман Ф.А. Прикладная теория виброзащитных систем. - М.: Машиностроение, 1980, с.148-149, рис. 69). Способ реализуется за счет открытия и закрытия клапанов дросселей 6, связывающих полости пневмомеханического возбудителя 1 с дополнительными емкостями 7, что позволяет дискретно изменять собственную частоту системы и обеспечивать ее защиту от внешних воздействий на резонансной частоте.
Указанный способ имеет следующие недостатки:
1) наличие дополнительных камер 7 приводит к увеличению габаритно-массовых характеристик системы, что в ряде случаев неприемлемо;
2) подключение с помощью дросселей 6 дополнительных камер 7 (или их отключение) приводит к резким изменениям жесткости системы, что способствует появлению неустойчивости в ее работе; увеличение количества дополнительных камер 7 для обеспечения плавного изменения жесткости системы неизбежно приведет к возрастанию ее габаритно-массовых характеристик и снижению надежности работы, что в ряде случаев неприемлемо;
3) для надежной защиты системы от резонансных колебаний необходимо, чтобы частота собственных колебаний системы отличалась от частоты возбуждения на 1-2 Гц; в то же время известно, что квадрат частоты собственных колебаний пневмовозбудителя 1, определяющей частоту собственных колебаний системы, прямо пропорционален его жесткости, которая в свою очередь обратно пропорциональна объему его рабочих камер (Синев А.В., Соловьев B.C. Повышение внутреннего демпфирования пневматических пружин систем виброизоляции введением элементов отрицательной жесткости//Проблемы машиностроения и надежности машин, 1995, №3, с.27-28); таким образом, для изменения собственной частоты системы на 1 Гц, например с 3 до 2 Гц, требуется увеличение объема каждой из дополнительных камер 7 в 1,52=2,25 раза, соответственно при изменении собственной частоты системы с 3 до 1 Гц объем каждой из дополнительных камер 7 должен быть увеличен в 4 раза, что ведет к резкому увеличению габаритно-массовых характеристик системы и в ряде случаев неприемлемо.
Следует также отметить, что увеличение габаритно-массовых характеристик маятниковой подвески в случае применения указанного выше способа неизбежно приведет либо к снижению точности угловой стабилизации подвешенного объекта (особенно в случае углового отклонения оси подвеса маятника от вертикальной оси), либо к необходимости увеличения жесткости пневмомеханического возбудителя двойного действия и, как следствие, к увеличению габаритно-массовых характеристик маятниковой подвески в целом.
Техническим результатом изобретения является повышение точности угловой стабилизации подвешенного объекта, обеспечение его защиты от резонансных колебаний в процессе эксплуатации, повышение надежности и снижение габаритно-массовых характеристик маятниковой подвески.
Это достигается тем, что в способе защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний, включающем установку враспор пневмоупругих элементов в виде резинокордных оболочек, образующих пневмопривод двойного действия, в процессе эксплуатации подвески автоматически регулируют частоты ее собственных колебаний, при этом контролируют частоты возбуждений от действия на упомянутую подвеску внешних и внутренних возмущающих факторов, сравнивают с собственной частотой подвески и при их критическом сближении изменяют жесткость установленных враспор пневмоупругих элементов и, как следствие, собственную частоту подвески путем согласованного увеличения или уменьшения давления сжатого газа в их рабочих камерах из резинокордных оболочек, определяемого из следующих зависимостей:
P=[mIV(4π2Iλ2-g)]/2nS2a2 - для случая, когда изменения объема пневмоупругого элемента малы относительно начального объема,
где m - масса системы, кг;
I - расстояние от центра тяжести маятниковой подвески до оси вращения, м;
V - начальный объем пневмоупругого элемента, м3;
λ - частота собственных колебаний маятниковой подвески, Гц;
g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
n - показатель политропы (1≤n≤1,4; для низких и инфранизких частот (до 1,5 Гц) n=1, а свыше 1,5 Гц - n=1,4);
S - площадь поршня пневмоупругого элемента, м;
а - расстояние от оси вращения маятниковой подвески до точек крепления к ней установленных враспор пневмоупругих элементов, м;
P=[m(4π2Iλ2-g)+2a2P0(∂S/∂|δ=0)]/2a2[nS2+V(∂S/∂|δ=0)] - для случаев, когда площадь пневмоупругого элемента изменяется при перемещении δ,
где P0 - атмосферное давление, Па;
δ - перемещение пневмоупругого элемента, м.
