一种空间定向障碍模拟器制造技术

本实用新型专利技术涉及模拟飞行技术领域，本实用新型专利技术一种空间定向障碍模拟器，包括传动支承系统、转臂系统、滚转框系统、偏航框系统和座舱系统；所述的传动支承系统支撑转臂系统并带动其在水平面内转动，滚转框系统设置在转臂系统上并绕与转臂系统的连接点转动，滚转框系统的转动中心线在水平面内，偏航框系统设置在滚转框系统在内并绕与滚转框系统的连接点转动，所述座舱系统设置在偏航框系统内并绕与偏航框系统的连接点转动。本实用新型专利技术的优点是主轴回转产生过载加速度，在转臂末端产生相对于人体坐标系的偏航、俯仰、滚转三个自由度，受训飞行员坐在座舱系统中，承受离心过载加速度和空间三个姿态角运动，实现空间定向障碍模拟训练。

【技术实现步骤摘要】
一种空间定向障碍模拟器
本技术涉及模拟飞行
，特别是一种空间定向障碍模拟器。
技术介绍
一种空间定向障碍模拟器用于空间定向障碍训练。空间定向障碍是目前严重威胁飞行安全的一个重大航空医学问题，具有普遍性、高危性等特点。近年发生的人的因素产生的飞行事故中，飞行错觉占比已经超过加速度引起的意识丧失。空间定向障碍容易引发空间意识丧失、导致飞行员精神紧张，导致认知差错，若不能正确决断、处理，很有可能导致飞行事故。进行空间定向障碍训练，即通过模拟器产生易发生空间定向障碍的环境，帮助飞行员正确认识空间定向障碍，做好预防空间定向障碍措施，消除不必要的诱发因素。加强感官功能生理心理训练，积极克服空间定向障碍。现有技术：目前专利号CN201821463335.7公布了一种“四自由度直升机动态飞行模拟器”，该专利描述了一种基于离心机平台的四自由度平台，其功能与本技术技术方案类似。但是该专利中的“四自由度直升机动态飞行模拟器”采用了双层布局结构，即主驱动电机及减速器位于地下一层，需要专门的地下室进行布置，这样的缺点是造成土建施工复杂，成本较高，并且造成设备安装调试难度较大。该专利的偏航框及在其上的滚转框和俯仰座舱位于转臂末端，采用悬臂连接——即单点支承结构，这样导致单一轴承须受重力、离心机及倾覆力矩，轴承受力严酷，导致轴承成本很高，且限制了产品规模的提升（如更大尺寸的座舱），因为选不到合适的产品轴承。该专利的座舱质心位置与主轴支承点位置处于两个平面，导致偏航框承受过大的倾覆力矩，同时转臂受弯矩很大，加剧运动是的转臂变形，同时要求偏航框具有足够的强度、刚度，使得偏航框重量增大。该专利的配重与座舱系统质心不在平行于地面的一条线上，形成力偶不平衡，容易引起振动，导致轴承受力严苛。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种空间定向障碍模拟器。本技术的目的通过以下技术方案来实现：一种空间定向障碍模拟器，包括传动支承系统、转臂系统、滚转框系统、偏航框系统和座舱系统；所述的传动支承系统支撑转臂系统并带动其在水平面内转动，所述滚转框系统设置在转臂系统上并绕与转臂系统的连接点转动，所述滚转框系统的转动中心线在水平面内，所述偏航框系统设置在滚转框系统在内并绕与滚转框系统的连接点转动，所述滚转框系统的转动中心与偏航框系统的转动中心垂直，所述座舱系统设置在偏航框系统内并绕与偏航框系统的连接点转动，所述座舱系统的转动中心与偏航框系统的转动中心垂直。具体的，所述的传动支承系统包括基座、主轴和主电机，所述的基座上设置有主轴安装孔，所述的主轴置于所述主轴安装孔内并通过轴承系与基座转动连接，所述主轴的顶部与主电机的输出端连接，带动主轴旋转。具体的，所述的转臂系统包括臂架、滚转框驱动电机、滚转框驱动轴、滚转框从动轴，所述臂架的一端与所述基座固定连接，所述的主电机固定在臂架上，所述臂架的另一端设置有两个连接支耳，所述两个连接支耳在水平面内平行设置，所述的两个连接支耳上分别同心设置有滚转框驱动轴安装孔和滚转框从动轴安装孔，所述滚转框驱动电机固定在设置有滚转框驱动轴安装孔的连接支耳上，所述滚转框驱动电机的输出端连接滚转框驱动轴，所述滚转框驱动轴置于所述滚转框驱动轴安装孔内并与连接支耳转动连接，所述滚转框从动轴置于所述滚转框从动轴安装孔内并与其转动连接。具体的，所述的滚转框系统包括滚转框架、偏航驱动电机、偏航驱动轴、偏航从动轴，所述的滚转框架为环形对称结构，所述滚转框架的外侧分别与滚转框驱动轴和滚转框从动轴连接，所述滚转框架上沿对称中心线对穿设置有偏航驱动轴安装孔和偏航从动轴安装孔，所述偏航驱动电机固定在滚转框架，且其输出端与偏航驱动轴连接，所述偏航驱动轴置于所述偏航驱动轴安装孔并与其转动连接，所述偏航从动轴置于所述偏航从动轴安装孔内并与其转动连接。具体的，所述偏航框系统包括偏航框架、座舱驱动电机、座舱从动轴、座舱驱动轴，所述偏航框架为环形对称结构，所述偏航框架的外侧分别与偏航驱动轴和偏航从动轴固定连接，所述偏航框架上沿对称中心对穿设置有座舱从动轴安装孔和座舱驱动轴安装孔，所述座舱驱动电机固定在偏航框架上，所述座舱驱动电机的输出端连接座舱驱动轴，所述座舱驱动轴置于所述座舱驱动轴安装孔内，并与其转动连接，所述座舱从动轴置于所述座舱从动轴安装孔内，并与其转动连接。具体的，所述座舱系统包括舱体、屏幕、摄像头、仪表台、座椅；所述舱体的外侧分别与座舱驱动轴和座舱从动轴固定连接，所述屏幕、摄像头、座椅均设置在舱体内。具体的，所述的轴承系包括第一推力轴承、第一球轴承、第一角接触轴承、轴承套筒，所述轴承套筒安装在基座的主轴安装孔内，所述的第一推力轴承、第一球轴承、第一角接触轴承均设置在轴承套筒内。具体的，所述的臂架上设置有安装孔，所述臂架的安装孔套设在主轴上，且其底部与基座固定连接，所述主电机的电机定子固定在臂架的顶部，主电机的转子与主轴固定连接；所述的滚转框驱动轴安装孔内设置有第一调心推力轴承和第一调心径向轴承，所述滚转框驱动轴通过第一调心推力轴承和第一调心径向轴承与臂架转动连接，所述滚转框从动轴安装孔内设置有第一调心径向轴承和第二调心径向轴承，所述滚转框从动轴通过第一调心径向轴承和第二调心径向轴承与臂架转动连接。