甲板1-13上，且位于中心圆心处。惯性测量器件安装基座1-12的X轴与壳体横摇机构传动槽纵向轴线2-2平行，惯性测量器件安装基座1-12的Y轴与壳体纵摇机构传动槽纵向轴线3-2平行。横摇伺服驱动执行机构1-4安装在横摇机构1-1内球面，横摇伺服驱动执行机构1-4的传动轴轴线在水平面与横摇机构传动槽纵向轴线2-2垂直。横摇机构传动齿4-1通过横摇机构传动槽2-1与横摇伺服驱动执行机构1-4的传动齿轮相啮合。纵摇伺服驱动执行机构1-9安装在纵摇机构1-3外球面，纵摇伺服驱动执行机构1-9的传动轴轴线在水平面与纵摇机构传动槽纵向轴线3-2垂直。纵摇机构传动齿4-2通过纵摇机构传动槽3-1与纵摇伺服驱动执行机构1-9的传动齿轮相嗤合。如同横摇机构传动齿4-1与纵摇机构传动齿4-2在空间内相互垂直一样，横摇机构传动槽纵向轴线2-2与纵摇机构传动槽纵向轴线3-2在空间内也相互垂直。安装基于旋转变压器的旋转限位机构1-8分别安装在在横摇伺服驱动执行机构1-4和纵摇伺服驱动执行机构1-9的传动轴上，机械限位机构1-10分别安装在横摇机构传动槽2-1两端和纵摇机构传动槽3-1两端。液压支撑减震机构1-11的上端与壳体纵摇机构1-3固连，液压支撑减震机构1-10的底部与艏摇机构1-5固连。艏摇机构1-5通过艏摇机构传动轴5-2与低速大扭矩液压马达6-2连接，低速大扭矩液压马达6-2与底座1-6固连。低速大扭矩液压马达6-2直接通过艏摇机构传动轴5-2带动艏摇机构1-5转动。艏摇机构1-5的环形滑轨槽5-1与底座1-6的环形滑轨槽6-1尺寸完全相等，其中间安装有一定数目的圆柱形滚珠6-3以减小艏摇机构1-5与底座1-6之间的摩擦阻力。
[0030]扰动隔离设计:
[0031]本实用新型采用精度较高的光纤陀螺仪作为惯性测量器件，安装在位于稳定平台甲板1-13上的惯性测量器件安装基座1-12上。光纤陀螺仪的X轴与稳定平台横摇轴重合，Y轴与稳定平台纵摇轴重合，Z轴位于稳定平台垂直方向，X轴、Y轴、Z轴成右手系。光纤陀螺仪测量载体姿态信息，姿态信息经处理后，控制横摇伺服驱动执行机构1-4、纵摇伺服驱动执行机构1-9和艏摇伺服驱动执行机构1-7转动。横摇伺服驱动执行机构1-4、纵摇伺服驱动执行机构1-9和艏摇伺服驱动执行机构1-7分别使横摇机构1-1、纵摇机构1-3和艏摇机构1-5沿着所受到的横摇、纵摇和艏摇方向上的扰动的相反方向转动，对所受到的横摇、纵摇和艏摇方向上的扰动进行补偿。本实用新型的扰动隔离设计实现了隔离载体的横摇、纵摇和艏摇方向上的的扰动，使稳定平台甲板1-13始终处于水平稳定状态。
[0032]液压驱动设计设计:
[0033]本实用新型采用液压马达作为横摇伺服驱动执行机构1-4、纵摇伺服驱动执行机构1-9和艏摇伺服驱动执行机构1-7的驱动元件。其中横摇伺服驱动执行机构1-4、纵摇伺服驱动执行机构1-9采用曲轴连杆径向柱塞低速大扭矩液压马达作为驱动元件，摇伺服驱动执行机构1-7采用内曲线柱塞式低速大扭矩液压马达作为驱动元件。采用液压马达作为驱动元件要求舰船配备液压源，而且液压源输出压力恒定。
[0034]限位保护装置设计:
[0035]当载体遭遇恶劣海况时，载体的横摇或纵摇幅度过大，超出稳定平台的工作范围。此时若横摇伺服驱动执行机构1-4、纵摇伺服驱动执行机构1-9仍继续转动，将会造成横摇伺服驱动执行机构1-4、纵摇伺服驱动执行机构1-9堵转而损毁设备。甚者，稳定平台的机械结构由于过度挤压，将会引起机械结构不可恢复破损。为防止此类情况发生，本实用新型采取基于旋转变压器的旋转限位结构1-8和机械限位结构1-10双重保护措施。本实用新型分别在横摇伺服驱动执行机构1-4、纵摇伺服驱动执行机构1-9输出轴上安装基于旋转变压器的旋转限位机构1-8，分别在横摇机构传动槽2-1两端和纵摇机构传动槽3-1两端安装了机械限位机构1-10，当横摇伺服驱动执行机构1-4、纵摇伺服驱动执行机构1-9转动超过一定角度时，横摇伺服驱动执行机构1-4、纵摇伺服驱动执行机构1-9将停车并锁死。
[0036]液压支撑减震设计:
[0037]在载体航行过程中，存在垂直方向上对稳定平台系统的震动的影响。本实用新型的纵摇机构1-3通过液压支撑减震机构1-11的底部与艏摇机构1-5固连，以减弱医疗稳定平台垂直方向上的震动的影响。液压支撑减震机构1-11的上端与纵摇机构1-3固连，液压支撑减震机构1-11的底部与艏摇机构1-5固连。要求液压支撑减震机构1-11行程下限要保证纵摇机构1-3与纵摇伺服驱动执行机构1-9不能与艏摇机构1-5相碰撞。
