一种吊舱变形用绳系驱动装置

文档序号:757418 发布日期:2021-04-06 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种吊舱变形用绳系驱动装置 (Rope system driving device for nacelle deformation ) 是由 王福德 李文皓 彭青 杨磊 李腾 于 2020-12-23 设计创作,主要内容包括:本发明属于吊舱辅助设备技术领域,基于现有电作动器等执行机构以及单、双绳收放绞盘系统在可变形吊舱变形中应用的不足,本发明公开了一种吊舱变形用绳系驱动装置,控制系统、电机驱动系统、四排电动同步绞盘系统、供电系统、滑轮变向系统分别固定安装于吊舱电气载荷舱固定框架上相应位置上,所述电机驱动系统固定安装于四排电动同步绞盘系统上,钢丝绳系一端固定安装于四排电动同步绞盘系统的端部,另一端绕过四排电动同步绞盘系统的四排滚轮,然后穿过滑轮变向系统,之后穿过吊舱同步减震器内部,最终固定于吊舱底框上。保证舱体平稳变形,同时减轻了驱动系统质量;适用性广泛,变形安全性高;确保钢丝绳收放过程中不会乱绳;能实现多绞盘良好固定与缠绕,结构简单紧凑。(The invention belongs to the technical field of pod auxiliary equipment, and discloses a rope system driving device for pod deformation, based on the defects of an executing mechanism such as an existing electric actuator and the application of a single-rope and double-rope take-up and pay-off winch system in deformable pod deformation. The cabin body is ensured to be stably deformed, and meanwhile, the quality of a driving system is reduced; the applicability is wide, and the deformation safety is high; the disorder of the steel wire rope in the winding and unwinding process is avoided; can realize that many winches are well fixed and twine, simple structure is compact.)

一种吊舱变形用绳系驱动装置

技术领域

本发明属于吊舱辅助设备技术领域,具体涉及一种吊舱变形用绳系驱动装置。

背景技术

吊舱是指安装有某机载设备或武器并吊挂在机身或机翼下的流线形短舱段。随着航空技术的发展,机载吊舱技术也有了很大进步。通常来讲,机载吊舱可分为:武器吊舱(包括航炮吊舱,航箭吊舱),侦察吊舱,火控吊舱,后勤辅助吊舱(加油吊舱)。

目前,全球范围内,浮空器发射吊舱研究很少,尤其是机体可变形浮空器发射吊舱未见先例。

目前,各种直线电作动器、舵机等执行机构在航空航天领域被大范围应用,并能够完成飞行器及浮空器翼型改变,舱门打开,执行机构动作等各种任务。

然而对于一些特殊飞行场景电作动器等无法完成特定任务,需要采用轻质化传动、远距离传动、同步传动以及柔性传动,例如吊舱的机体变形,传统传动方式难以实现吊舱大角度大范围机体变形,传动机构难以实现远距离传动,同步传动,而且行程角度变大带来了质量的大幅增加,同时传统传动方式难以实现单向柔性,不能满足舱体着陆缓冲单向变形要求。

目前,各种绞盘系统大多为单绳或双绳拖拽,对于多绳同步收放绞盘系统研究较少,尤其是吊舱中的多绳同步驱动绞盘系统更是未见先例,然而特种场景下需要利用多绳同步收放绞盘系统完成远距离,大范围,轻质化同步传动,所以,急需一种多绳同步收放绞盘系统完成可变形吊舱机体同步变形及着陆缓冲单向柔性任务。

发明内容

基于现有电作动器等执行机构以及单、双绳收放绞盘系统在可变形吊舱变形中应用的不足,本发明专利提出了一种吊舱变形用绳系驱动装置,该绳系驱动装置可利用多路同步绞盘同步提升和下降吊舱变形机体,实现吊舱吊挂姿态、发射姿态以及回收姿态的切换,实现吊舱飞行器吊挂,隐身屏蔽,飞行器发射,吊舱缓冲安全着陆等功能的集成。

本发明采取的技术方案为:

