RU2496710C2

RU2496710C2 - Method of spatial orientation-installation of bearing cargo platform

Info

Publication number: RU2496710C2
Application number: RU2011127561/11A
Authority: RU
Inventors: Валерий Валентинович Артемов; Николай Сергеевич Говоров; Сергей Николаевич Говоров; Алексей Валерьевич Красноперов; Юрий Валентинович Молокин; Виктор Юрьевич Савельев; Денис Александрович Чурзин
Original assignee: Николай Сергеевич Говоров
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2013-10-27
Also published as: RU2011127561A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to elevators, particularly, to their control systems. Proposed method comprises primary and final installation. In repeated installation after setting the jack moving part displacement speed, jack operation time is calculated as relationship between required amount of motion of jack moving part to jack preset speed. Jack moving part displacement speed is calculated as relationship between calculated required time and jack operation time. Time count is started to activate all jacks except for reference jack on setting jack moving part calculated speed. After count time from its start elapsed, all jacks are stopped.

EFFECT: reliable horizontal installation of platform.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам пространственной ориентации-установки по заданным значениям угла тангажа и угла крена грузовых платформ с размещенным на ней технологическим оборудованием различного назначения. Изобретение может найти применение для ориентации-установки платформ, несущих на себе, например, буровое горное оборудование, в частности для горизонтирования таких платформ. Областью применения изобретения могут быть также объекты военной техники, включающие в свой состав передвижные платформы, несущие на себе антенны радиолокаторов или пусковые ракетные установки.The invention relates to spatial orientation systems-installation according to the given values of the pitch angle and the angle of heel of the loading platforms with technological equipment for various purposes placed on it. The invention may find application for the orientation-installation of platforms bearing, for example, drilling mining equipment, in particular for leveling such platforms. The scope of the invention can also be objects of military equipment, including mobile platforms, supporting radar antennas or rocket launchers.

Известно техническое решение по патенту на группу изобретений RU №2196893 от 2003.01.20 г. (п.1 формулы). Техническим результатом данного аналога является обеспечение требуемой точности и оперативности горизонтирования несущей платформы с буровым агрегатом и установка бурового агрегата в максимально устойчивое положение после горизонтирования. Для этого самоходную буровую установку с несущей платформой и расположенным на ней буровым агрегатом, находящимся в транспортном положении, выводят на предварительно размеченную рабочую площадку на местности и приступают к подготовке по выполнению основных технологических операций, заключающейся в том, что определяют положение бурового агрегата относительно рабочей площадки для установки его в рабочее положение, выдвигают по меньшей мере три гидравлических домкрата до соприкосновения с грунтом, несущую платформу с расположенным на ней буровым агрегатом устанавливают в горизонтальное положение в двух плоскостях по осям Х и Y и/или располагают бурильный агрегат вертикально или под определенным углом к оси Y. Включают гидравлические домкраты и осуществляют предварительное выдвижение всех гидравлических домкратов до соприкосновения с грунтом. Осуществляют давление на все гидравлические домкраты, равное или близкое к весу бурового агрегата, последовательно включают гидравлические домкраты и осуществляют кратковременное выдвижение гидравлических домкратов для гарантированного вывешивания бурового агрегата на гидравлических домкратах, формируют команду на автоматическое горизонтирование бурового агрегата, сначала по оси X, а затем по оси Y. Анализируют положение несущей платформы с расположенным на ней буровым агрегатом по осям Х и Y, причем сначала анализируют положение по оси X, а затем по оси Y, используя результаты полученного анализа, корректируют положение бурового агрегата в процессе установки его в горизонтальное положение по осям Х и Y путем автоматического управления выдвижением гидравлических домкратов. Формируют команду на окончание горизонтирования, если в процессе коррекции достигнуто одновременно горизонтирование по осям Х и Y несущей платформы и бурового агрегата. Если же в процессе коррекции не достигнуто горизонтирование по осям Х и Y несущей платформы и бурового агрегата, то формируют команду на повторение цикла горизонтирования, начиная с начала анализа положения несущей платформы с буровым агрегатом по оси Х.Known technical solution for the patent for the group of inventions RU No. 2196893 from 2003.01.20, (claim 1 of the formula). The technical result of this analogue is to provide the required accuracy and efficiency of leveling the carrier platform with the drilling unit and installing the drilling unit in the most stable position after leveling. To do this, a self-propelled drilling rig with a supporting platform and a drilling unit located on it, located in a transport position, is brought to a pre-marked working platform on the ground and proceed with the preparation for the basic technological operations, which consists in determining the position of the drilling unit relative to the working platform to install it in the working position, at least three hydraulic jacks are extended until they come into contact with the ground, carrying a platform with the drilling unit is installed in a horizontal position in two planes along the X and Y axes and / or the drilling unit is positioned vertically or at a certain angle to the Y axis. The hydraulic jacks are turned on and all hydraulic jacks are preliminarily extended until they come into contact with the ground. Pressurize all hydraulic jacks equal to or close to the weight of the drilling unit, turn on the hydraulic jacks and briefly extend the hydraulic jacks to ensure that the drilling unit hangs on the hydraulic jacks, form a command to automatically level the drilling unit, first along the X axis, and then along the X axis Y axis. Analyze the position of the carrier platform with the drilling unit located on it along the X and Y axes, and first analyze the position along X axis, and then along the Y axis, using the results of the analysis obtained, adjust the position of the drilling unit in the process of installing it in a horizontal position along the X and Y axes by automatically controlling the extension of the hydraulic jacks. A team is formed to end the leveling, if during the correction process, horizontal leveling along the X and Y axes of the supporting platform and the drilling unit is achieved. If, during the correction process, horizontal alignment along the X and Y axes of the supporting platform and the drilling unit is not achieved, then a team is formed to repeat the leveling cycle, starting from the beginning of the analysis of the position of the supporting platform with the drilling unit along the X axis.