При этом в устройстве для осуществления указанного способа, содержащем маятниковую подвеску в виде одностепенного жесткого маятника с платформой, точка подвеса которого шарнирно связана с несущей конструкцией транспортного средства, а другой конец шарнирно прикреплен к узлу соединения шарнирно установленных враспор относительно несущей конструкции транспортного средства пневмоупругих элементов, образующих пневмопривод двойного действия следящей системы пневмоавтоматики с источником сжатого газа и датчиком давления, система пневмоавтоматики снабжена блоком управления, вход которого через шину данных блока аналого-цифровых преобразователей подключен к выходам блока аналого-цифровых преобразователей акселерометров и датчиков давления, при этом акселерометры установлены в точке подвеса жесткого маятника и в узлах соединения пневмоупругих элементов с несущей конструкций транспортного средства, а датчики давления связаны с рабочими камерами пневмоупругих элементов, выход блока управления через шину выходных данных подключен ко входу блока цифро-аналоговых преобразователей, выходы которого подключены соответственно ко входам последовательно соединенных усилителей мощности, электромеханических преобразователей и пневмораспредилительных устройств.
На чертеже изображена функциональная схема одностепенной маятниковой подвески устройства угловой стабилизации с защищаемым объектом, устанавливаемого на транспортном средстве.
Защита объекта, установленного на маятниковой подвеске, от резонансных колебаний, вызываемых действием на подвеску в процессе эксплуатации внешних и внутренних возмущающих факторов, реализована следующим образом.
Маятниковая подвеска представляет собой одностепенной жесткий маятник 1 с платформой 2, один конец которого шарнирно прикреплен к несущей конструкции транспортного средства 3, а другой - к шарнирно установленным враспор относительно несущей конструкции транспортного средства 3 пневмоупругим элементам 4, каждый из которых связан через пневмопроводы с соответствующим пневмораспределительным устройством 5, соединенным с источником сжатого газа, например, ресивером 6 компрессора 7 и атмосферой с одной стороны и с электромеханическим преобразователем 8 - с другой.
В точке подвеса жесткого маятника 1 и в узлах соединения пневмоупругих элементов 4 с несущей конструкцией транспортного средства 3 установлены акселерометры 9, выходы которых подключены через блок аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 10 ко входу блока управления (БУ) 11. Выход БУ 11 через шину выходных данных подключен ко входу блока цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) 12, выходы которого подключены соответственно ко входам последовательно соединенных усилителей мощности 13, электромеханических преобразователей 8 и пневмораспредилительных устройств 5. При этом рабочие камеры пневмоупругих элементов 4 связаны с датчиками давления 14, выходы которых подключены к соответствующим входам блока АЦП 10.
Работает устройство защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний в условиях эксплуатации следующим образом.
В процессе эксплуатации установленной на транспортном средстве 3 маятниковой подвески в виде жесткого маятника 1 и платформы 2 с защищаемым объектом (на чертеже условно не показан) с помощью акселерометров 9 осуществляется непрерывный контроль характеристик возбуждающих частот от действия на упомянутую подвеску внешних и внутренних возмущающих факторов. При этом сигналы от акселерометров 9 поступают через блок АЦП 10 в БУ 11, где после их обработки производится сравнение характеристик возбуждающих частот с собственной частотой подвески. В случае их критического сближения в БУ 11 вырабатываются управляющие сигналы, которые через блок ЦАП 12 и усилители мощности 13 поступают на исполнительные органы - электромеханические преобразователи 8, связанные с пневмораспределительными устройствами 5. В зависимости от необходимости повышения или понижения собственной частоты подвески производится соответственно повышение или понижение жесткости пневмоупругих элементов 4 за счет соединения их рабочих камер при помощи пневмораспределительных устройств 5 с атмосферой или с источником сжатого газа - ресивером 6, в котором компрессором 7 поддерживается необходимый уровень давления. При этом связь давления в рабочих камерах пневмоупругих элементов 4 с параметрами маятниковой подвески осуществляется по приведенным выше формулам, выведенным из известных формул, связывающих частоту собственных колебаний жесткого маятника с установленными враспор упругими элементами с его массой, геометрическими параметрами и жесткостью упругих элементов, с одной стороны (Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический. Под ред. д.т.н., проф. А.А.Уманского. Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам. М.: 1960. С.965-996, табл. 22.24, схема на стр. 967), и жесткость пневмоупругих элементов 4, выполненных, например, в виде резинокордных оболочек с давлением в рабочих камерах и их геометрическими параметрами с учетом показателя политропы (Синев А.В., Соловьев B.C. Повышение внутреннего демпфирования пневматических пружин систем виброизоляции введением элементов отрицательной жесткости//Проблемы машиностроения и надежности машин, 1995, №3, с.27-28).