一种吊舱变形用绳系驱动系统,包括控制系统、电机驱动系统、四排电动同步绞盘系统、供电系统、滑轮变向系统、钢丝绳系、吊舱电气载荷舱固定框架,所述控制系统、电机驱动系统、四排电动同步绞盘系统、供电系统、滑轮变向系统分别固定安装于吊舱电气载荷舱固定框架上相应位置上,所述电机驱动系统固定安装于四排电动同步绞盘系统上,钢丝绳系一端固定安装于四排电动同步绞盘系统的端部,另一端绕过四排电动同步绞盘系统的四排滚轮,然后穿过滑轮变向系统,之后穿过吊舱同步减震器内部,最终固定于吊舱底框上。

进一步的,所述四排电动同步绞盘系统包括主体框架和四排滚轮,支撑杆固定于钢丝绳固定端固定板和电机端固定板上组成主体框架,四排滚轮安装在主体框架上。

进一步的,所述四排滚轮通过旋转机构安装于主体框架上,旋转机构包括轴承一与轴承二,轴承一安装于电机端固定板上,电机轴支撑架套在轴承一内圈上,轴承二安装于钢丝绳固定端固定板上,旋转绳系固定架套在轴承二内圈上,四排滚轮固定于电机轴支撑架和旋转绳系固定架之间,电机轴支撑架外圈和旋转绳系固定架外圈分别套设轴承挡环,通过轴承一与轴承二内外圈相对旋转带动四排滚轮相对主体框架旋转。

进一步的,所述电机驱动系统包括相互连接的抱闸、电机和电机减速器,电机外径上套设电机抱箍,电机抱箍固定于电机固定架上,电机固定架固定于吊舱电气载荷舱固定框架上;电机减速器通过过渡法兰固定于电机端固定板上,电机的电机输出轴和电机轴支撑架连接,通过电机驱动带动四排滚轮旋转,从而带动钢丝绳系收放。

进一步的,还设置有压紧装置,压紧装置包括压紧尼龙滚轮、压紧环、压紧闸刀和拉伸弹簧,压紧环和压紧闸刀分别套于四排电动同步绞盘系统上方的两根支撑杆上,压紧尼龙滚轮的轴承内圈安装于压紧闸刀的悬臂销轴上,压紧环和压紧闸刀之间通过拉伸弹簧张紧,控制压紧尼龙滚轮压紧缠绕钢丝绳系。

进一步的,所述滑轮变向系统包括水平放置滑轮和垂直放置滑轮,钢丝绳系穿过水平放置滑轮,控制钢丝绳系的钢丝绳沿水平面变向90度;钢丝绳系穿过垂直放置滑轮,控制钢丝绳系的钢丝绳沿垂直面变向90度。

进一步的,所述四排滚轮上设置有长圆孔槽a、长圆孔槽b、长圆孔槽c和长圆孔槽d,其中长圆孔槽a和长圆孔槽b设置于四排滚轮正面,长圆孔槽c和长圆孔槽d设置于四排滚轮的背面,相互之间形成180度布置,控制内侧两个滚筒钢丝绳输出与外侧两个滚筒钢丝绳输出成180度,实现四排滚轮上四个滚筒缠绕的钢丝绳的长度一致。

更进一步的,所述长圆孔槽a和长圆孔槽b沿着同一水平线相邻设置,所述长圆孔槽c和长圆孔槽d沿着同一水平线间隔一定距离设置;所述长圆孔槽a、长圆孔槽b、长圆孔槽c或长圆孔槽d的长圆孔槽长度为径向旋转30度到40度,控制钢丝绳缠绕端的平整性。与传统双滚轮两端侧壁固定钢丝绳方式对比,一端旋转固定钢丝绳和长圆孔槽穿过的方式提出了一种新的三排以上绞盘滚轮的平整可靠固定缠绕方式。

更进一步的,还设置有防乱绳机构,防乱绳机构包括U型固定夹B和U型固定夹A,U型固定夹固定设置在旋转绳系固定架上,U型固定夹A固定设置在底框固定板上,滚轮内腔钢丝绳系一端穿过旋转绳系固定架的内孔固定安装于U型固定夹B上,另外一端分别穿过长圆孔槽a、长圆孔槽b、长圆孔槽c、长圆孔槽d,并缠绕于四排滚轮外侧四个滚筒上;再穿过滑轮变向系统,穿过吊舱同步减震器内部的减震器孔道,并穿过底框接触球瓦,最终分别固定于底框固定板上的U型固定夹A上。