具体的，所述偏航驱动轴安装孔内设置有第一径向滚子轴承和第一推力滚子轴承，所述偏航驱动轴通过第一径向滚子轴承和第一推力滚子轴承与滚转框架转动连接，所述的偏航从动轴安装孔内设置有第二推力滚子轴承、第二径向滚子轴承，所述偏航从动轴通过第二推力滚子轴承、第二径向滚子轴承与滚转框架转动连接。具体的，所述的座舱从动轴安装孔和座舱驱动轴安装孔内均固定设置有轴套，所述的座舱从动轴通过第二角接触轴承与座舱从动轴安装孔内的轴套转动连接，与偏航框架形成转动副，所述座舱驱动轴通过第三角接触轴承与座舱驱动轴安装孔内的轴套转动连接，与偏航框架形成转动副。本技术具有以下优点：1、本技术的传动支承系统中，将主电机安装在转臂系统上，同时将主轴安装在土建基础上，主电机输出轴与主轴固连，电机壳体与转臂系统、基座固连，实现主轴转动，减少传动支承系统位于转臂系统下方的高度尺寸。2、本技术的座舱系统、偏航框系统、滚转框系统、转臂系统均设计成轴对称结构，并且进行配重平衡，同时做到力平衡和力偶平衡，减少运动产生的过大离心力而导致巨大的弯矩加剧转臂垂向变形。3、本技术由座舱系统、偏航框系统、滚转框系统、转臂系统、传动支承系统组成，具有四个旋转轴，各旋转轴线与相邻的旋转轴两两正交，形成转臂运动产生离心过载加速度，和相对于人体坐标系的偏航、俯仰、滚转三个自由度，实现持续过载环境下的空间任意姿态模拟，所有旋转轴均可连续旋转。4、本技术的转臂系统中臂架设计成水平叉形结构，连接支耳两端设置调心推力轴承组成的轴系、调心径向轴承，实现对滚转框系统的两点支承，能够改善轴承受力状态，可以将以往的单一转台复合承载改为常规轴承组成的轴承组承载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间定向障碍模拟器，其特征在于：包括传动支承系统（5）、转臂系统（4）、滚转框系统（3）、偏航框系统（2）和座舱系统（1）；所述的传动支承系统（5）支撑转臂系统（4）并带动其在水平面内转动，所述滚转框系统（3）设置在转臂系统（4）上并绕与转臂系统（4）的连接点转动，所述滚转框系统（3）的转动中心线在水平面内，所述偏航框系统（2）设置在滚转框系统（3）在内并绕与滚转框系统（3）的连接点转动，所述滚转框系统（3）的转动中心与偏航框系统（2）的转动中心垂直，所述座舱系统（1）设置在偏航框系统（2）内并绕与偏航框系统（2）的连接点转动，所述座舱系统（1）的转动中心与偏航框系统（2）的转动中心垂直；/n所述的传动支承系统（5）包括基座（51）、主轴（53）和主电机（52），所述的基座（51）上设置有主轴安装孔，所述的主轴（53）置于所述主轴安装孔内并通过轴承系与基座（51）转动连接，所述主轴（53）的顶部与主电机（52）的输出端连接，带动主轴（53）旋转；/n所述的转臂系统（4）包括臂架（41）、滚转框驱动电机（43）、滚转框驱动轴（44）、滚转框从动轴（45），所述臂架（41）的一端与所述基座（51）固定连接，所述的主电机（52）固定在臂架（41）上，所述臂架（41）的另一端设置有两个连接支耳（42），所述两个连接支耳（42）在水平面内平行设置，所述的两个连接支耳（42）上分别同心设置有滚转框驱动轴安装孔和滚转框从动轴安装孔，所述滚转框驱动电机（43）固定在设置有滚转框驱动轴安装孔的连接支耳（42）上，所述滚转框驱动电机（43）的输出端连接滚转框驱动轴（44），所述滚转框驱动轴（44）置于所述滚转框驱动轴安装孔内并与连接支耳（42）转动连接，所述滚转框从动轴（45）置于所述滚转框从动轴安装孔内并与其转动连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种空间定向障碍模拟器，其特征在于：包括传动支承系统（5）、转臂系统（4）、滚转框系统（3）、偏航框系统（2）和座舱系统（1）；所述的传动支承系统（5）支撑转臂系统（4）并带动其在水平面内转动，所述滚转框系统（3）设置在转臂系统（4）上并绕与转臂系统（4）的连接点转动，所述滚转框系统（3）的转动中心线在水平面内，所述偏航框系统（2）设置在滚转框系统（3）在内并绕与滚转框系统（3）的连接点转动，所述滚转框系统（3）的转动中心与偏航框系统（2）的转动中心垂直，所述座舱系统（1）设置在偏航框系统（2）内并绕与偏航框系统（2）的连接点转动，所述座舱系统（1）的转动中心与偏航框系统（2）的转动中心垂直；
所述的传动支承系统（5）包括基座（51）、主轴（53）和主电机（52），所述的基座（51）上设置有主轴安装孔，所述的主轴（53）置于所述主轴安装孔内并通过轴承系与基座（51）转动连接，所述主轴（53）的顶部与主电机（52）的输出端连接，带动主轴（53）旋转；
所述的转臂系统（4）包括臂架（41）、滚转框驱动电机（43）、滚转框驱动轴（44）、滚转框从动轴（45），所述臂架（41）的一端与所述基座（51）固定连接，所述的主电机（52）固定在臂架（41）上，所述臂架（41）的另一端设置有两个连接支耳（42），所述两个连接支耳（42）在水平面内平行设置，所述的两个连接支耳（42）上分别同心设置有滚转框驱动轴安装孔和滚转框从动轴安装孔，所述滚转框驱动电机（43）固定在设置有滚转框驱动轴安装孔的连接支耳（42）上，所述滚转框驱动电机（43）的输出端连接滚转框驱动轴（44），所述滚转框驱动轴（44）置于所述滚转框驱动轴安装孔内并与连接支耳（42）转动连接，所述滚转框从动轴（45）置于所述滚转框从动轴安装孔内并与其转动连接。