Основным недостатком данного способа-аналога является неизбежность многократного повторения цикла горизонтирования, что связано с перекрестными связями, т.е. с влиянием каждого из задействованных домкратов на каждый из контролируемых параметров горизонтирования (по Х и по Y). Этот эффект будет проявляться даже при трех опорных домкратах - минимальном их количестве. Применение же многодомкратной опорной системы (более четырех домкратов) в данном способе вообще оказывается чрезвычайно затруднительным по указанной выше причине.The main disadvantage of this analogue method is the inevitability of repeated repetition of the leveling cycle, which is associated with cross-linking, i.e. with the influence of each of the involved jacks on each of the controlled leveling parameters (X and Y). This effect will be manifested even with three support jacks - their minimum number. The use of a multiple support system (more than four jacks) in this method is generally extremely difficult for the reason indicated above.

Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемого способа, совпадающим с ним по значительному количеству существенных признаков, является техническое решение по патенту на группу изобретений RU №2367762 от 20.09.2009 г. (п.1 формулы). Способ-прототип состоит из следующих операций: платформу предварительно устанавливают на рабочей площадке, после чего приводят одновременно в действие с одинаковой скоростью домкраты в количестве не менее четырех, присоединенные к платформе в ее периферийных зонах. В процессе действия домкратов непрерывно контролируют развиваемое каждым из них усилие, определяя момент упора с определенным одинаковым усилием подвижной части каждого из домкратов в грунт рабочей площадки. В этот момент действие соответствующего домкрата останавливают. После остановки и упора всех домкратов в грунт с заданным усилием домкраты опять одновременно приводят в действие с одинаковой скоростью, причем, так же осуществляют контроль усилия упора каждого домкрата. По мере действия домкратов, вычисляют суммарное усилие всех домкратов. При достижении суммарным усилием всех домкратов заданной величины, составляющей определенную долю от веса платформы, останавливают действие всех домкратов, что завершает первичную установку. Далее определяют достигнутые в первичной установке параметры ориентации-установки, а именно угол крена и угол тангажа платформы. По знакам разности между необходимыми значениями углов тангажа и крена и достигнутыми в результате первичной установки значениями углов тангажа и крена определяют опорный домкрат - домкрат, которому необходимо нулевое перемещение подвижной части до необходимого положения ориентации объекта, и скоростной домкрат-домкрат, которому необходимо максимальное перемещение подвижной части до необходимого положения ориентации объекта; вычисляют перемещения для подвижной части каждого домкрата, потребные для достижения заданных значений угла крена и угла тангажа платформы, при условии неподвижности подвижной части опорного домкрата, потребное перемещение которой задается нулевым; задают значение скорости перемещения подвижной части скоростного домкрата; вычисляют скорость перемещения подвижной части каждого домкрата по формуле произведения величины заданной скорости перемещения подвижной части скоростного домкрата на отношение рассчитанного для данного домкрата потребного перемещения к потребному перемещению скоростного домкрата; приводят в действие все домкраты, кроме опорного, задавая движению подвижной части каждого домкрата вычисленную для нее скорость, при достижении подвижной частью каждого домкрата вычисленного для нее значения перемещения, ее движение (действие домкрата) останавливают. Далее определяют достигнутые разности заданных и достигнутых значений соответственно угла тангажа и угла крена и сравнивают эти разности с величиной допуска по каждому из указанных углов. При удовлетворительных результатах сравнения положение домкратов фиксируют; при неудовлетворительных результатах осуществляют повторный цикл действий, следующих за первичной установкой.The closest analogue (prototype) of the proposed method, which coincides with it in a significant number of essential features, is the technical solution for the patent for the group of inventions RU No. 2367762 of 09/20/2009 (claim 1 of the formula). The prototype method consists of the following operations: the platform is pre-installed on the working platform, and then at the same time, the jacks are driven at the same speed in an amount of at least four, attached to the platform in its peripheral zones. During the operation of the jacks, the force developed by each of them is continuously monitored, determining the stop point with a certain equal force of the moving part of each of the jacks in the ground of the working platform. At this point, the action of the corresponding jack is stopped. After stopping and stopping all the jacks in the ground with a given force, the jacks again simultaneously operate at the same speed, moreover, the stop force of each jack is also monitored. As the jacks act, the total force of all the jacks is calculated. When the total effort of all the jacks reaches a predetermined value that is a certain fraction of the platform weight, the action of all the jacks is stopped, which completes the initial installation. Next, the orientation-installation parameters achieved in the primary installation are determined, namely, the roll angle and the pitch angle of the platform. The signs of the difference between the required values of the pitch and roll angles and the pitch and roll angles achieved as a result of the initial installation determine the support jack - a jack that needs zero movement of the moving part to the desired position of the object orientation, and a speed jack that needs maximum movement of the movable parts to the required position of the orientation of the object; calculate the displacement for the movable part of each jack, the required to achieve the set values of the angle of heel and pitch angle of the platform, provided that the movable part of the support jack, the required movement of which is set to zero; set the speed of the moving part of the speed jack; calculate the moving speed of the moving part of each jack according to the product of the value of the specified moving speed of the moving part of the speed jack by the ratio of the required movement calculated for the given jack to the required movement of the speed jack; they drive all the jacks except the support one, setting the speed calculated for it to the movement of the moving part of each jack, when the moving part of each jack reaches the displacement value calculated for it, its movement (action of the jack) is stopped. Next, the achieved differences between the set and the achieved values, respectively, of the pitch angle and roll angle are determined, and these differences are compared with the tolerance value for each of the indicated angles. With satisfactory comparison results, the position of the jacks is fixed; if the results are unsatisfactory, a second cycle of actions following the initial installation is carried out.

Способ-прототип осуществляется в два этапа, включающие первичную и окончательную установку, причем в процессе первичной установки управление электроприводами домкратов осуществляется в функции нагрузки, а в процессе окончательной установки - в функции пути (в терминах дисциплины «автоматизированный электропривод»). Достаточно широкое функциональное обобщение способа-прототипа не охватывает при этом возможности управления электроприводами домкратов в функции времени. Следствием этого обстоятельства является значительная стоимость устройств, реализующих способ-прототип и их недостаточная надежность, поскольку способ-прототип предусматривает применение дорогостоящих датчиков контроля положения подвижных частей домкратов, которые, учитывая большие перемещения этих частей (до метра и более), значительно снижают надежность всего устройства. Приемлемое решение достигается применением дорогостоящих (опять же) исполнительных синхронных электродвигателей с датчиками положения ротора.The prototype method is carried out in two stages, including the primary and final installation, and during the initial installation, the control of the electric drives of the jacks is carried out in the function of the load, and in the process of the final installation in the function of the path (in terms of the discipline "automated electric drive"). A sufficiently broad functional generalization of the prototype method does not cover the possibility of controlling the electric drives of the jacks as a function of time. The consequence of this circumstance is the significant cost of devices that implement the prototype method and their lack of reliability, since the prototype method involves the use of expensive sensors for monitoring the position of the moving parts of the jacks, which, given the large movements of these parts (up to a meter or more), significantly reduce the reliability of the entire device . An acceptable solution is achieved by using expensive (again) executive synchronous motors with rotor position sensors.

