三轴向舰船姿态角仿真模拟试验平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属舰船姿态角仿真模拟试验用设备技术领域，具体涉及一种三轴向舰船姿态角仿真模拟试验平台，特别适用于大负载、大平台、大角度舰载导航设备、机电设备、液体蓄电设备及平台罗经等设备的仿真性能测试。
【背景技术】
[0002]舰载产品通过仿真试验进行横滚、俯仰、偏航等各种姿态角的模拟试验，用于满足舰载产品出厂时的姿态角试验要求。舰船姿态角仿真模拟试验是舰载产品质量保证的一项重要工作，具体涉及如下参数测试:横滚俯仰偏航姿态角、运动周期、驻停角度、运行曲线、耦合曲线等。现有试验室内使用的姿态角试验平台多数为机械式结构，采用平行摆杆机构实现工作台面的摇摆运动，该机构庞大，做功效率低下，难于测量与操作，运动角度比较小，不能实现多轴耦合试验；还有一种是内外环状结构，采用力矩电机驱动，其缺点是负载能力较小，一般在500kg以下，台面尺寸受支撑环限制，不能做大，因此有必要提出改进。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题:提供一种三轴向舰船姿态角仿真模拟试验平台，采用三个液压伺服旋转装置实现工作平台的横滚、俯仰和偏航三轴向姿态，并通过姿态角测量传感单元将姿态角与驻停角度信号传递给计算机控制单元，由计算机控制单元完成工作平台的姿态角、运动周期、停驻角度、运行曲线、耦合曲线等重要参数的精确测量，并能完整的记录保存试验数据，实现了对姿态角度的实时监控，使横滚、俯仰、偏航姿态角度的模拟可单独试验，也可进行任意方向的多轴耦合试验，具有仿真模拟姿态角范围宽，运行周期调节范围宽，负载能力大，台面尺寸扩延性好，结构紧凑，体积小，做功效率高，使用寿命长等优点。
[0004]本发明采用的技术方案:三轴向舰船姿态角仿真模拟试验平台，是一种具有仿真模拟功能的试验平台，所述仿真模拟试验台包括工作平台和底板，所述底板上设有底座，所述底座上设有一定角度旋转的偏航液压伺服旋转装置，所述偏航液压伺服旋转装置上设有使工作平台做横滚动作的横滚液压伺服旋转装置和使工作平台做仰俯动作的仰俯液压伺服旋转装置，所述横滚液压伺服旋转装置旋转轴和仰俯液压伺服旋转装置旋转轴的空间相交点落于偏航液压伺服旋转装置中心轴上形成工作平台的横滚运动、俯仰运动和偏航运动三方向的旋转中心；所述横滚液压伺服旋转装置、俯仰液压伺服旋转装置及偏航液压伺服旋转装置均与姿态角测量传感单元连接完成对工作平台的横滚姿态、俯仰姿态和偏航姿态的测量。
[0005]其中，所述偏航液压伺服旋转装置包括偏航支架和偏航液压缸，所述偏航支架的下端通过轴承支撑在底座内部，所述轴承外圈通过轴承外圈固定座与偏航支架连接，所述轴承内圈通过轴承中心座与底座连接，所述偏航支架下部两侧均通过偏航伺服缸轴承座I与偏航液压缸一端连接，所述偏航液压缸另一端通过偏航伺服缸轴承座II与底板连接。
[0006]所述横滚液压伺服旋转装置包括两个仰俯液压缸、横滚旋转轴I和横滚旋转轴II，所述两个仰俯液压缸一端均通过俯仰伺服缸轴承座与偏航液压伺服旋转装置连接，两个仰俯液压缸另一端分别通过铰接轴承与横滚旋转轴I和横滚旋转轴II铰接，所述工作平台的下端面两侧设有横滚旋转轴支架，所述横滚旋转轴I和横滚旋转轴II分别通过横滚支撑轴承支撑在横滚旋转轴支架内，两个仰俯液压缸动作驱动工作平台以仰俯液压伺服旋转装置的旋转轴轴线为中心做仰俯运动。
[0007]所述仰俯液压伺服旋转装置包括两个横滚液压缸和俯仰旋转轴，所述两个横滚液压缸一端均通过横滚伺服缸轴承座与偏航液压伺服旋转装置连接，两个横滚液压缸另一端通过铰接轴承与俯仰旋转轴铰接，所述工作平台下端面中间部位设有俯仰旋转轴支架，所述俯仰旋转轴通过俯仰支撑轴承支撑在俯仰旋转轴支架内，两个横滚液压缸动作驱动工作平台以横滚液压伺服旋转装置的旋转轴轴线为中心做横滚运动。
