CN111720485A - 一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台 - Google Patents

一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台 Download PDF

Info

Publication number
CN111720485A
CN111720485A CN202010587483.5A CN202010587483A CN111720485A CN 111720485 A CN111720485 A CN 111720485A CN 202010587483 A CN202010587483 A CN 202010587483A CN 111720485 A CN111720485 A CN 111720485A
Authority
CN
China
Prior art keywords
platform
gyroscope
gyro
degree
embedded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010587483.5A
Other languages
English (en)
Inventor
佘建国
王磊
杨紫馨
陈宁
王起明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University of Science and Technology
Original Assignee
Jiangsu University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University of Science and Technology filed Critical Jiangsu University of Science and Technology
Priority to CN202010587483.5A priority Critical patent/CN111720485A/zh
Publication of CN111720485A publication Critical patent/CN111720485A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • F16F15/027—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means comprising control arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

本发明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***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。

Description

一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台
技术领域
本发明涉及自稳定平台领域，是一种内嵌陀螺六自由度稳定平台。
背景技术
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***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***，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。
发明内容
为了弥补被动隔振的不足，本发明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***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***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***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，本发明具有结构简单、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
附图用来提供对本发明专利的进一步了解，并且构成说明书的一部分，用于解释本发明专利，并不构成限制。
图1为本发明专利的结构示意图；
图2为本发明专利的主视结构示意图；
图3为本发明专利中陀螺结构剖面示意图；
图4为本发明专利中桥面结构示意图；
图5为本发明专利中下平台与连接板剖面示意图；
图6为本发明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
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明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发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

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***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***，液压管路***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***设置在动平台和下平台之间。
4.根据权利要求3所述的内嵌陀螺式六自由度稳定平台，其中，还包括万向节和十字轴，液压轴和液压缸的末端分别固定有万向节，万向节通过十字轴分别固定在动平台和下平台上。
5.根据权利要求3所述的内嵌陀螺式六自由度稳定平台，其中，桥面的周轴线上设置有凹槽，所述单框架控制力矩陀螺固定在凹槽内，凹槽上设置有接线孔。
6.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，所述传感器包括：电涡流位移传感器、感应探头、控制器和电缆，电涡流位移传感器固定所述凹槽内，其通过电缆分别与感应探头和控制器连接。
7.根据权利要求3所述的内嵌陀螺式六自由度稳定平台，其中，所述六组液压支撑装置与上平台的六个连接点与下平台的六个连接点分别处于对应平面的相同圆周上。
8.根据权利要求3所述的内嵌陀螺式六自由度稳定平台，其中，所述固定装置包括螺栓头、自紧垫圈、防滑面、固定锯齿和螺栓杆，下平台上设有若干孔与螺栓杆配合固定下平台，螺栓头和螺栓杆一体成型，自紧垫圈的上表面设置有防滑面，其下表面设置有固定锯齿，两组自紧垫圈的固定锯齿相互咬合贯穿在螺栓杆上。
CN202010587483.5A 2020-06-24 2020-06-24 一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台 Pending CN111720485A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010587483.5A CN111720485A (zh) 2020-06-24 2020-06-24 一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010587483.5A CN111720485A (zh) 2020-06-24 2020-06-24 一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111720485A true CN111720485A (zh) 2020-09-29

Family

ID=72568763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010587483.5A Pending CN111720485A (zh) 2020-06-24 2020-06-24 一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111720485A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114319291A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 中国海洋大学 一种具有运动补偿功能的浮托安装举升装置
CN114715368A (zh) * 2022-04-29 2022-07-08 武汉理工大学 轮缘推进器隔振装置及潜艇
CN115452317A (zh) * 2022-09-02 2022-12-09 哈尔滨工程大学 一种四自由度水动力性能试验测试装置
CN115675900A (zh) * 2022-11-04 2023-02-03 哈尔滨工程大学 一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平平台及调平方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101832358A (zh) * 2010-03-26 2010-09-15 北京工业大学 控制结构多维振动的陀螺减振阻尼器及其制作方法
CN105035362A (zh) * 2015-07-31 2015-11-11 上海卫星工程研究所 卫星控制力矩陀螺用振动隔振装置
CN105668430A (zh) * 2016-03-01 2016-06-15 江苏科技大学 具有多自由度主动波浪补偿功能的吊机装置及补偿方法
CN105806325A (zh) * 2014-12-30 2016-07-27 上海新跃仪表厂 一种单框架控制力矩陀螺的构型
CN106005484A (zh) * 2016-05-18 2016-10-12 北京空间飞行器总体设计部 一种并联桁架式控制力矩陀螺群减隔振装置
CN107240328A (zh) * 2017-06-27 2017-10-10 珠海磐磊智能科技有限公司 三自由度运动平台、控制力矩陀螺仪和飞行器用起降平台
CN107472476A (zh) * 2017-08-09 2017-12-15 江苏华阳重工股份有限公司 平面进动式船舶陀螺减摇
CN107813963A (zh) * 2017-10-16 2018-03-20 北京航空航天大学 一种全悬浮双端支撑的单框架控制力矩陀螺
CN109278953A (zh) * 2018-11-26 2019-01-29 江苏海事职业技术学院 一种改进型的多机并车机械柔性传动船用减摇陀螺
CN110009965A (zh) * 2018-01-05 2019-07-12 北京航空航天大学 一种基于数字液压缸的六自由度平台