Целью изобретения «Способ пространственной ориентации-установки несущей грузовой платформы» является снижение стоимости и увеличение надежности систем пространственной ориентации-установки по углу тангажа и по углу крена грузовых платформ за счет того, что окончательная пространственная ориентация - установка несущей грузовой платформы осуществляется в функции времени, что и является непосредственным первичным техническим результатом патентуемого способа. Указанный технический результат позволяет применить в устройствах, реализующих способ, весьма надежные и недорогие асинхронные электродвигатели. Кроме того, из конструкции исключаются дорогостоящие датчики контроля положения подвижных частей домкратов (по количеству домкратов), которые так же значительно снижают надежность всего устройства.The aim of the invention, the “Method of spatial orientation-installation of the load-bearing platform” is to reduce the cost and increase the reliability of spatial orientation-installation systems in pitch and roll angle of the cargo platforms due to the fact that the final spatial orientation is the installation of the load-bearing platform as a function of time, which is the direct primary technical result of the patented method. The specified technical result allows the use in devices that implement the method, very reliable and inexpensive asynchronous motors. In addition, expensive sensors for monitoring the position of the moving parts of the jacks (by the number of jacks), which also significantly reduce the reliability of the entire device, are excluded from the design.

Патентуемый способ пространственной ориентации-установки несущей грузовой платформы включает первичную и окончательную установку, так же, как и способ-прототип. В процессе первичной установки платформу предварительно устанавливают на рабочей площадке, после чего приводят одновременно в действие с одинаковой скоростью домкраты, присоединенные к платформе в ее периферийных зонах, в количестве не менее четырех. В процессе действия домкратов, непрерывно измеряют развиваемое каждым из них усилие, определяя момент упора с определенным одинаковым усилием подвижной части каждого из домкратов в грунт рабочей площадки. В этот момент действие соответствующего домкрата останавливают. После остановки и упора всех домкратов в грунт с заданным усилием, домкраты повторно приводят одновременно в действие с одинаковой скоростью, причем, так же непрерывно измеряют усилие упора каждого домкрата. По мере действия домкратов, непрерывно вычисляют суммарное усилие всех домкратов. При достижении суммарным усилием всех домкратов заданной величины, составляющей определенную долю от веса платформы, останавливают действие всех домкратов, что завершает первичную установку. Далее осуществляют окончательную установку, в процессе которой измеряют достигнутые в первичной установке угол крена и угол тангажа платформы. По знакам разности соответственно между заданными значениями углов тангажа и крена и достигнутыми в результате первичной установки значениями углов тангажа и крена определяют опорный домкрат - домкрат, которому необходимо нулевое перемещение подвижной части до заданного положения ориентации платформы, и скоростной домкрат-домкрат, которому необходимо максимальное перемещение подвижной части до заданного положения ориентации платформы. Далее вычисляют перемещения для подвижной части каждого домкрата, потребные для достижения заданных значений угла крена и угла тангажа платформы, при условии неподвижности подвижной части опорного домкрата, потребное перемещение которой задается нулевым. Далее задают значение скорости перемещения подвижной части скоростного домкрата. Далее вычисляют время действия домкратов как отношение потребного перемещения подвижной части скоростного домкрата к его заданной скорости. Далее вычисляют скорость перемещения подвижной части каждого домкрата как отношение рассчитанного для данного домкрата потребного перемещения к времени действия домкратов. Далее начинают отсчет времени и одновременно приводят в действие все домкраты, кроме опорного, задавая движению подвижной части каждого домкрата вычисленную для нее скорость. Далее, по истечении времени действия домкратов с начала его отсчета, все домкраты останавливают. Далее вычисляют достигнутые разности заданных и достигнутых значений соответственно угла тангажа и угла крена и сравнивают модули этих разностей с величиной допуска по каждому из указанных углов. При удовлетворительных результатах сравнения положение домкратов фиксируют; при неудовлетворительных результатах осуществляют повторную окончательную установку.The patented method of spatial orientation-installation of a load-bearing platform includes a primary and final installation, as well as a prototype method. During the initial installation, the platform is pre-installed on the working platform, after which at least four jacks connected to the platform in its peripheral zones are simultaneously driven at the same speed. During the operation of the jacks, the force developed by each of them is continuously measured, determining the stop point with a certain equal force of the moving part of each of the jacks in the ground of the work platform. At this point, the action of the corresponding jack is stopped. After stopping and stopping all the jacks in the ground with a given force, the jacks are repeatedly powered simultaneously at the same speed, and the stop force of each jack is also continuously measured. As the jacks act, the total force of all the jacks is continuously calculated. When the total effort of all the jacks reaches a predetermined value that is a certain fraction of the platform weight, the action of all the jacks is stopped, which completes the initial installation. Next, the final installation is carried out, during which the angle of heel and the pitch angle of the platform achieved in the primary installation are measured. By the signs of the difference, respectively, between the set values of the pitch and roll angles and the pitch and roll angles achieved as a result of the initial installation, the support jack is determined - a jack that needs zero movement of the moving part to a predetermined orientation position of the platform, and a high-speed jack that needs maximum movement the movable part to a predetermined orientation position of the platform. Next, the displacements for the movable part of each jack are calculated, which are required to achieve the set values of the roll angle and pitch angle of the platform, provided that the movable part of the support jack is stationary, the required displacement of which is set to zero. Next, set the value of the speed of movement of the moving part of the speed jack. Next, the action time of the jacks is calculated as the ratio of the required movement of the moving part of the speed jack to its predetermined speed. Next, the moving speed of the moving part of each jack is calculated as the ratio of the required movement calculated for this jack to the duration of the jacks. Then, the countdown starts and simultaneously actuates all the jacks except the support one, setting the speed calculated for the movement of the moving part of each jack. Further, after the expiration of the validity of the jacks from the beginning of its countdown, all the jacks are stopped. Next, the achieved differences of the set and achieved values, respectively, of the pitch angle and roll angle are calculated, and the modules of these differences are compared with the tolerance value for each of the indicated angles. With satisfactory comparison results, the position of the jacks is fixed; if the results are unsatisfactory, a final final installation is carried out.

