一种具有减摇结构的姿态稳定装置

1.本发明属于设备稳定系统领域，具体涉及一种具有减摇结构的姿态稳定装置。


背景技术：

2.目前，多数稳定系统需要借助姿态检测仪获取目标设备的姿态数据，而后通过力矩器，方位舵机，液压泵等设备主动调整姿态，以确保设备正常工作，这类方法虽然精度很高，但所用设备复杂且昂贵，不宜维护，在姿态要求不是很高，只需要减摇，减小姿态变化的场合下，显得没有必要。


技术实现要素：

3.为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种具有减摇结构的姿态稳定装置技术方案。
4.所述的一种具有减摇结构的姿态稳定装置，其特征在于包括用以与底部平台配合安装的固定基底组件、转动配合于固定基底组件上的转动接头及与转动接头转动配合的减摇组件，所述固定基底组件与转动接头之间的转动轴线和转动接头与减摇组件之间的转动轴线相垂直，所述减摇组件通过转动接头支撑于固定基底组件上，其包括连接架、配合安装于连接架上端并用以安放目标设备的支撑平台及配合安装于连接架下端的重物模块。
5.所述的一种具有减摇结构的姿态稳定装置，其特征在于所述转动接头包括用以与固定基底组件转动配合的第一转动接头连接部和用以与减摇组件转动配合的第二转动接头连接部。
6.所述的一种具有减摇结构的姿态稳定装置，其特征在于所述固定基底组件包括支持环、若干环布于支持环底部四周的支持架及设置于支持环上的支撑横杆，所述转动接头的第一转动接头连接部转动套接于支撑横杆上，其中，所述支撑平台的位置高于支持环，所述重物模块的位置低于保持环。
7.所述的一种具有减摇结构的姿态稳定装置，其特征在于所述支持架的底部设置用以与底部平台配合安装的支撑垫。
8.所述的一种具有减摇结构的姿态稳定装置，其特征在于所述连接架上设置支撑纵杆，所述转动接头的第二转动接头连接部转动套接于支撑纵杆上。
9.所述的一种具有减摇结构的姿态稳定装置，其特征在于所述重物模块包括重物架和设置于重物架上的重物。
10.所述的一种具有减摇结构的姿态稳定装置，其特征在于所述重物模块位于所述姿态稳定装置的重心垂直线上。
11.所述的一种具有减摇结构的姿态稳定装置，其特征在于所述减摇组件还包括配合连接于重物模块与底部平台之间的弹性阻尼件。
12.所述的一种具有减摇结构的姿态稳定装置，其特征在于所述弹性阻尼件的个数为一个，位于重物模块正下方，或者，所述弹性阻尼件的个数为多个，环布于重物模块底部四
周。
13.所述的一种具有减摇结构的姿态稳定装置，其特征在于所述弹性阻尼件为气弹簧阻尼杆。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
15.1)借助本发明的简要组件，可以明显减少由底部平台横/纵摇与横/纵荡而引起的设备偏转，使得目标设备姿态相对稳定；
16.2)不会应使用本发明而使得目标设备产生明显的额外偏转；
17.3)本发明的结构简单，易于维护，成本较低；
18.4)本发明适用于多种类型的目标设备与工作环境，泛用性强；
19.5)本发明的重物模块与弹性阻尼件可调，结构更灵活。
附图说明
20.图1为实施例1结构示意图之一；
21.图2为图1中a处放大图；
22.图3为实施例1结构示意图之二；
23.图4为实施例1中固定基底组件结构示意图；
24.图5为实施例1中转动接头结构示意图；
25.图6为实施例1中减摇组件结构示意图；
26.图7为实施例2结构示意图。
具体实施方式
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.下面结合附图对本发明作进一步说明。
29.实施例1
30.如图1
‑
6所示，一种具有减摇结构的姿态稳定装置，包括用以与底部平台1 配合安装的固定基底组件、转动配合于固定基底组件上的转动接头12及与转动接头12转动配合的减摇组件，所述固定基底组件与转动接头12之间的转动轴线和转动接头与减摇组件之间的转动轴线相垂直，所述减摇组件通过转动接头12支撑于固定基底组件上，其包括连接架8、配合安装于连接架8上端并用以安放目标设备2的支撑平台3及配合安装于连接架8下端的重物模块。其中，所述所述固定基底组件与转动接头12之间的转动轴线和转动接头12与减摇组件之间的转动轴线均水平设置。
31.在一些实施例中，所述转动接头12包括用以与固定基底组件转动配合的第一转动接头连接部1200和用以与减摇组件转动配合的第二转动接头连接部1201，第一转动接头连接部1200和第二转动接头连接部1201上下焊接并构成错位的十字结构。
32.在上述结构中的基础，所述固定基底组件包括支持环5、若干倾斜环布于支持环5底部四周的支持架6及横向设置于支持环5上的支撑横杆4，所述支撑横杆4经过支持环5的
中心，所述转动接头12的第一转动接头连接部1200通过设置的球轴承转动套接于支撑横杆4上。
33.进一步地，所述支持架6的底部设置用以与底部平台1配合安装的支撑垫7。