进一步的,所述吊舱底框和吊舱主体框架连接,钢丝绳系收放拖动吊舱底框上下运动和吊舱主体框架同步转动,当吊舱处于飞行器发射姿态和吊舱回收姿态时,钢丝绳系设置于吊舱同步减震器内部;确保了飞行器发射姿态下钢丝绳系对飞行器发射的影响,以及吊舱回收姿态下钢丝绳系对回收减震冲击的影响,保证了飞行器发射和吊舱回收的安全;与此同时,在吊舱回收姿态下,钢丝绳系与同步减震器综合作用,吊舱机体处于单向柔性缓冲状态;该状态下吊舱着陆时钢丝绳系不会影响机体变形和同步减震器减震,机体会沿同步减震器方向上下震动及减震,而且钢丝绳会对着陆时的振幅进行限位控制,保障吊舱着陆安全及减震效果;当吊舱处于飞行器吊挂姿态时,吊舱主体框架相互接触,吊舱处于限位状态,钢丝绳系处于绷紧半受力状态,此时抱闸处于断电抱紧状态。从而和吊舱限位双作用起到双安全限位作用。

本发明的有益效果为:

1、舱体变形驱动采用四排电动同步绞盘通过多个滑轮组变向,并穿过同步缓冲器固定于底框上,该驱动形式实现了可变形吊舱四点同步提升,保证舱体平稳变形,同时减轻了驱动系统质量;

2、驱动电机、控制系统、供电系统布置于电气载荷舱内,实现了驱动电机、控制系统、供电系统与高空低温低压恶劣环境的隔离;

3、当舱体处于飞行器发射姿态和回收姿态时,钢丝绳不会暴露于舱体内,而是处于四个同步缓冲器内部,确保发射和回收安全,四排绞盘内置断电抱闸,确保变形过程意外情况的发生;

4、绞盘压紧装置采用四压辊闸刀结构,确保钢丝绳收放过程中不会乱绳;

5、绞盘四排滚轮相应位置开有长圆孔槽,钢丝绳穿过后实现良好缠绕,钢丝绳另一端均穿过滚轮内部固定于绞盘端部U型卡子上,相较于传统单绞盘、双绞盘侧边固定方式,能实现多绞盘良好固定与缠绕,结构简单紧凑。

附图说明

图1为绳系驱动装置布置组成图;

图2为绳系驱动装置安装组成图;

图3为绳系驱动装置钢丝绳底框安装图;

图4为发射和回收姿态绳系驱动装置状态图;

图5为吊挂姿态绳系驱动装置状态图;

图6为绳系绕定滑轮变向图;

图7为四排电动同步绞盘系统与电机驱动系统(含断掉抱闸)组成图;

图8为四排电动同步绞盘系统与电机驱动系统(含断掉抱闸)剖视图;

图9为四排电动同步绞盘系统长圆孔布置图;

其中,1、控制系统;2、断电抱闸;3、四排电动同步绞盘系统;4、供电系统;5、滑轮变向系统;6、钢丝绳系;7、吊舱电气载荷舱固定框架;8、四个底框接触球瓦;9、U型固定夹A;10、水平放置滑轮;11、底框固定板;12、同步减震器;13、吊舱主体框架;14、吊舱底框;15、垂直放置滑轮;16、减震器孔道;

20、钢丝绳固定端固定板;21、U型固定夹B;22、压紧尼龙滚轮;23、压紧环;24、压紧闸刀;25、拉伸弹簧;26、电机抱箍;27、抱闸;28、电机;29、电机固定架;30、电机减速器;31、电机端固定板;32、四排滚轮;33、缠绕钢丝绳系;34、支撑杆;35、轴承一;36、减速器连接过渡法兰;37、电机轴支撑架;38、滚轮内腔钢丝绳系;39、轴承二;40、旋转绳系固定架;41、轴承挡圈;42、长圆孔槽a;43、长圆孔槽b;44、长圆孔槽c;45、长圆孔槽d。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