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101832358A (zh) * 2010-03-26 2010-09-15 北京工业大学 控制结构多维振动的陀螺减振阻尼器及其制作方法
CN105806325A (zh) * 2014-12-30 2016-07-27 上海新跃仪表厂 一种单框架控制力矩陀螺的构型
CN105035362A (zh) * 2015-07-31 2015-11-11 上海卫星工程研究所 卫星控制力矩陀螺用振动隔振装置
CN105668430A (zh) * 2016-03-01 2016-06-15 江苏科技大学 具有多自由度主动波浪补偿功能的吊机装置及补偿方法
CN106005484A (zh) * 2016-05-18 2016-10-12 北京空间飞行器总体设计部 一种并联桁架式控制力矩陀螺群减隔振装置
CN107240328A (zh) * 2017-06-27 2017-10-10 珠海磐磊智能科技有限公司 三自由度运动平台、控制力矩陀螺仪和飞行器用起降平台
CN107472476A (zh) * 2017-08-09 2017-12-15 江苏华阳重工股份有限公司 平面进动式船舶陀螺减摇
CN107813963A (zh) * 2017-10-16 2018-03-20 北京航空航天大学 一种全悬浮双端支撑的单框架控制力矩陀螺
CN110009965A (zh) * 2018-01-05 2019-07-12 北京航空航天大学 一种基于数字液压缸的六自由度平台
CN109278953A (zh) * 2018-11-26 2019-01-29 江苏海事职业技术学院 一种改进型的多机并车机械柔性传动船用减摇陀螺

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114319291A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 中国海洋大学 一种具有运动补偿功能的浮托安装举升装置
CN114715368A (zh) * 2022-04-29 2022-07-08 武汉理工大学 轮缘推进器隔振装置及潜艇
CN114715368B (zh) * 2022-04-29 2024-05-07 武汉理工大学 轮缘推进器隔振装置及潜艇
CN115452317A (zh) * 2022-09-02 2022-12-09 哈尔滨工程大学 一种四自由度水动力性能试验测试装置
CN115452317B (zh) * 2022-09-02 2024-06-07 哈尔滨工程大学 一种四自由度水动力性能试验测试装置
CN115675900A (zh) * 2022-11-04 2023-02-03 哈尔滨工程大学 一种移动式舰载垂直起降无人机自动调平平台及调平方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111720485A (zh) 一种内嵌陀螺式六自由度稳定平台
CN107207221B (zh) 利用视频测距的海洋平台起重机升沉补偿控制***及方法
CN105736625B (zh) 基于六自由度并联平台的复合式舰载抗冲稳定平台及方法
CN103708004B (zh) 减摇装置、浮动基础和海上风力发电机
KR101533392B1 (ko) 롤 감쇠 기계장치를 구비하는 선박
US11142287B2 (en) System and method for compensation of motions of a floating vessel
EP2978661B1 (en) Stabilising of marine bodies
CN106005278A (zh) 具有六自由度波浪主动补偿功能的船用餐桌及补偿方法
JP2020519514A (ja) 海洋船上で利用するための動き補償クレーン
CN108862056B (zh) 一种波浪补偿船用a型门架基座
CN205203302U (zh) 三自由度液压驱动重载稳定平台
CN203652079U (zh) 减摇装置、浮动基础和海上风力发电机
US20230043092A1 (en) Feeder vessel
CN107161882B (zh) 一种新型的主动补偿吊机***
CN109204728A (zh) 一种用于海浪补偿的混联机构
CN110761172A (zh) 一种伸缩式栈桥***及其控制方法
CN113879472B (zh) 一种具有位姿补偿能力的半潜式钻井平台***及控制方法
CN105173024A (zh) 三自由度液压驱动重载稳定平台
CN211032947U (zh) 一种四自由度主动波浪补偿运维登靠装置
CN107738996A (zh) 一种拓宽浮式起重机应用范围的补偿装置及补偿方法
CN114013582A (zh) 一种具有波浪补偿功能的无人化运输船舶
CN108216496A (zh) 船舶液舱的双重制荡装置及其制荡方法
CN105253264A (zh) 一种深水半潜式钻井平台的海浪补偿装置及其控制方法
CN112389599A (zh) 一种四自由度主动波浪补偿运维登靠装置
CN110260110B (zh) 一种用于波浪补偿的六自由度混联平台

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200929

RJ01 Rejection of invention patent application after publication