Обозначенная сущность изобретения связана с заявленным техническим результатом, следующим образом:The essence of the invention is associated with the claimed technical result, as follows:

1. В процессе окончательной установки перемещение подвижных частей домкратов не измеряется и не контролируется, в отличие от способа-прототипа, но измеряется и контролируется время их действия, которое составляет предварительно вычисленную и задаваемую величину, что и является признаком управления электроприводами домкратов «в функции времени». 1. During the final installation, the movement of the moving parts of the jacks is not measured and not controlled, in contrast to the prototype method, but the time of their action, which is a pre-calculated and set value, is measured and controlled, which is a sign of controlling the jacks' drives as a function of time ".

На Фиг.1 изображена геометрическая схема реализации способа пространственной ориентации-установки платформы несущей грузовой платформы с использованием четырех домкратов, применительно к частному случаю, когда заданные угол тангажа α_з=0 и угол крена β_з=0, т.е. осуществляется наиболее типичное действие - горизонтирование платформы.Figure 1 shows a geometric diagram of the implementation of the method of spatial orientation-installation of the platform of the load carrier platform using four jacks, as applied to the particular case when the given pitch angle α _s = 0 and roll angle β _s = 0, i.e. the most typical action is carried out - leveling the platform.

Способ ориентации-установки несущей грузовой платформы реализуется следующим образом (см. Фиг.1): платформу (1) предварительно устанавливают на рабочей площадке, после чего приводят одновременно в действие с одинаковой скоростью домкраты (2), (3), (4), (5), присоединенные к платформе в ее периферийных зонах. В процессе действия домкратов, непрерывно измеряют развиваемое каждым из них усилие, определяя момент упора с определенным одинаковым усилием подвижной части каждого из домкратов в грунт рабочей площадки. В этот момент действие соответствующего домкрата останавливают. Величина указанного усилия составляет порядка 10% от расчетной доли веса платформы, приходящейся на один домкрат системы, при условии равномерного распределения нагрузки на домкраты. Далее, после упора всех домкратов в грунт с одинаковым заданным усилием и их остановки, домкраты опять одновременно приводят в действие с одинаковой скоростью, причем, так же осуществляют непрерывное измерение усилия упора каждого домкрата. Одновременно с действием домкратов, непрерывно вычисляют суммарное усилие всех домкратов и при достижении этим усилием заданной величины, составляющей определенную долю (порядка 50%) от веса платформы, останавливают действие всех домкратов, что завершает первичную установку. Первичная установка обеспечивает надежный упор домкратов в грунт рабочей площадки, компенсацию естественных неровностей площадки и податливости ее грунта (проседание грунта под нагрузкой домкрата). Далее следует окончательная установка, которая состоит из следующих операций. Измеряют достигнутые в первичной установке угол крена и угол тангажа платформы. Далее вычисляют рассогласование ∆_α=(α_з-α_Т) между заданным α_з и достигнутым α_Т значениями углов тангажа, вычисляют рассогласование ∆_β=(β_з-β_Т) между заданным β_зи достигнутым β_Т значениями углов крена платформы. По знакам ∆_α и ∆_β определяют опорный домкрат - домкрат, которому необходимо нулевое перемещение подвижной части до заданного положения ориентации платформы, и скоростной домкрат-домкрат, которому необходимо максимальное перемещение подвижной части до заданного положения ориентации платформы. Всего возможно четыре сочетания знаков ∆_α и ∆_β. В ситуации, соответствующей расчетной схеме изображенной на Фиг.1, ∆_α и ∆_β отрицательны, что однозначно позволяет определить один домкрат (3), который обеспечивал бы, при дальнейшем своем действии одновременное увеличение ∆_α и ∆_β. Из этой же схемы однозначно определяется скоростной домкрат (5), который обеспечивал бы, при дальнейшем своем действии одновременное уменьшение ∆_α и ∆_β. В других ситуациях, например, когда ∆_α и ∆_β положительны, опорным домкратом будет домкрат (5), а скоростным - домкрат (3). Если ∆_α положительна, а ∆_β отрицательна, то опорным будет домкрат (4) а скоростным домкрат (2), соответственно, если ∆_α отрицательна, а ∆_β положительна, то опорным будет домкрат (2), а скоростным домкрат (4). Далее, решая геометрическую задачу (см. Фиг.1), вычисляют перемещения для подвижной части каждого домкрата Н_i, т.е. Н₂, Н₄, Н₅, потребные для достижения заданных значений угла тангажа α_з и угла крена β_з платформы, при условии неподвижности подвижной части опорного домкрата (3), потребное перемещение которой задается нулевым Н₃=0. Далее задают, сообразуясь с параметрами платформы (масса, габариты и т.п.), определенное значение скорости V₅, перемещения подвижной части скоростного домкрата (5). Далее вычисляют время действия домкратов Т, потребное для перемещения подвижной части скоростного домкрата (5) на величину Н₅ по формуле

. Далее вычисляют скорость V_i перемещения подвижной части каждого домкрата как отношение рассчитанного для данного домкрата потребного перемещения Н, к времени действия домкратов Т, т.е. по формуле

. Далее начинают отсчет времени и одновременно приводят в действие все домкраты, кроме опорного (3), задавая движению подвижной части каждого домкрата вычисленную для нее скорость V_i. Далее, по истечении времени Т от начала его отсчета, действие всех домкратов одновременно останавливают. При этом подвижной частью каждого домкрата достигается вычисленное для нее значение перемещения Н_i, т.к. скорости перемещения подвижных частей V_i домкратов заданы пропорционально их потребным перемещениям Н_i. Далее вычисляют контрольные рассогласования ∆_α и ∆_β. Далее сравнивают модули

