CN112278301A - 一种被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱，在不改变两轴四框架光电吊舱内框架和外框架结构的前提下，能够有效地解决中高频振动对光电吊舱侦察精度的影响，通过在载机基座和外框架、外框架和内框架间增加隔振机构进行两级隔振，有效地解决中高频振动对光电吊舱工作的影响。同时，两级隔振设计缩小了内外框架间距离，可以有效利用吊舱本体的空间、减小内框架的配重。总结来说，本发明能有效解决各种中高频振动引起的角位移，提升光电吊舱的测量精度，增加光电吊舱内部空间使用效率，可广泛应用于各型机载体、舰载光电吊舱中。
Description
技术领域
本发明涉及机载光电技术领域，具体涉及一种被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱。
背景技术
机载光电吊舱是一种安装在直升机、无人机或固定翼飞行器上用于观察、搜索和测绘的光电设备，是航空侦察的主要设备。它体积较小、重量轻，多采用可见光、红外、激光等光学设备，载体在运动中会受自身发动机和外界气流的扰动，从而产生横滚、俯仰、方位三个方向上的运动干扰。光电吊舱通过陀螺敏感载体扰动的角速度控制电机运动，隔离载体运动的干扰，确保光学设备的成像质量。
目前隔离载体扰动效果好、高精度的光电吊舱均是采用两轴四框架结构，其中，外框架作为密封保护和随动系统，内框架作为高精度稳定平台机构，主要用来隔离20Hz以内的角度扰动，对于中高频高于20Hz振动一般通过隔振装置来被动隔振。
工程上被动隔振的方法主要包括两种：一种是在外框架与载体之间采用无角位移隔振机构，无角位移隔振机构多采用平行四变形、双平行四变形H型结构，利用平行四变形平动原理将角转动转换为平动，示意图如图1所示。由于这种机构同时抑制三个方向的角振动，因此自身体积和重量大、加工装配要求高。另一种是在内外框架之间关于内框架及其负载的质心对称布置三向等刚度隔振器，三向等刚度隔振器如图2所示，隔振弹簧，始终处于受压状态，用于轴向隔振；阻尼橡胶，用于径向隔振；此种结构对三个方向的线位移较大，特别是对于垂直于光轴平面的z向，需要预留更多的空间，占用吊舱体积过多，影响稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱，在不改变两轴四框架光电吊舱内框架和外框架结构的前提下，能够有效地解决中高频振动对光电吊舱侦察精度的影响。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
本发明的一种被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱，包括载机基座、外框架、内框架、俯仰轴以及方位轴，其特征在于，还包括上下连接支架、3个直线导轨、4个外框架隔振器以及8个内框架隔振器；
其中，上下连接支架为圆环形，用于连接载机基座和外框架；3个直线导轨圆周均匀布置于上下连接支架上，限制3个方向的转动以及x、y向的线位移；4只外框架隔振器圆周均匀布置在上下连接支架的下方，隔离z向线振动；
8个内框架隔振器设置在外框架和内框架之间。
其中，所述外框架由外方位框架和外俯仰框架组成；所述内框架由内方位框架和内俯仰框架组成。
其中，上下连接支架、3个直线导轨和4个外框架隔振器所构成的隔振机构的刚度中心位于光电吊舱质心的z轴上。
其中，8个内框架隔振器在在外框架和内框架之间关于内框架的质心对称分布。
其中，内框架隔振器的型号与外框架隔振器型号相同。
有益效果：
本发明的被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱，在不改变两轴四框架光电吊舱内框架和外框架结构的前提下，提供一种两级隔振结构，通过在载机基座和外框架、外框架和内框架间增加隔振机构进行两级隔振，有效地解决中高频振动对光电吊舱工作的影响。同时，两级隔振设计缩小了内外框架间距离，可以有效利用吊舱本体的空间、减小内框架的配重。总结来说，本发明能有效解决各种中高频振动引起的角位移，提升光电吊舱的测量精度，增加光电吊舱内部空间使用效率，可广泛应用于各型机载体、舰载光电吊舱中。
附图说明
图1为无角位移减震器结构示意图。
图2为三向等刚度隔振器结构示意图。
其中，1-1—连接部件，1-2—隔震弹簧，1-3—阻尼橡胶，1-4—套筒，1-5—底座。
图3为本发明光电吊舱结构组成示意图。
图4为本发明外框隔振机构示意图。
图5为本发明两级隔振系统模型图。