实施例1

本发明实施方式涉及一种吊舱变形用绳系驱动系统,如图1、图2、图3和图7所示,一种吊舱变形用绳系驱动系统,包括控制系统1、电机驱动系统(含断电抱闸)2、四排电动同步绞盘系统3、供电系统4、滑轮变向系统5、钢丝绳系6、吊舱电气载荷舱固定框架7等七部分组成。其中电机驱动系统(含断电抱闸)2通过螺栓固定安装于四排电动同步绞盘系统3的法兰上,钢丝绳系6一端固定安装于四排电动同步绞盘系统3的端部,另一端绕过四排滚轮32,然后穿过滑轮变向系统5,之后穿过吊舱同步减震器12内部,最终固定于吊舱底框14上,控制系统1、电机驱动系统(含断电抱闸)2、四排电动同步绞盘系统3、供电系统4、滑轮变向系统5均固定安装于吊舱电气载荷舱固定框架7上相应位置上。该系统利用电机驱动系统(含断电抱闸)2带动四排电动同步绞盘系统3转动,从而驱动钢丝绳系6中四根钢丝绳同步收放,通过滑轮变向系统5中垂向及横向滑轮导引变向,实现四排电动同步绞盘系统3旋转运动转换为吊舱内四根钢丝绳同步收放。

本发明又一实施例,如图7所示,四排电动同步绞盘系统3包括主体框架和四排滚轮32,支撑杆34固定于钢丝绳固定端固定板20和电机端固定板31上组成主体框架,更为具体的是,四根支撑杆34通过螺栓固定于钢丝绳固定端固定板20和电机端固定板31上,四排滚轮32安装在主体框架上,主体框架提供了稳定的支撑力和抗变形力。

本发明又一实施例,如图8所示,所述四排滚轮32通过旋转机构安装于主体框架上,旋转机构包括轴承一35与轴承二39,轴承一35安装于电机端固定板31上,轴承一35外圈与电机端固定板31内孔壁接触,电机轴支撑架37套在轴承一35内圈上,轴承二39安装于钢丝绳固定端固定板20上,轴承二39外圈与钢丝绳固定端固定板20内孔壁接触,旋转绳系固定架40套在轴承二39内圈上,四排滚轮32两侧法兰通过螺栓固定于电机轴支撑架37的法兰和旋转绳系固定架40的法兰上,轴承挡环41套于电机轴支撑架37外圈,介于轴承一35与四排滚轮32之间,另一个轴承挡环41套于旋转绳系固定架40外圈,介于轴承二39与四排滚轮32之间,通过轴承一35与轴承二39内外圈相对旋转带动四排滚轮32相对四排电动同步绞盘系统3主体框架旋转。

本发明又一实施例,如图7和图8所示,八个U型固定夹B21分别固定于旋转绳系固定架40相应位置,减速器连接过渡法兰36通过螺栓固定于电机端固定板31的法兰上,所述电机驱动系统包括相互连接的抱闸27、电机28和电机减速器30,电机驱动系统(含断电抱闸)2通过螺栓固定于减速器连接过渡法兰36的法兰上,电机28的电机输出轴通过平键轴孔配合于电机轴支撑架37孔槽内,实现电机驱动带动四排滚轮32旋转,从而带动钢丝绳系6收放,电机28外径上套设电机抱箍26,电机抱箍26固定于电机固定架29上,电机固定架29通过螺栓固定于吊舱电气载荷舱固定框架7上,电机减速器30通过过渡法兰36固定于电机端固定板31上,电机28的电机输出轴和电机轴支撑架37连接,通过电机28驱动带动四排滚轮32旋转,从而带动钢丝绳系6收放。

本发明又一实施例,如图7所示,还设置有压紧装置,压紧装置包括压紧尼龙滚轮22、压紧环23、压紧闸刀24和拉伸弹簧25,八个压紧环23和八个压紧闸刀24分别套于四排电动同步绞盘系统3上方的两根支撑杆34上,四个四个压紧尼龙滚轮22的轴承内圈安装于八个压紧闸刀24的悬臂销轴上,八个压紧环23和八个压紧闸刀24之间通过拉伸弹簧25张紧,控制四个压紧尼龙滚轮22压紧缠绕钢丝绳系33,防止钢丝绳系33在不拉紧状态下乱绳。