и

соответственно с величинами допусков ε_α и ε_β ориентации-установки по углу тангажа α и углу крена β. Сравнение осуществляют операцией вычитания

и

. Результат вычитания со знаком «+» свидетельствует об удовлетворительной ориентации - установке платформы по данному углу, знак (-) - о неудовлетворительной. Далее, при удовлетворительных результатах сравнения, как по углу тангажа, так и по углу крена, положение домкратов фиксируют, а при неудовлетворительных результатах, хотя бы по одному из углов ориентации-установки (может иметь место при повышенной податливости грунта опорной площадки), далее осуществляют повторный цикл окончательной установки (все операции следующие за первичной установкой), вплоть до достижения удовлетворительных результатов.The orientation-installation method of the load carrier platform is implemented as follows (see Figure 1): the platform (1) is pre-installed on the work platform, and then the jacks (2), (3), (4) are simultaneously driven at the same speed, (5) attached to the platform in its peripheral zones. During the operation of the jacks, the force developed by each of them is continuously measured, determining the stop point with a certain equal force of the moving part of each of the jacks in the ground of the work platform. At this point, the action of the corresponding jack is stopped. The magnitude of the indicated effort is about 10% of the calculated fraction of the platform weight per one jack of the system, provided that the load on the jacks is evenly distributed. Further, after all the jacks stop in the ground with the same predetermined force and their stops, the jacks again simultaneously operate at the same speed, moreover, they continuously measure the stop force of each jack. Simultaneously with the action of the jacks, the total force of all the jacks is continuously calculated, and when this force reaches a predetermined value that is a certain fraction (about 50%) of the platform weight, the action of all jacks is stopped, which completes the initial installation. The primary installation provides a reliable emphasis on the jacks in the soil of the working platform, compensation for the natural irregularities of the site and the flexibility of its soil (subsidence of the soil under the load of the jack). The following is the final installation, which consists of the following operations. The roll angle and the pitch angle of the platform achieved in the primary installation are measured. Then, the mismatch Δ _α = (α _s- α _T ) between the given α _s and the reached α _T values of pitch angles is calculated, the mismatch ∆ _β = (β _s- β _T ) between the given β _s and the reached β _T values of the platform roll angles is calculated. By the signs Δ _α and Δ _β , a support jack is determined - a jack that needs zero movement of the moving part to a predetermined position of the platform orientation, and a high-speed jack that needs maximum movement of the moving part to a given position of the platform orientation. In total, four combinations of the signs ∆ _α and ∆ _{β are} possible. In a situation corresponding to the calculation scheme shown in Fig. 1, Δ _α and Δ _{β are} negative, which unambiguously allows one jack (3) to be determined, which would ensure, with its further action, a simultaneous increase in Δ _α and Δ _β . From the same scheme, the speed jack (5) is uniquely determined, which would ensure, with its further action, a simultaneous decrease in ∆ _α and ∆ _β . In other situations, for example, when ∆ _α and ∆ _{β are} positive, the jack (5) will be the supporting jack, and the jack (3) will be the fast jack. If ∆ _{α is} positive and ∆ _{β is} negative, then the jack will be support (4) and the speed jack (2), respectively, if ∆ _{α is} negative and ∆ _{β is} positive, then the jack will be support (2), and the speed jack (4) . Next, solving the geometric problem (see Figure 1), calculate the displacement for the moving part of each jack H _i , i.e. Н ₂ , Н ₄ , Н ₅ , which are required to achieve the given values of the pitch angle α _s and the angle of heel β _{s of the} platform, provided that the movable part of the support jack is stationary (3), the required movement of which is given by zero H ₃ = 0. Next, set, in accordance with the platform parameters (mass, dimensions, etc.), a certain value of speed V ₅ , movement of the moving part of the speed jack (5). Next, the action time of the jacks T required to move the moving part of the speed jack (5) by the value of H _{5 is} calculated by the formula

. Next, the moving speed V _{i of the} moving part of each jack is calculated as the ratio of the required displacement H calculated for a given jack to the action time of the jacks T, i.e. according to the formula

. Then, the countdown starts and simultaneously actuate all the jacks, except for the support (3), setting the speed V _i calculated for the movement of the moving part of each jack. Further, after the time T from the beginning of its countdown, the action of all jacks is simultaneously stopped. In this case, the moving part of each jack achieves the calculated value of the displacement Н _i , since the moving speeds of the moving parts V _{i of the} jacks are set in proportion to their required movements H _i . Next, control mismatches Δ _α and Δ _β are calculated. Next compare the modules

and

respectively, with tolerance values ε _α and ε _{β of} the installation orientation in pitch angle α and roll angle β. The comparison is carried out by the subtraction operation

and

. The result of the subtraction with the “+” sign indicates a satisfactory orientation - the installation of the platform at a given angle, the (-) sign indicates unsatisfactory. Further, with satisfactory results of comparison, both in pitch angle and in roll angle, the position of the jacks is fixed, and with unsatisfactory results, at least one of the orientation-installation angles (may occur with increased flexibility of the ground of the supporting platform), then a repeated cycle of the final installation (all operations following the initial installation), until satisfactory results are achieved.