【主权项】
1.三自由度液压驱动重载稳定平台，其特征是:包括横摇机构、传动机构、纵摇机构、艏摇机构、底座，横摇机构、传动机构、纵摇机构均为半球形壳体结构，横摇机构设置在传动机构的上方，纵摇机构设置在传动机构的下方，横摇机构的球面上设置横摇机构传动槽，横摇机构内球面里安装横摇伺服驱动执行机构，传动机构的内球面上设置横摇机构传动齿轮，传动机构的外球面上设置纵摇机构传动齿轮，纵摇机构的球面上设置纵摇机构传动槽，纵摇机构的外球面上安装纵摇伺服驱动执行机构，横摇机构传动齿轮通过横摇机构传动槽与横摇伺服驱动执行机构相连，纵摇机构传动齿轮通过纵摇机构传动槽与纵摇伺服驱动执行机构相连，艏摇机构设置在纵摇机构的下方，艏摇机构上分别设置艏摇机构传动轴和第一环形滑轨槽，底座设置在艏摇机构的下方，底座上设置第二环形滑轨槽并安装液压马达，艏摇机构通过艏摇机构传动轴与液压马达相连，第一环形轨槽与第二环形轨槽尺寸相同、相对布置，在第一环形轨槽和第二环形轨槽里安装圆柱形滚珠，艏摇机构和纵摇机构之间安装液压支撑减震机构，横摇机构上方设置稳定平台甲板。2.根据权利要求1所述的三自由度液压驱动重载稳定平台，其特征是:还包括旋转限位结构和机械限位结构，在横摇伺服驱动执行机构和纵摇伺服驱动执行机构的输出轴上安装旋转限位机构，在横摇机构传动槽的两端和纵摇机构传动槽的两端安装机械限位机构。3.根据权利要求1或2所述的三自由度液压驱动重载稳定平台，其特征是:横摇机构内球面半径与传动机构内球面半径的差值为横摇机构的厚度，传动机构内球面半径与纵摇机构内球面半径的差值为传动机构的厚度。4.根据权利要求1或2所述的三自由度液压驱动重载稳定平台，其特征是:横摇机构传动齿轮水平长度为横摇机构传动槽水平长度的一半，纵摇机构传动齿轮水平长度为纵摇机构传动槽水平长度的一半。5.根据权利要求3所述的三自由度液压驱动重载稳定平台，其特征是:横摇机构传动齿轮水平长度为横摇机构传动槽水平长度的一半，纵摇机构传动齿轮水平长度为纵摇机构传动槽水平长度的一半。6.根据权利要求1或2所述的三自由度液压驱动重载稳定平台，其特征是:横摇伺服驱动执行机构的传动轴轴线在水平面与横摇机构传动槽纵向轴线垂直，纵摇伺服驱动执行机构的传动轴轴线在水平面与纵摇机构传动槽纵向轴线垂直，横摇机构传动槽纵向轴线与纵摇机构传动槽纵向轴线在空间内也相互垂直。7.根据权利要求3所述的三自由度液压驱动重载稳定平台，其特征是:横摇伺服驱动执行机构的传动轴轴线在水平面与横摇机构传动槽纵向轴线垂直，纵摇伺服驱动执行机构的传动轴轴线在水平面与纵摇机构传动槽纵向轴线垂直，横摇机构传动槽纵向轴线与纵摇机构传动槽纵向轴线在空间内也相互垂直。8.根据权利要求4所述的三自由度液压驱动重载稳定平台，其特征是:横摇伺服驱动执行机构的传动轴轴线在水平面与横摇机构传动槽纵向轴线垂直，纵摇伺服驱动执行机构的传动轴轴线在水平面与纵摇机构传动槽纵向轴线垂直，横摇机构传动槽纵向轴线与纵摇机构传动槽纵向轴线在空间内也相互垂直。9.根据权利要求5所述的三自由度液压驱动重载稳定平台，其特征是:横摇伺服驱动执行机构的传动轴轴线在水平面与横摇机构传动槽纵向轴线垂直，纵摇伺服驱动执行机构的传动轴轴线在水平面与纵摇机构传动槽纵向轴线垂直，横摇机构传动槽纵向轴线与纵摇 机构传动槽纵向轴线在空间内也相互垂直。
【专利摘要】本实用新型的目的在于提供三自由度液压驱动重载稳定平台，由横摇机构、传动机构、纵摇机构、横摇伺服驱动执行机构、艏摇机构、底座、艏摇伺服驱动执行机构、纵摇伺服驱动执行机构、液压支撑减震机构稳定平台甲板等部分组成。采用光纤陀螺仪作为惯性测量器件，以测量载体的横摇、纵摇和艏摇信息，从而控制横摇伺服驱动执行机构、纵摇伺服驱动执行机构和艏摇伺服驱动执行机构，实现对稳定平台所受到的横摇、纵摇和艏摇方向上的扰动的补偿，使稳定平台甲板始终处于水平稳定状态。本实用新型能够实现对船舶在横摇、纵摇和垂荡方向上受到的干扰进行补偿，始终保持相对静止状态。
【IPC分类】B63B39/00
【公开号】CN205203302
【申请号】CN201520754001
【发明人】李光春, 陈为海, 光星星, 刘猛, 刘世昌, 苏沛东, 柯杰, 杜世通, 李金铎, 于岩
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年9月26日