[0008]所述姿态角测量传感单元主要由横滚姿态角传感器、俯仰姿态角传感器和偏航姿态角传感器构成，所述横滚姿态角传感器设于俯仰旋转轴支架一侧并对工作平台的横滚姿态进行测量，所述俯仰姿态角传感器设于俯仰旋转轴支架端部并对工作平台的俯仰姿态进行测量，所述偏航姿态角传感器设于底座内并对工作平台的偏航姿态进行测量。
[0009]进一步地，所述横滚液压伺服旋转装置、俯仰液压伺服旋转装置及偏航液压伺服旋转装置的液压缸均与电液伺服执行单元连接，所述仿真模拟试验台、姿态角测量传感单元及电液伺服执行单元相互连接形成闭合反馈控制回路，所述姿态角测量传感单元与计算机控制单元的数据采集卡输入端相连接，所述计算机控制单元控制仿真模拟试验台的运动位置及各种姿态。
[0010]进一步地，所述电液伺服执行单元包括与横滚液压缸的下端油口相连接的横滚电液伺服阀、与俯仰液压缸的下端油口相连接的俯仰电液伺服阀及与偏航液压缸的下端油口相连接的偏航电液伺服阀，所述横滚液压缸与横滚电液伺服阀之间设有横滚液控单向锁紧阀，所述俯仰液压缸与俯仰电液伺服阀之间设有俯仰液控单向锁紧阀，所述偏航液压缸与偏航电液伺服阀之间设有偏航液控单向锁紧阀。
[0011 ] 本发明与现有技术相比的优点:
[0012]1、本发明采用高精度的姿态角测量传感单元对姿态角度进行测量，可实现对姿态角的实时监控，使横滚、俯仰、偏航姿态角度的模拟可单独试验，也可进行任意方向的角度親合仿真试验；
[0013]2、本发明采用液压伺服驱动，与气压驱动、电气驱动等其他的驱动方式比较，液压驱动在动力性能方面占有很大的优势，在同样负载能力下，使设备结构更紧凑，体积更小；
[0014]3、各液压缸均通过液压油进行润滑，并通过油液的流动把热量带走，实现自冷却，从而延长使用寿命；
[0015]4、由于各液压缸的推力巨大，使本发明的负载能力大，负载可做到10000kg以上；
[0016]5、由于各液压缸的液压弹簧刚度高，使系统的定位刚度很大，位置精度高，误差较小；
[0017]6、本发明的工作平台为开放式结构，相对于传统内外环装台面结构具有强大的结构适应性，不受试品外形尺寸限制，不受外部结构条件约束，台面尺寸的扩延性好，台面尺寸可达5米以上；
[0018]7、本仿真模拟试验台仿真模拟姿态角的范围宽，最大可达±60° ;
[0019]8、本发明运动周期调节范围宽，特别是在低速特性方面比电机驱动要好，容易实现微动状态下的仿真模拟试验；
[0020]9、采用液控单向锁紧阀结构，在姿态角驻停试验中工作台面更加稳定，也具有设备意外失电时进行安全保护作用；
[0021]10、本发明采用液压动力驱动，使仿真模拟试验台本身无强电通过，对有电磁干扰或防爆等级要求较高的用户，可以避免产品受到附加影响；
[0022]11、利用本发明进行模拟试验，可以节约大量的人力、物力和财力，缩短产品的研制周期。
【附图说明】
[0023]图1为本发明中仿真模拟试验台的姿态角示意图；
[0024]图2为本发明中仿真模拟试验台的主视图；
[0025]图3为本发明中仿真模拟试验台的左视图；
[0026]图4为本发明中仿真模拟试验台的俯视图；
[0027]图5为图3的A-A剖视图；
[0028]图6为本发明的液压原理图；
[0029]图7为本发明的计算机控制系统框图；
[0030]图8为本发明的硬件框图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图1-8描述本发明的实施例。
[0032]三轴向舰船姿态角仿真模拟试验