一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台制造技术

本发明专利技术提出了一种内嵌式陀螺的六自由度稳定平台，在Stewart稳定平台的基础上利用减摇陀螺以达到主动式隔振。所述Stewart稳定平台包括动平台、静平台、六个液压缸；所述液压缸通过十字轴、万向节连接上述两个平台；所述稳定平台的桥面与动平台上表面固定连接；所述减摇陀螺为单框架控制力矩陀螺，所述陀螺内嵌在桥面凹槽处。本发明专利技术的内嵌陀螺式六自由度稳定平台的优点是利用主动隔振在被控系统引入次级振源并通过陀螺控制器来调节输出，使其产生的力矩与外力矩相抵，具有自适应性好、结构简单、控制简单且可对低频振动进行隔离等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台
本专利技术涉及自稳定平台领域，是一种内嵌陀螺六自由度稳定平台。
技术介绍
随着我国海洋经济的发展，各种海上作业、深海勘探及远洋运输船舶等的数量越来越多。船舶在海风、浪、涌的作用下，会产生横荡、纵荡、垂荡、横摇、纵摇和艏摇等多维运动。在系泊或动态定位系统作用下，船舶仍会产生横摇，纵摇和垂荡三种摇荡运动。这种运动给人员或货物的安全转运、风电塔或钻井平台故障的及时抢修等带来了严重影响，尤其是在浪高涌大、海况恶劣的情况下，货物难以装卸，人员传送存在安全风险。稳定平台能补偿船舶的摇荡运动，使被控物体在惯性系下保持相对稳定，能够安全传送人员或货物，对我国经济建设和国防安全起着重要作用。Stewart平台是一种舰载类型的自稳定平台，可以建立一个安全、稳定的通道，并可以依靠自己的机械特性通过补偿各个方向的运动，从而确保该平台的稳定性。Stewart平台能够用于被动、主动、和主被动一体隔振，对于不同的情况，需要设计不同的控制器。现有的六自由度稳定平台是通过船上的检测装置通过实时监测在波浪影响下的船舶运动，将船舶运动情况反馈给控制系统，计算出六自由度稳定平台在船舶运动下需要补偿的位移方向和大小，随后产生一个与船舶运动完全相反的运动来完全补偿波浪运动。
技术实现思路
为了弥补被动隔振的不足，本专利技术提出了一种内嵌式陀螺的六自由度稳定平台，在Stewart稳定平台的基础上利用减摇陀螺以达到主动式隔振。Stewart主体结构包括：上平台、下平台、六个液压缸、电液伺服阀、万向节座、驱动杆等构成。六自由度实验台液压控制系统有六个不对称液压缸，由电液伺服阀控制，形成六个并联通道，液压缸外置位移传感器测量液压缸的长度变化，由泵站对系统进行供油，提供动力，并采用蓄能器进行流量补偿。减摇陀螺为单框架控制力矩陀螺，主要结构包括：外框架、高速转子、转子自转轴、框架轴、固定支架、电机等组成。所述陀螺内嵌在桥面凹槽处，固定支架与上平台连接桥面的一侧设置有电涡流位移传感器以及接线孔，所述电机选用交流电机安装在陀螺转盘框架，所述电涡流位移传感器一端接有延伸电缆，所述延伸电缆的一侧装有感应探头。优选的，所述固定支架的底端与上平台表面固定连接，所述固定支架的外表面涂有防腐蚀图层。优选的，所述转子的一端外框架的外侧设置有转轴，所述转轴的一端与转子固定连接，所述转轴与支架活动连接，所述转子通过转轴与固定支架活动连接。优选的，所述转子自转轴穿过陀螺框架上设置的转槽与电机连接。优选的，所述下平台与船舱之间设置有螺栓杆，所述螺栓杆贯穿固定底座，所述螺栓杆的外端螺栓头的下方设置有自紧垫圈，所述自紧垫圈的下端外表面设置有固定锯齿，所述固定锯齿与自紧垫圈固定。优选的，所述下平台的上表面设置有六组万向节座，所述万向节座与十字轴活动连接，所述万向节座与液压缸连接。有益效果：该稳定平台利用主动隔振在被控系统引入次级振源并通过陀螺控制器来调节输出，使其产生的力矩与外力矩相抵，具有自适应性好，可对低频振动进行隔离等特点。与现有技术相比，本专利技术具有结构简单、控制简单的显著优势，尤其适合应用于船舶稳定平台的设计。解决了现有被动隔振装置或技术易受到环境干扰、结构复杂的问题。附图说明附图用来提供对本专利技术专利的进一步了解，并且构成说明书的一部分，用于解释本专利技术专利，并不构成限制。图1为本专利技术专利的结构示意图；图2为本专利技术专利的主视结构示意图；图3为本专利技术专利中陀螺结构剖面示意图；图4为本专利技术专利中桥面结构示意图；图5为本专利技术专利中下平台与连接板剖面示意图；图6为本专利技术专利中陀螺转槽放大示意图；图中：1、桥面；2、动平台；3、万向节；4、十字轴；5、液压轴；6、框架控制力矩陀螺；7、液压缸；8、下平台；9、电机；10、陀螺转子；11、陀螺框架；12、转子自转轴；13、框架轴；14、陀螺支架；15、传感器；16、接线孔；17、感应探头；18、电缆；19、控制器；20、螺栓头；21、自紧垫圈；22、防滑面、23、固定锯齿；24、螺栓杆；25、船舱连接板。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。如图1至图6所示：一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台，液压缸7一共有六组，下平台8上的六个万向节3通过十字轴4与液压缸7的缸体连接；上下两组万向节3分别固定在各自固定平面的相同圆周上；动平台2上的六个万向节3通过十字轴4与液压轴5相连。桥面1与动平台2固定连接，中间有空心柱槽。如图3所示，框架控制力矩陀螺6嵌于空心柱槽内，所述单框架控制力矩陀螺6包括：电机9、陀螺转子10、陀螺框架11、转子自转轴12、框架轴13和陀螺支架14；陀螺转子10固定在转子自由轴12上，转子自由轴12上可旋转的固定在陀螺框架11内，转子自转轴12穿过陀螺框架14上设置的转槽与电机9连接，陀螺框架11通过框架轴可摆动的连接在陀螺支架14上。如图4所示：桥面结构剖面示意图，所述框架控制力矩陀螺6内嵌在桥面1凹槽内，电涡流位移传感器15设置在凹槽内，其固定于上平台2的上表面，凹槽内还设置有接线孔16，所述电涡流位移传感器15一端接有电缆18，所述电缆18的一侧装有感应探头17。所述下平台8和船舱连接板25之间设置有螺栓杆24，所述螺栓杆24贯穿下平台8，所述螺栓杆24上方有螺栓头20，所述螺栓头20的下端与螺栓杆24的上端外表面固定连接，所述螺栓杆24的外端螺栓头20的下方设置有自紧垫圈21，所述自紧垫圈21与螺栓头20之间设置有防滑面22，所述防滑面22与自紧垫圈21的上端外表面固定连接，所述自紧垫圈的数量为六组，所述自紧垫圈的下端外表面设置有固定锯齿23。工作时，通过感应探头17可以探测甲板的摇摆幅度，然后通过电缆18将信号传给传感器15，传感器15再将信号传给外接控制器19，控制器19根据电信号来控制电机9的运转从而控制陀螺转子10的旋转速度，当船舶发生横摇纵摇时，陀螺转子10通过框架轴产生复位摆动从而输出稳定的动量矩来抵消动平台2的摇摆角度，陀螺框架11通过框架轴13摆动，部分液压缸7受扶正力矩作用缸内液体排出，液压轴5收缩，对应动平台2的一侧下倾，同时剩下部分液压缸7流入液体，液压轴5伸长，对应一侧动平台2上抬以保证平台上人员与物资的平稳。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台，其特征在于，包括：桥面、液压轴、液压缸、液压管路系统和单框架控制力矩陀螺，液压轴和液压缸组成液压支撑装置，将桥面可活动的固定支撑在船舶上，所述液压支撑装置有六组，六组液压缸相互并联组成液压管路系统，液压管路系统由电液伺服阀控制；单框架控制力矩陀螺设置在桥面的中轴线上；还包括传感器，用于感知船舶的振动并将振动信号转换成控制信号，控制单框架控制力矩陀螺旋转的动量矩。/n