Реализация способа с использованием домкратов в количестве, превышающем 4 шт. осуществляется по идентичному алгоритму. Однако следует заметить, что в этом случае может обнаружиться неоднозначность в определении опорного и скоростного домкратов. Реализация способа осуществляется в этом случае выбором любого одного домкрата в качестве опорного и любого одного домкрата в качестве скоростного из числа удовлетворяющих указанным выше критериям, а именно: опорный домкрат обеспечивает, при дальнейшем своем действии (выдвижении подвижной части) одновременное увеличение рассогласования угла тангажа α_T и угла крена β_Т, относительно их заданных значений β_з и α_з, а скоростной домкрат обеспечивает при дальнейшем своем действии (выдвижении подвижной части) одновременное уменьшение рассогласования угла тангажа α_з и угла крена β_Т, относительно их заданных значений β_з и α_з. При этом скорости и перемещения некоторых домкратов из числа всех остальных могут принимать в соответствии с приведенными расчетными зависимостями отрицательные значения, что вообще не изменяет сущность способа, хотя конкретная геометрическая схема платформы с расположенными на ней домкратами позволяет однозначно назначить четырем возможным сочетаниям знаков ∆_α и ∆_β четыре сочетания опорных и скоростных домкратов из числа крайних (угловых), что обеспечит движение всех домкратов без реверса. В процессе окончательной установки перемещение подвижных частей домкратов, в отличие от способа-прототипа, не измеряется, а измеряется время их действия, которое составляет рассчитанную и задаваемую величину, что и является признаком управления домкратами «в функции времени», т.е. достижения заявленного для способа технического результата.The implementation of the method using jacks in an amount exceeding 4 pcs. carried out by an identical algorithm. However, it should be noted that in this case, ambiguity in the definition of the support and speed jacks may be found. The implementation of the method is carried out in this case by selecting any one jack as a support jack and any one jack as a speed one from among those satisfying the above criteria, namely: the support jack provides, with its further action (extension of the movable part), a simultaneous increase in pitch mismatch α _T and roll angle β _T , relative to their predetermined values β _s and α _s , and the speed jack provides, with its further action (extension of the movable part), a simultaneous decrease in coordination of pitch angle α _s and roll angle β _T , relative to their given values β _s and α _s . In this case, the speeds and movements of some jacks from among all the others can take negative values in accordance with the calculated dependences, which does not change the essence of the method, although the specific geometric scheme of the platform with jacks located on it allows you to unambiguously assign four possible combinations of signs ∆ _α and ∆ _β four combinations of support and high-speed jacks from the number of extreme (angular), which will ensure the movement of all jacks without reverse. In the process of final installation, the movement of the moving parts of the jacks, in contrast to the prototype method, is not measured, but the time of their action is measured, which is the calculated and set value, which is a sign of jack control “in function of time”, i.e. achieving the claimed technical result for the method.

Известно уже упоминаемое выше техническое решение по патенту на группу изобретений RU №2196893 от 20.01.2003 г. (п.3 формулы). Данное устройство-аналог аппаратно реализует запатентованный способ (п.1 формулы). Недостатком аналога является применение гидравлических домкратов прямого действия для приводов аутригеров, что не обеспечивает их долговременное и надежное стопорение. Особенно ненадежны гидравлические домкраты в условиях больших перепадов температур, например сезонных, при которых возрастает вероятность выхода из строя не только домкратов, но и других элементов гидросистемы. Кроме того, стоимость гидравлических устройств достаточно высока по сравнению с электромеханическими устройствами сходного функционального назначения.The above-mentioned technical solution for the patent for the group of inventions RU No. 2196893 of January 20, 2003 (claim 3 of the formula) is known. This analog device hardware implements the patented method (claim 1 of the formula). A disadvantage of the analogue is the use of direct-acting hydraulic jacks for outrigger drives, which does not ensure their long-term and reliable locking. Hydraulic jacks are especially unreliable in conditions of large temperature differences, for example seasonal, at which the probability of failure of not only jacks, but also other elements of the hydraulic system increases. In addition, the cost of hydraulic devices is quite high compared to electromechanical devices of similar functional purpose.

За прототип изобретения принимается устройство для ориентации-установки несущей грузовой платформы по патенту на группу изобретений RU №2367762 от 20.09.2009 г. (п.4 формулы). Прототип включает в себя платформу с размещенными на ней датчиками угла тангажа и угла крена, систему домкратов в количестве не менее четырех, присоединенных к платформе в ее периферийных зонах, систему управления, связанную управляющими домкратными выходами с домкратами, а информационными входами с датчиками угла тангажа и угла крена, источник питания, нагруженный на силовой вход системы управления. Устройство-прототип снабжено электромеханическими управляемыми по скорости и по перемещению их подвижной части домкратами, каждый из которых оборудован датчиком положения подвижной части, датчиком усилия и электромеханическим стопорящим устройством-фиксатором, причем выходы датчиков связаны с информационными входами системы управления, а электромеханические стопорящие устройства-фиксаторы связаны с управляющими стопорящими выходами системы управления. Структура и особенности устройства-прототипа позволяют реализовать любой алгоритм его действия в функции пути и нагрузки (усилия) каждого из домкратов, но не в функции времени. Однако управление электроприводами домкратов в функции времени конструктивно реализуется наиболее просто и с малыми затратами, т.к. и позволяет исключить из устройства датчики положения подвижных частей домкрата и, следовательно, позволяет применить в конструкции привода домкрата любые типы электродвигателей, в то время как в прототипе предпочтительно используются дорогостоящие синхронные вентильные электродвигатели с датчиком положения ротора и с возбуждением от постоянных магнитов. Использование отдельных от электродвигателя датчиков положения подвижных частей домкратов и другого типа электродвигателей еще более усложняет конструкцию и увеличивает ее стоимость, учитывая, что перемещение подвижных частей домкратов может достигать метра и более. Указанные особенности являются недостатками устройства-прототипа.The prototype of the invention is a device for orientation-installation of a load-bearing platform according to the patent for the group of inventions RU No. 2367762 of 09/20/2009 (claim 4 of the formula). The prototype includes a platform with pitch angle and roll angle sensors placed on it, a jack system of at least four connected to the platform in its peripheral zones, a control system connected by control jack outputs with jacks, and information inputs with pitch angle sensors and roll angle, a power source loaded on the power input of the control system. The prototype device is equipped with electromechanical jacks, controlled by speed and moving their movable part, each of which is equipped with a position sensor of the movable part, a force sensor and an electromechanical locking device, the sensors being connected to the information inputs of the control system, and electromechanical locking devices connected to the control locking outputs of the control system. The structure and features of the prototype device allow you to implement any algorithm of its action as a function of the path and load (effort) of each of the jacks, but not as a function of time. However, the control of electric jacks as a function of time is constructively realized most simply and at low cost, because and it allows to exclude the position sensors of the moving parts of the jack from the device and, therefore, allows to use any type of electric motors in the jack drive design, while the prototype preferably uses expensive synchronous valve motors with a rotor position sensor and with excitation from permanent magnets. Using separate from the electric motor position sensors of the moving parts of the jacks and another type of electric motors further complicates the design and increases its cost, given that the movement of the moving parts of the jacks can reach a meter or more. These features are the disadvantages of the prototype device.