Проиллюстрируем зависимость собственной частоты маятниковой подвески от давления в рабочих камерах пневмоупругих элементах при следующих их параметрах:
m=100 кг - масса системы,
I=0,5 м - расстояние от центра тяжести маятниковой подвески до оси вращения;
V=0,01 м3 - начальный объем пневмоупругого элемента;
g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
n=1,4 - показатель политропы (1≤n≤1,4; для низких и инфранизких частот (до 1,5 Гц) n=1, а свыше 1,5 Гц - n=1,4);
S=0,018 м2 - площадь поршня пневмоупругого элемента;
а=1 м - расстояние от оси вращения маятниковой подвески до точек крепления к ней установленных враспор пневмоупругих элементов.
При λ=1 Гц (частота собственных колебаний маятниковой подвески, Гц) Р=0,612 атм=61,2 кПа.
При λ=2 Гц P=4,071 атм=407,1 кПа.
При λ=3 Гц Р=9,836 атм=983,6 кПа.
Предлагаемые способ и устройство позволят обеспечить защиту подвешенного объекта от резонансных колебаний в процессе эксплуатации и, как следствие, повысить точность угловой стабилизации, а также повысить надежности и упростить конструкцию и снизить габаритно-массовые характеристики маятниковой подвески.
Claims (2)
1. Способ защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний, включающий установку враспор пневмоупругих элементов в виде резинокордных оболочек, образующих пневмопривод двойного действия, отличающийся тем, что в процессе эксплуатации подвески автоматически плавно регулируют частоты ее собственных колебаний, при этом контролируют частоты возбуждений от действия на упомянутую подвеску внешних и внутренних возмущающих факторов, сравнивают с собственной частотой подвески и при их критическом сближении изменяют жесткость установленных враспор пневмоупругих элементов и, как следствие, собственную частоту подвески путем согласованного увеличения или уменьшения давления сжатого газа в их рабочих камерах из резинокордных оболочек, определяемого из следующих зависимостей:
P=[mIV(4π2Iλ2-g)]/2nS2a2 - для случая, когда изменения объема пневмоупругого элемента малы относительно начального объема, где
m - масса системы, кг;
I - расстояние от центра тяжести маятниковой подвески до оси вращения, м;
V - начальный объем пневмоупругого элемента, м3;
λ - частота собственных колебаний маятниковой подвески, Гц;
g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
n - показатель политропы (1≤n≤1,4; для низких и инфранизких частот до 1,5 Гц n=1, а свыше 1,5 Гц n=1,4);
S - площадь поршня пневмоупругого элемента, м2;
а - расстояние от оси вращения маятниковой подвески до точек крепления к ней установленных враспор пневмоупругих элементов, м;
P=[m(4π2Iλ2-g)+2a2P0(∂S/∂δ|δ=0)]/2a2[nS2+V(∂S/∂δ|δ=0)] - для случаев, когда площадь пневмоупругого элемента изменяется при перемещении δ,
где Р0 - атмосферное давление, Па;
δ - перемещение пневмоупругого элемента, м.