34.进一步地，所述连接架8上纵向设置设置支撑纵杆13，所述支撑纵杆13与支撑横杆4相垂直，两者均水平设置，所述转动接头12的第二转动接头连接部 1201通过设置的球轴承转动套接于支撑纵杆13上。其中，所述连接架8与支撑纵杆13构成h形结构，且支撑纵杆13位于连接架8上端位置。
35.进一步地，所述支撑平台3位于转动接头12的顶部，且支撑平台3的位置稍高于支持环5。
36.进一步地，所述重物模块包括重物架10和设置于重物架10上的重物9，所述重物模块的位置要低于支持环5；所述重物模块位于所述姿态稳定装置的重心垂直线上。
37.进一步地，所述减摇组件还包括若干倾斜环布于重物模块底部四周的弹性阻尼件11，所述弹性阻尼件11用以实现重物模块与底部平台1之间的弹性阻尼连接。其中，所述弹性阻尼件11优选为气弹簧阻尼杆，且弹性阻尼件11的位置分布与支撑横杆4和支撑纵杆13的设置方向相对应。此外，所述弹性阻尼件11也可选用其它弹性连接件。
38.本发明使用时，将安放于一个会发生横/纵摇与横/纵荡的底部平台1上，目标设备2安放在支撑平台3上，固定基底组件会随着底面平台1运动，而减摇组件通过重物模块与弹性阻尼件11实现姿态控制，使得目标设备2的横向摇动和纵向摇动都明显减小，最终达到稳定姿态的目的。
39.本发明通过螺栓将支脚垫7与底面平台1相连并固定，固定基底组件用于支撑可动部分与目标设备2。支撑横杆4，支持环5，支持架6，支脚垫7拥有足够强度，能够保证在底面平台1静止与摇晃时，结构不会发生断裂，解体或失效。
40.所述转动接头12用于连接固定基底组件与减摇组件，并将自身的运动传递给支撑平台3。转动接头12通过球轴承与支撑纵杆13支撑横杆4接触，保证接触良好。
41.所述减摇组件与转动接头12之间，通过相应球轴承和支撑纵杆13相连接，为支撑平台3提供纵摇自由度。
42.所述转动接头与固定基底组件之间，通过相应球轴承和支撑横杆4相连接，为支撑平台3提供横摇自由度。
43.所述转动接头12中第一转动接头连接部1200上的球轴承可绕支撑横杆4旋转，定义该方向为横摇；转动接头12中第二转动接头连接部1201上的球轴承可绕支撑纵杆13旋转，定义该方向为纵摇。转动接头12起到耦合两轴运动的作用。
44.所述减摇组件为本发明的核心部分，起到减少摇晃，稳定姿态的作用。底部的重物架10，重物9构成重锤式结构，主要用于减少因底面平台1横摇、纵摇而引发的支撑平台3偏转。底部的弹性阻尼件11连接重物架10与底面平台1，主要用于减少因底面平台1横荡、纵荡而引发的支撑平台3偏转。
45.所述重物架10与重物9提供结构大部分自重，位于支持环5过圆心的垂直线上，可将结构重心拉低，维持目标设备姿态。
46.本发明的工作原理：
47.若减摇组件发生横摇，横摇角度为α、支持环5以下的部分，即连接架8的大部分，重
物9，重物架10的总质量为m1，其整体重心距离支持环5的圆心的垂直距离为l1；支持环5以上的部分，即连接架8的小部分、支撑平台3，目标设备 2的总质量为m2，其整体重心距离支持环5圆心的垂直距离为l2，此时，减摇组件会产生m＝m1gl1sinα
‑
m2gl2sinα的恢复力矩，通过合理调整重物9的质量，使得 m1l1＞m2l2，保证恢复力矩为正，支撑横杆4与对应球轴承之间存在一定摩擦，可使摇动幅度逐步缩减，进而使得在底面平台1发生横摇时，减摇组件与目标装置 2始终趋向于保持竖直方向。
48.减摇组件发生纵摇时，假定纵摇角度为β，支撑纵杆13以下的部分，即连接架8的大部分，重物9，重物架10的总质量为m3，其整体重心距离支撑纵杆13 的中点的垂直距离为l3；支撑纵杆13以上的部分，即支连接架8的小部分、支撑平台3，目标设备2的总质量为m4，其整体重心距离支撑纵杆13的中点的的垂直距离为l4，此时，可动部分会产生m＝m3gl3sinβ
‑
m4gl4sinβ的恢复力矩，通过合理调整重物9的质量，使得m3l3＞m4l4，保证恢复力矩为正，支撑纵杆13与对应球轴承之间存在一定摩擦，可使摇动幅度逐步缩减，进而使得在底面平台1发生纵摇时，装置活动部分与设备始终趋向于保持竖直方向。
49.使用本发明后，若底部平台发生横/纵荡，则会使支撑平台3与其上的目标设备2发生较少量额外的偏转，因此可在重物架与底面平台1之间安装适当的弹性阻尼件11。
50.本发明只依靠重物模块与弹性阻尼件实现对支撑平台的姿态控制，没有额外的动力与监测设备，免除了额外的维护与安装费用；本发明制作材料选择面较为宽泛，成本低廉，弹性阻尼件，重物等关键结构易于维护、替换。
51.实施例2
52.如图7所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述弹性阻尼件11的个数为一个，位于重物模块正下方。
53.实施例3
54.本实施例与实施例1的区别在于，本实施例不使用弹性阻尼件11。
55.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。