一种液压重力平衡式空间运动模拟器，包括并联六自由度运动平台（４）及安装在运动平台上的内有视景系统的模拟舱（３），其特征在于：它还包括升沉运动平台系统、安全保护系统；其中： １）升沉运动平台系统：包括中间平台（５）、升沉平台驱动液压缸（８）、由两只或两只以上的随动液压缸（９）及其配套液压系统组成的液压重力平衡装置、由三根导轨（２）及其配套滑块（７）组成的导向机构、移动线缆桥架；中间平台（５）上面安装并联六自由度运动平台（４），中间平台（５）中心点正下方垂直安装一只升沉平台驱动液压缸（８），活塞杆端用杆端球铰与中间平台底面中心安装的铰支座连接；中间平台（５）下面还垂直安装以驱动液压缸（８）为中心、对称布置的两只或两只以上的随动液压缸（９）及配套液压系统组成的重力平衡装置；中间平台（５）两端和一侧面上下分别装有两个导轨滑块（７），导轨滑块（７）与垂直安装在运动模拟器周围三墙面（１４）上的导轨（２）配合组成导向机构；在中间平台（５）和侧面墙（１４）之间安装一移动线缆桥架； ２）安全保护系统：中间平台（５）两端分别安装两个双向安全钳（６）与垂直安装在中间平台（５）两端墙上的导轨（２）配合，垂直安装在中间平台（５）两端的导轨（２）的上端两侧分别安装两个上端缓冲器（１），在中间平台（５）下的地面（１３）上以升沉平台驱动液压缸（８）为中心对称安装四个缓冲器（１０）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及运动模拟器，特别涉及一种液压重力平衡式空间运动模拟器。
技术介绍
随着地面仿真技术的发展，目前国外很多空中、太空及海洋上的试验、训练等都改在地面进行，地面试验既安全，又能节约资金。我国也在大力发展地面仿真技术，但在数量上、技术水平上仍落后与欧美发达国家，具有很大的发展空间，同时急需快速发展。舰艇、飞行器等的运动是多姿态的三维空间运动，运动模拟器对其进行比较准确的描述和对其运动状态进行动态仿真。国内，在中小运动幅值的运动模拟器平台中大多采用Stewart结构实现六自由度运动，技术相对成熟，而运动幅值很大的，尤其是升沉运动幅值超过±1.5m的运动模拟器尚未有报道。本专利技术则可用于升沉运动幅值达±3.75m的运动模拟，且具有高性能、安全、可靠、节能、真实的特点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种液压重力平衡式空间运动模拟器，它安全、可靠、功耗低、能够真实模拟舰船、飞行器等在航(飞)行中的运动及视景的运动模拟器。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是包括并联六自由度运动平台及安装在运动平台上的内有视景系统的模拟舱。它还包括升沉运动平台系统、安全保护系统；其中1)升沉运动平台系统包括中间平台、升沉平台驱动液压缸、由两只或两只以上的液压缸及其配套液压系统组成的液动重力平衡装置、由三根导轨及其配套滑块组成的导向机构、移动线缆桥架；中间平台上面安装并联六自由度运动平台，中间平台中心点正下方垂直安装一只升沉平台驱动液压缸，活塞杆端用杆端球铰与中间平台底面中心安装的铰支座连接；中间平台下面还垂直安装以驱动液压缸为中心、对称布置的两只或两只以上的液压缸及配套液动系统组成的重力平衡装置；中间平台两端和一侧面上下分别装有两个导轨滑块，导轨滑块与垂直安装在运动模拟器周围三墙面上的导轨配合组成导向机构；在中间平台和侧面墙之间安装一移动线缆桥架；2)安全保护系统中间平台两端分别安装两个双向安全钳与垂直安装在中间平台两端墙上的导轨配合，垂直安装在中间平台两端的导轨的上端两侧分别安装两个上端缓冲器，在中间平台下的地面上以升沉平台驱动液压缸为中心对称安装四个缓冲器。本专利技术中升沉运动平台在高精度的导向机构导向下，利用重力平衡装置平衡模拟器及其负载的重量，由一只长行程液压缸直接驱动实现大幅值、快速、大加速度、高频响的升沉运动；在中间平台上安装并联六自由度运动平台，其与升沉平台结合实现模拟器的六自由度运动；由于运动模拟器用于载人，所以设计了机械、液压、电气安全保护系统三套保护系统并联保护整个装置的安全；模拟舱用于载人及相关试验设备；模拟舱内装有视景系统的显示屏幕显示逼真、实时的航海(飞行)视景。本专利技术与
技术介绍