Целью изобретения «Электромеханическое устройство для пространственной ориентации-установки несущей грузовой платформы» является использование его в патентуемом способе пространственной ориентации-установки несущей грузовой платформы. При использовании изобретения достигаются следующие полезные технические результаты:The aim of the invention "Electromechanical device for spatial orientation-installation of the load-bearing platform" is its use in the patented method of spatial orientation-installation of the load-bearing platform. When using the invention, the following useful technical results are achieved:

1. Уменьшается стоимость устройства, за счет того что из конструкции исключены дорогостоящие датчики контроля положения подвижных частей домкратов (по количеству домкратов) и применены асинхронные электродвигатели, сравнительно недорогие по сравнению с электродвигателями прототипа.1. The cost of the device is reduced due to the fact that expensive sensors for monitoring the position of the moving parts of the jacks (by the number of jacks) are excluded from the design and asynchronous motors are used, which are relatively inexpensive compared to the prototype motors.

2. Увеличивается надежность устройства, за счет того что из конструкции исключены датчики контроля положения подвижных частей домкратов (по количеству домкратов) и применены асинхронные электродвигатели, сравнительно более надежные по сравнению с электродвигателями прототипа.2. The reliability of the device is increased, due to the fact that the sensors for monitoring the position of the moving parts of the jacks (by the number of jacks) are excluded from the design and asynchronous motors are used, which are relatively more reliable compared to the prototype motors.

Сущность изобретения, обеспечивающая достижение указанного технического результата заключается в том, что электромеханическое устройство для пространственной ориентации-установки грузовой платформы, включающее платформу с размещенными на ней датчиками угла тангажа и угла крена, систему электромеханических домкратов с передачей движения на рабочий орган посредством механизма винт-гайка в количестве не менее четырех, присоединенных к платформе в ее периферийных зонах, систему управления, связанную управляющими домкратными выходами с домкратами, а информационными входами с датчиками угла тангажа и угла крена, источник питания, нагруженный на силовой вход системы управления, причем домкраты выполнены управляемыми по скорости перемещения их подвижной части, каждый из домкратов снабжен датчиком усилия и электромеханическим стопорящим устройством-фиксатором, причем выходы датчиков связаны с информационными входами системы управления, а электромеханические стопорящие устройства-фиксаторы связаны с управляющими стопорящими выходами системы управления. В отличие от прототипа заявляемое электромеханическое устройство пространственной ориентации-установки грузовой платформы дополнительно снабжено управляемым таймером, который своим информационным выходом связан с соответствующим информационным входом системы управления, а своим управляющим входом связан с соответствующим управляющим (таймерным) выходом системы управления.The essence of the invention, ensuring the achievement of the specified technical result, lies in the fact that the electromechanical device for spatial orientation-installation of the loading platform, comprising a platform with pitch angle and roll angle sensors placed on it, a system of electromechanical jacks with transmission of movement to the working body via a screw-nut mechanism in the amount of not less than four connected to the platform in its peripheral zones, a control system connected by control jack outputs with jacks, and information inputs with pitch angle and roll angle sensors, a power source loaded on the power input of the control system, and the jacks are made controlled by the speed of movement of their moving part, each of the jacks is equipped with a force sensor and an electromechanical locking device, the outputs sensors are connected to the information inputs of the control system, and electromechanical locking devices-clamps are connected to the control locking outputs of the control system. Unlike the prototype, the inventive electromechanical device for spatial orientation-installation of the loading platform is additionally equipped with a controlled timer, which is connected with its information output to the corresponding information input of the control system, and its control input is connected with the corresponding control (timer) output of the control system.

Обозначенная сущность изобретения связана с заявленными техническими результатами очевидным образом: из устройства исключены дорогостоящие датчики перемещений подвижных частей домкратов в любом их исполнении. Надежность повышается уменьшением числа очень критичных по надежности конструктивных элементов, какими являются указанные датчики. Значительное снижение стоимости устройства и одновременное повышение его надежности достигается при использовании в устройстве обычных асинхронных электродвигателей с коротко-замкнутым ротором, поскольку реализуемый устройством способ использует принцип управления в функции времени и не предусматривает контроль перемещений подвижных частей домкратов или каких бы то ни было кинематически связанных с этими частями других элементов привода (например, роторов электродвигателей). Асинхронные электродвигатели являются наиболее распространенным, сравнительно недорогим и исключительно надежным типом электродвигателей.The indicated essence of the invention is connected with the claimed technical results in an obvious way: expensive sensors of movement of the moving parts of the jacks in any of their execution are excluded from the device. Reliability is enhanced by reducing the number of structurally critical components for reliability, such as these sensors. A significant reduction in the cost of the device and a simultaneous increase in its reliability is achieved when using conventional asynchronous motors with a short-circuited rotor in the device, since the method implemented by the device uses the control principle as a function of time and does not provide for the control of the movements of the moving parts of the jacks or any kinematically related these parts of other drive elements (for example, rotors of electric motors). Asynchronous motors are the most common, relatively inexpensive and extremely reliable type of electric motors.

На Фиг.2 изображена функциональная схема электромеханического устройства для осуществления способа пространственной ориентации-установки несущей грузовой платформы, реализованная с использованием четырех электромеханических домкратов.Figure 2 shows a functional diagram of an electromechanical device for implementing the method of spatial orientation-installation of a load-bearing platform, implemented using four electromechanical jacks.