其中，1-载机基座，2-外框架，3-内框架，4-直线导轨，5-外框架隔振器，6-上下连接支架，7-内框架隔振器，8-俯仰轴，9-方位轴。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明的被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱，要解决光电吊舱的减振和光电吊舱内部空间尺寸的问题。本发明光电吊舱结构组成如图3所示，包括外方位框架和外俯仰框架组合成的外框架2、内方位框架和内俯仰框架组成的内框架3、俯仰轴8以及方位轴9，还包括上下连接支架6、3个直线导轨4、4个外框架隔振器5以及8个内框架隔振器7。
本发明外框隔振机构如图4所示，上下连接支架6为圆环形，上下连接支架6连接载体基座1和外框架2，3个直线导轨4圆周均匀布置于上下连接支架6上，限制3个方向的转动以及x、y向的线位移；4只外框架隔振器5圆周均匀布置在上下连接支架6的下方，隔离z向线振动，实现一级隔振；在外框架2和内框架3之间设置8个内框架隔振器7，进行二级隔振。
进一步地，3个直线导轨4、上下连接支架6和4个外框架隔振器5所构成的一级隔振机构的刚度中心位于光电吊舱质心的z轴上。
8个内框架隔振器7在内框架3和外框架2之间关于内框架3质心(含光电载荷及配重)对称分布。
内框架隔振器7的型号与外框架隔振器5型号相同。
本发明两轴四框架光电吊舱的两级减振方法实施过程如下：将吊舱本体通过外框架隔振机构与试验支架刚性联接，然后将试验支架与振动台刚性联接，这样形成一个弹簧一阻尼质量系统。二级减振系统模型如图5所示，以外界以恒定加速度对x、y、z三个方向施加正弦扫频为例。x、y方向为基座的平行平面内互相垂直的两个方向，z方向垂直于基座平面，与x、y方向两两垂直。当3个方向出现高频振动时，振动首先由振动台传递至试验支架载体、然后传递至外框架隔振机构的上下连接支架。在此处由于存在3个直线导轨均匀分布在上下连接支架上，可在x和y方向上限制舱体发生线位移；同时由于上下连接支架的刚性连接在x、y、z方向上限制舱体发生转动。此时，光电吊舱舱体的角转动和线位移实现解耦。当振动继续传递时，位于上下连接支架下方、外框架上方的4个隔振器发挥作用，对z方向上的线位移进行第一次衰减。振动随着外框架继续深入时，在对称布置于内外框架间的8个隔振器处进行了第二次衰减，同时由于8个隔振器对称分布，可以在三个方向上均匀衰减振动。这样就完成了稳定平台在高频振动下的两级减振，同时该结构并未对两轴四框架结构的主体进行改变，对稳定平台结构框架四个方向的运动无影响，该过程结束。综上，可见本发明解决了光电吊舱的减振和光电吊舱内部空间尺寸的问题。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱，其特征在于，包括载机基座(1)、外框架(2)、内框架(3)、俯仰轴(8)以及方位轴(9)，其特征在于，还包括上下连接支架(6)、3个直线导轨(4)、4个外框架隔振器(5)以及8个内框架隔振器(7)；
其中，上下连接支架(6)为圆环形，用于连接载机基座(1)和外框架(2)；3个直线导轨(4)圆周均匀布置于上下连接支架(6)上，限制3个方向的转动以及x、y向的线位移；4只外框架隔振器(5)圆周均匀布置在上下连接支架(6)的下方，隔离z向线振动；
8个内框架隔振器(7)设置在外框架(2)和内框架(3)之间。
2.根据权利要求1所述的被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱，其特征在于，所述外框架(2)由外方位框架和外俯仰框架组成；所述内框架(3)由内方位框架和内俯仰框架组成。
3.根据权利要求1所述的被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱，其特征在于，上下连接支架(6)、3个直线导轨(4)和4个外框架隔振器(5)所构成的隔振机构的刚度中心位于光电吊舱质心的z轴上。
4.根据权利要求1所述的被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱，其特征在于，8个内框架隔振器(7)在在外框架(2)和内框架(3)之间关于内框架(3)的质心对称分布。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的被动隔振的两轴四框架机构光电吊舱，其特征在于，内框架隔振器(7)的型号与外框架隔振器(5)型号相同。
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