本发明又一实施例,如图1和图6所示,滑轮变向系统包括水平放置滑轮10和垂直放置滑轮15,钢丝绳系6穿过水平放置滑轮10,控制钢丝绳系6的钢丝绳沿水平面变向90度;钢丝绳系6穿过垂直放置滑轮15,控制钢丝绳系6的钢丝绳沿垂直面变向90度。

本发明又一实施例,如图9所示,四排滚轮32上设置有长圆孔槽a42、长圆孔槽b43、长圆孔槽c44和长圆孔槽d45,其中长圆孔槽a42和长圆孔槽b43设置于四排滚轮32正面,长圆孔槽c44和长圆孔槽d45设置于四排滚轮32的背面,相互之间形成180度布置,控制内侧两个滚筒钢丝绳输出与外侧两个滚筒钢丝绳输出成180度,实现四排滚轮32上四个滚筒缠绕的钢丝绳的长度一致。

长圆孔槽a42和长圆孔槽b43沿着同一水平线相邻设置,所述长圆孔槽c44和长圆孔槽d45沿着同一水平线间隔一定距离设置;所述长圆孔槽a42、长圆孔槽b43、长圆孔槽c44或长圆孔槽d45的长圆孔槽长度为径向旋转30度到40度,控制钢丝绳缠绕端的平整性。与传统双滚轮两端侧壁固定钢丝绳方式对比,一端旋转固定钢丝绳和长圆孔槽穿过的方式提出了一种新的三排以上绞盘滚轮的平整可靠固定缠绕方式。

本发明又一实施例,如图7、图8、图9所示,还设置有防乱绳机构,防乱绳机构包括U型固定夹B21和U型固定夹A9,U型固定夹B21固定设置在旋转绳系固定架40上,U型固定夹A9固定设置在底框固定板11上,防止乱绳,四根滚轮内腔钢丝绳系38一端穿过旋转绳系固定架40的内孔固定安装于八个U型固定夹B21上,另外一端穿过分别长圆孔槽a42、长圆孔槽b43、长圆孔槽c44、长圆孔槽d45,并缠绕于四排滚轮32外侧四个滚筒上,其中长圆孔槽a42和长圆孔槽b43位于四排滚轮32正面,长圆孔槽c44和长圆孔槽d45位于四排滚轮32的背面,相互之间形成180度布置,由于内侧两个滚筒钢丝绳输出于外侧两个滚筒钢丝绳输出也成180度,这样保证了四排滚轮32上四个滚筒缠绕的钢丝绳的长度是一致的,长圆孔槽长度为径向旋转30度到40度,保证了钢丝绳缠绕端的平整性,与传统双滚轮两端侧壁固定钢丝绳方式对比,一端旋转固定钢丝绳和长圆孔槽穿过的方式提出了一种新的三排以上绞盘滚轮的平整可靠固定缠绕方式,并实现多排绞盘钢丝绳在收放阶段、静止阶段均不会发生乱绳现象。

本发明又一实施例,如图1、图2、图3、图6、图8和图9所示,钢丝绳系6四根钢丝绳的一端固定安装于四排电动同步绞盘系统3的端部的U型固定夹B21上,钢丝绳系6四根钢丝绳另一端穿过四排滚轮32的内腔,之后分别穿过四排滚轮32的长圆孔槽42、长圆孔槽43、长圆孔槽44、长圆孔槽45,并分别同方向(顺时针缠绕或逆时针缠绕)绕过四排滚轮32的四个独立外壁,其中钢丝绳系6绕四排滚轮32内侧两个外壁的钢丝绳从四排滚轮32右侧绕出,钢丝绳系6绕四排滚轮32外侧两个外壁的钢丝绳从四排滚轮32左侧绕出,然后分别穿过四个水平放置滑轮10,使钢丝绳系6四根钢丝绳沿水平面变向90度,并分别穿过四个垂直放置滑轮15,使钢丝绳系6四根钢丝绳沿垂直面变向90度,之后分别穿过四根吊舱同步减震器12内部的减震器孔道16,并穿过四个底框接触球瓦8,最终分别固定于底框固定板11上的U型固定夹A9上。当四排滚轮32转动时,实现钢丝绳收放,并实现吊舱机体变形,由于钢丝绳是单向柔性,在着陆姿态下也能实现着陆缓冲变形。