2.根据权利要求1所述的一种空间定向障碍模拟器，其特征在于：所述的滚转框系统（3）包括滚转框架（31）、偏航驱动电机（32）、偏航驱动轴（35）、偏航从动轴（33），所述的滚转框架（31）为环形对称结构，所述滚转框架（31）的外侧分别与滚转框驱动轴（44）和滚转框从动轴（45）连接，所述滚转框架（31）上沿对称中心线对穿设置有偏航驱动轴安装孔和偏航从动轴安装孔，所述偏航驱动电机（32）固定在滚转框架（31），且其输出端与偏航驱动轴（35）连接，所述偏航驱动轴（35）置于所述偏航驱动轴安装孔并与其转动连接，所述偏航从动轴（33）置于所述偏航从动轴安装孔内并与其转动连接。


3.根据权利要求2所述的一种空间定向障碍模拟器，其特征在于：所述偏航框系统（2）包括偏航框架（21）、座舱驱动电机（22）、座舱从动轴（25）、座舱驱动轴（23），所述偏航框架（21）为环形对称结构，所述偏航框架（21）的外侧分别与偏航驱动轴（35）和偏航从动轴（33）固定连接，所述偏航框架（21...

【专利技术属性】
技术研发人员：何阳，蒋春梅，舒杨，尹娇妹，宋琼，罗龙，白俊林，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51