Электромеханическое устройство для пространственной ориентации-установки несущей грузовой платформы (далее по тексту - устройство) включает в себя платформу (1) и электромеханические домкраты (2), (3), (4), (5), каждый из которых снабжен датчиком усилия (6) и стопорящим устройством-фиксатором (7). На платформе (1) укреплены датчик угла крена (8) и датчик угла тангажа (9), которые своими выходами соединены с информационными входами системы управления (10). Другими информационными входами система управления (10) связана и датчиками усилия (6) и с информационным выходом управляемого таймера (11). В состав устройства входит источник питания (12), нагруженный на силовой вход системы управления (10), которая управляющими домкратными выходами связана с домкратами (2), (3), (4), (5), управляющими стопорящими выходами связана с электромеханическими стопорящими устройствами-фиксаторами (7), а управляющим таймерным выходом связана с управляющим входом таймера (11). Стопорящие устройства-фиксаторы представляют собой фрикционные муфты с электромагнитным приводом.An electromechanical device for spatial orientation-installation of a load-bearing platform (hereinafter referred to as the device) includes a platform (1) and electromechanical jacks (2), (3), (4), (5), each of which is equipped with a force sensor ( 6) and a locking device (7). A roll angle sensor (8) and a pitch angle sensor (9) are mounted on the platform (1), which are connected by their outputs to the information inputs of the control system (10). The control system (10) is connected with other information inputs both with force sensors (6) and with the information output of a controlled timer (11). The structure of the device includes a power source (12), loaded onto the power input of the control system (10), which is controlled by control jack outputs connected to jacks (2), (3), (4), (5), control locking outputs are connected to electromechanical locking latching devices (7), and the control timer output is connected to the control input of the timer (11). Locking devices-clamps are friction clutches with an electromagnetic drive.

В качестве домкратов могут быть использованы идентичные домкраты электромеханического типа с передачей движения на рабочий орган посредством механизма винт-гайка, снабженные электроприводом на базе асинхронных электродвигателей. Усилие домкрата, как и в устройстве прототипе, возможно контролировать по току двигателя, т.е. использовать датчик тока в качестве датчика усилия (6). Особенностью системы управления (10) является то, что она содержит в себе процессорный блок алгоритмической обработки информации (не показан), поступающей от датчика угла крена (8), датчика угла тангажа (9), датчиков усилия (6) и таймера (11). Процессорный блок может быть выполнен на базе микроконтроллеров. Кроме того, в систему управления (10) входят силовые блоки (инверторы) управления двигателями домкратов (не показаны). Как функциональный узел таймер (11) может входить в состав системы управления (10). Энергетика устройства обеспечивается источником электропитания (12), который своим выходом нагружен на силовой вход системы управления (10). В качестве источника электропитания (12) может быть использован, например, бортовой аккумулятор.As jacks, identical electromechanical type jacks can be used with transmission of movement to the working body by means of a screw-nut mechanism, equipped with an electric drive based on asynchronous electric motors. The jack force, as in the prototype device, can be controlled by the motor current, i.e. use a current sensor as a force sensor (6). A feature of the control system (10) is that it contains a processor unit for the algorithmic processing of information (not shown) coming from a roll angle sensor (8), pitch angle sensor (9), force sensors (6) and timer (11) . The processor unit may be based on microcontrollers. In addition, the control system (10) includes power units (inverters) for controlling jack motors (not shown). As a functional unit, the timer (11) can be part of the control system (10). The device’s energy is provided by an electric power source (12), which is loaded onto the power input of the control system (10) with its output. As a power source (12), for example, an on-board battery can be used.

Структура и особенности патентуемого устройства позволяют реализовать любой алгоритм его действия в функции нагрузки (усилия) каждого из домкратов на этапе первичной установки, и - в функции времени на этапе окончательной установки. Алгоритм использования устройства (его работа) для реализации патентуемого способа ориентации-установки несущей грузовой платформы приведен выше, в описании патентуемого способа.The structure and features of the patented device make it possible to implement any algorithm of its action as a function of the load (force) of each of the jacks at the initial installation stage, and - as a function of time at the final installation stage. The algorithm for using the device (its operation) for implementing the patented method of orientation-installation of the load-bearing platform is given above in the description of the patented method.

Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом на базе современного машиностроительного предприятия с электромеханическим профилем производства без применения специальных технологий и оборудования.The proposed device can be manufactured industrially on the basis of a modern machine-building enterprise with an electromechanical production profile without the use of special technologies and equipment.

Claims

1. The method of spatial orientation-installation of the load carrier platform, including the primary and final installation, which consists in the fact that during the initial installation the platform is pre-installed on the work platform, and then the jacks attached to the platform at its peripheral speed are simultaneously driven at the same speed zones, in an amount of at least four; during the action of the jacks, the force developed by each of them is continuously measured, determining the stop point with a certain equal force of the moving part of each of the jacks in the ground of the work platform and at this moment the action of the corresponding jack is stopped; after stopping and stopping all the jacks in the ground with a given force, the jacks are repeatedly powered simultaneously at the same speed, and the stop force of each jack is also continuously measured; as the jacks act, the total force of all the jacks is continuously calculated, and when the total force of all the jacks reaches a predetermined amount of a certain fraction of the platform weight, the action of all jacks is stopped, which completes the initial installation; further, the final installation is carried out, during which the angle of heel and the pitch angle of the platform achieved in the primary installation are measured; the signs of the difference, respectively, between the set values of the pitch and roll angles and the pitch and roll angles achieved as a result of the initial installation, determine the support jack, which needs zero movement of the moving part to a given position of the platform orientation, and the speed jack, which needs maximum movement the movable part to a predetermined orientation position of the platform; then, the displacements for the moving part of each jack are calculated, which are required to achieve the set values of the roll angle and the pitch angle of the platform, provided that the moving part of the support jack is stationary, the required displacement of which is set to zero; then set the value of the speed of movement of the moving part of the speed jack; calculate the achieved differences of the set and achieved values, respectively, of the pitch angle and the angle of heel and compare the modules of these differences with the tolerance for each of the indicated angles, with satisfactory results of comparison, the position of the jacks is fixed; when the comparison results are unsatisfactory, a final final installation is carried out, characterized in that after setting the speed of the moving part of the jack, the action time of the jacks is calculated as the ratio of the required movement of the moving part of the speed jack to its predetermined speed; next, the moving speed of the moving part of each jack is calculated as the ratio of the required movement calculated for the jack to the duration of the jacks; then they start counting the time and simultaneously actuate all the jacks except the support one, setting the speed calculated for it to the movement of the moving part of each jack; further, after the expiration of the validity of the jacks from the beginning of its countdown, all the jacks are stopped.

2. The method according to claim 1, characterized in that the initial installation is completed when the total force of all the jacks reaches a value that is half the weight of the platform with the equipment placed on it.

3. The method according to claim 1, characterized in that all the necessary calculations and control of the speeds and movements of the jacks are carried out in automatic mode using a processor unit for algorithmic processing of information.