2. Устройство защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний, содержащее маятниковую подвеску в виде одностепенного жесткого маятника с платформой, точка подвеса которого шарнирно связана с несущей конструкцией транспортного средства, а другой конец шарнирно прикреплен к узлу соединения шарнирно установленных враспор относительно несущей конструкции транспортного средства пневмоупругих элементов, образующих пневмопривод двойного действия следящей системы пневмоавтоматики с источником сжатого газа и датчиком давления, отличающееся тем, что система пневмоавтоматики снабжена блоком управления, вход которого через шину данных блока аналого-цифровых преобразователей подключен к выходам блока аналого-цифровых преобразователей акселерометров и датчиков давления, при этом акселерометры установлены в точке подвеса жесткого маятника и в узлах соединения пневмоупругих элементов с несущей конструкции транспортного средства, а датчики давления связаны с рабочими камерами пневмоупругих элементов, выход блока управления через шину выходных данных подключен ко входу блока цифроаналоговых преобразователей, выходы которого подключены соответственно ко входам последовательно соединенных усилителей мощности, электромеханических преобразователей и пневмораспредилительных устройств.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003104502/11A RU2245470C2 (ru) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | Способ защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003104502/11A RU2245470C2 (ru) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | Способ защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003104502A RU2003104502A (ru) | 2004-08-27 |
| RU2245470C2 true RU2245470C2 (ru) | 2005-01-27 |
Family
ID=35139254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003104502/11A RU2245470C2 (ru) | 2003-02-17 | 2003-02-17 | Способ защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2245470C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645561C2 (ru) * | 2013-01-30 | 2018-02-21 | Вале С.А. | Пневматическая система подвески и виброзащиты, в которой применяются низкофрикционные тросовые демпферы |
| RU2654241C2 (ru) * | 2016-03-09 | 2018-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Динамический гаситель колебаний |
-
2003
- 2003-02-17 RU RU2003104502/11A patent/RU2245470C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645561C2 (ru) * | 2013-01-30 | 2018-02-21 | Вале С.А. | Пневматическая система подвески и виброзащиты, в которой применяются низкофрикционные тросовые демпферы |
| RU2654241C2 (ru) * | 2016-03-09 | 2018-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Динамический гаситель колебаний |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7461728B2 (en) | Active vibration damping system | |
| US20050103738A1 (en) | Systems and methods for sway control | |
| JPH05501441A (ja) | 振動絶縁システム | |
| CN111398633A (zh) | 一种高精度加速度传感器本底噪声的测试装置及测试方法 | |
| WO1998044275A9 (en) | Active dual reaction mass absorber for vibration control | |
| CN107728472A (zh) | 一种基于单加速度计的快反镜扰动观测补偿控制方法 | |
| ITPI20070036A1 (it) | Microgravimetro per prospezioni geofisiche | |
| RU2245470C2 (ru) | Способ защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний и устройство для его осуществления | |
| Barone et al. | The UNISA folded pendulum: A very versatile class of low frequency high sensitive sensors | |
| US11708936B2 (en) | Method and apparatus for isolating a vibration of a positioning device | |
| CN110849365A (zh) | 一种捷联惯导系统的惯性组件 | |
| Long et al. | Design of smart machinery installations to reduce transmitted vibrations by adaptive modification of internal forces | |
| CN112963480A (zh) | 一种机抖激光陀螺惯性导航系统的可控减振装置及方法 | |
| Kjelland | Offshore wind turbine access using knuckle boom cranes | |
| Loveday | A coupled electromechanical model of an imperfect piezoelectric vibrating cylinder gyroscope | |
| RU2003104502A (ru) | Способ защиты объекта на маятниковой подвеске от резонансных колебаний и устройство для его осуществления | |
| Varadan et al. | Integration of interdigital transducers, MEMS, and antennas for smart structures | |
| RU2604250C2 (ru) | Способ и устройство для динамического гашения колебаний | |
| EP0603173B1 (en) | Vibration absorbing structures for heavy construction purposes | |
| JPH0495792A (ja) | アンテナ装置 | |
| US8619262B2 (en) | Device and method for vibrating a solid amplification member within a gyrolaser | |
| RU2161109C1 (ru) | Способ подавления помех от колебаний упругой конструкции космической трансформируемой антенны в процессе эксплуатации и устройство для его осуществления | |
| JPS62155347A (ja) | アクテイブ防振支持装置 | |
| CN114776756B (zh) | 一种关于高精密仪器的主被动宽频隔振系统 | |
| CN218865114U (zh) | 一种基于动力吸振器原理的激光陀螺抖动吸收装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080218 |