相比，具有的有益的效果是升沉运动由升沉运动平台或并联六自由度运动平台或两者结合实现。升沉平台采用一只液压缸直接驱动，同时利用重力平衡装置平衡大部分负载的重量，能实现较大幅值的升沉运动，并具有高节能率、快速、高频响、大加速度、稳定可靠、安全性好等特点，其节能性、快速性、控制特性、稳定性和安全性都优于其它形式。而且该方案具有结构简单、成本低、技术成熟等优点。该系统对导轨、对墙的压力很小，对土建的要求不高。具有很高的实用性，可广泛应用于需要大幅升沉运动的运动模拟器及其它具有升降运动的设备。附图说明图1是本专利技术的结构原理示意图；图2是本专利技术图1中间平台的俯视图；图3是本专利技术图1的侧视图；图4是本专利技术的重力平衡装置液压回路原理示意图；图5是本专利技术的计算机系统组成图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1、图2、图3所示，本专利技术包括并联六自由度运动平台4及安装在运动平台上的内有视景系统的模拟舱3。它还包括升沉运动平台系统、安全保护系统；其中1)升沉运动平台系统包括中间平台5、升沉平台驱动液压缸8、由两只或两只以上的液压缸9及其配套液压系统组成的液压重力平衡装置、由三根导轨2及其配套滑块7组成的导向机构、移动线缆桥架；中间平台5上面安装并联六自由度运动平台4，中间平台5中心点正下方垂直安装一只升沉平台驱动液压缸8，活塞杆端用杆端球铰与中间平台底面中心安装的铰支座连接；中间平台5下面还垂直安装以驱动液压缸8为中心、对称布置的两只或两只以上的液压缸9及配套液压系统组成的重力平衡装置；中间平台5两端和一侧面上下分别装有两个导轨滑块7，导轨滑块7与垂直安装在运动模拟器周围三墙面14上的导轨2配合组成导向机构；在中间平台5和侧面墙14之间安装一移动线缆桥架；2)安全保护系统中间平台5两端分别安装两个双向安全钳6与垂直安装在中间平台5两端墙上的导轨2配合，垂直安装在中间平台5两端的导轨2的上端两侧分别安装两个上端缓冲器1，在中间平台5下的地面13上以升沉平台驱动液压缸8为中心对称安装四个缓冲器10。如图4所示，所说的液压重力平衡装置的液压回路包括电机15、液压泵16、电磁溢流阀17、数个蓄能器18、故障保护模块19、液压缸8、油箱25；液压泵16出口连接电磁溢流阀17和数个蓄能器18，再通过故障保护模块19接液压缸8的无杆腔，液压缸8有杆腔通大气。所说的故障保护模块19包括节流阀20、单向阀21、第二液控单向阀22、第一液控单向阀23、二位三通换向阀24；数个蓄能器18接故障保护模块的一端与二位三通换向阀24的P口及第一液控单向阀23的进口连接，第一液控单向阀23的出口与液压缸8的无杆腔连接，二位三通换向阀24的T口通油箱25，A口连接第一、第二液控单向阀23、22的控制端口，节流阀20与单向阀21并联，一端通油箱25，另一端与第二液控单向阀22的出口连接，第二液控单向阀22的进口与液压缸8的无杆腔连接。理论基础重力平衡后升沉系统功耗降低的计算重力平衡前系统功率P＝m·(g+a)·v重力平衡后系统功率近似为 P′＝m·a·v重力平衡前后功率的比值为P′P=ag+a]]>式中m-物体质量g-重力加速度 a-物体运动加速度在运动模拟器中升沉运动加速度一般小于1g，所以系统节能50％以上。装置结构及工作原理(一)升沉运动平台升沉运动平台包括包括中间平台5、升沉平台驱动液压缸8、由两只或两只以上的液压缸9及其配套液压系统组成的液压重力平衡装置、由三根导轨2及其配套滑块7组成的导向机构、移动线缆桥架。中间平台5主要由两个箱形主梁构成。中间平台5中心点正下方垂直安装一只升沉平台驱动液压缸8，液压缸体可完全安装在地面上或完全埋于地面以下或部分埋于地面以下，活塞杆端用杆端球铰与中间平台底面中心安装的铰支座连接。液压缸采用特殊结构单出杆对称结构，利用对称阀控制对称缸，以解决模拟器运动的拐点问题。中间平台5下面还垂直安装以驱动液压缸8为中心、对称布置的两只或两只以上的液压缸9及配套液压系统组成的重力平衡装置。中间平台5两端和一侧面上下分别装有两个导轨滑块7，导轨滑块7与垂直安装在运动模拟器周围三墙面14上的导轨2配合组成导向机构，其中两根位于中间平台X轴两端延伸处，另一根安装于中间平台侧面，Y轴延伸处。每根导轨配两个滑块7。在中间平台5和侧面墙14之间安装一移动线缆桥架；在中间平台5和侧面墙14间安装一移动线缆桥架，保护并联六自由度运动平台的油管、电源线、信号线及模拟舱的管线等离开平台到油源、电源、信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王宣银，丁凡，陶国良，王庆丰，杨华勇，程佳，魏建华，徐兵，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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