本发明又一实施例,如图4和图5所示,分别为发射和回收姿态绳系驱动装置状态图和吊挂姿态绳系驱动装置状态图,当吊舱处于飞行器发射姿态和吊舱回收姿态时,钢丝绳系6不会暴露于舱体内,而是处于四根吊舱同步减震器12内部,确保了飞行器发射姿态下钢丝绳系6对飞行器发射的影响,以及吊舱回收姿态下钢丝绳系6对回收减震冲击的影响,保证了飞行器发射和吊舱回收的安全;与此同时,在吊舱回收姿态下,由于钢丝绳系6与同步减震器12综合作用,吊舱机体处于单向柔性缓冲状态,该状态下吊舱着陆时钢丝绳系6不会影响机体变形和同步减震器12减震,机体会沿同步减震器方向上下震动及减震,而且钢丝绳会对着陆时的振幅进行限位控制,保障吊舱着陆安全及减震效果;当吊舱处于飞行器吊挂姿态时,十六个吊舱主体框架13相互接触,吊舱处于限位状态,钢丝绳处于绷紧半受力状态,此时抱闸处于断电抱紧状态,从而和吊舱限位双作用起到双安全限位作用。

综合上述各个实施例,与传统着陆器电作动器驱动方式比,绳系驱动吊舱变形具有以下优势:

1.轻质化传动。由于采用绳系传动,所以相同驱动力所需的传动系统质量更轻,耗能更低。

2.布局合理。吊舱变形绳系驱动装置主体结构均布置于电气载荷舱内,只有钢丝绳固定于吊舱底框14上,其相较于电作动器较少的增加了负载的质量,节省能源消耗,同时一个电机的旋转运动通过同步绞盘旋转带动钢丝绳系6收放,并绕过两组定滑轮,转化为四根钢丝绳同步上下运动,并拖动吊舱底框14上下运动和吊舱主体框架13同步转动,整体布局简单、合理,传动高效、简单、可靠。

3.抗低温低压能力更强。由于控制系统1、电机驱动系统(含断电抱闸)2、四排电动同步绞盘系统3、供电系统4、滑轮变向系统5全部位于封闭保温的电气载荷舱内,只有部分钢丝绳系6位于吊舱舱体或同步减震器12内,所以低温低压环境对传动主体以及电气系统影响最小,更能适应低温低压空间环境。

4.吊舱变形绳系驱动方式在保证吊舱机体变形的同时,还能保证吊舱机体单向柔性与缓冲能力,保证吊舱能够安全回收,这是传统电作动器传动无法实现的。

5.吊舱变形绳系驱动方式在保证吊挂、发射姿态以及回收姿态切换的同时,还能保证机体同步变形与同步缓冲,同时各个钢丝绳在运动过程中受力均匀、一致、同步,这是传统电作动器传动无法实现的。

与传统单排及双排绞盘,四排电动同步绞盘系统3具有以下优势:

1.四排电动同步绞盘整体结构简单,拆装方便,可实现四根钢丝绳同步缠绕,钢丝绳固定可靠,可实现三排以上绞盘同步运动,为多排绞盘同步传动提供了一种结构形式。

2.绞盘压紧装置采用四压辊闸刀结构,确保多排绞盘钢丝绳系6收放过程中独立压紧,结构紧凑,拆卸简单,维护方便。

3.绞盘四排滚轮相应位置开有长圆孔槽,钢丝绳穿过后实现良好缠绕,钢丝绳另一端均穿过滚轮内部固定于绞盘端部U型卡子上,相较于传统单绞盘、双绞盘侧边固定方式三排以上绞盘无法使用的状况,该结构能实现三排以上绞盘良好固定与缠绕,结构简单紧凑。

以上所述并非是对本发明的限制,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明实质范围的前提下,还可以做出若干变化、改型、添加或替换,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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