【技术特征摘要】
1.一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台，其特征在于，包括：桥面、液压轴、液压缸、液压管路系统和单框架控制力矩陀螺，液压轴和液压缸组成液压支撑装置，将桥面可活动的固定支撑在船舶上，所述液压支撑装置有六组，六组液压缸相互并联组成液压管路系统，液压管路系统由电液伺服阀控制；单框架控制力矩陀螺设置在桥面的中轴线上；还包括传感器，用于感知船舶的振动并将振动信号转换成控制信号，控制单框架控制力矩陀螺旋转的动量矩。


2.根据权利要求1所述的内嵌陀螺式六自由度稳定平台，其中，所述单框架控制力矩陀螺包括：电机、陀螺转子、陀螺框架、转子自转轴、框架轴和陀螺支架；陀螺转子固定在转子自由轴上，转子自由轴上可旋转的固定在陀螺框架内，转子自转轴穿过陀螺框架上设置的转槽与电机连接，陀螺框架通过框架轴可摆动的连接在陀螺支架上。


3.根据权利要求1所述的内嵌陀螺式六自由度稳定平台，其中，还包括动平台和下平台，所述动平台固定在桥面下，所述下平台固定在船舶上，六组液压支撑装置及液压管路系统设置在动平台和下平台之间。


4.根据权利要求3所述的内嵌陀...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘建国，王磊，杨紫馨，陈宁，王起明，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32