Четырехстепенная динамическая платформа

Четырехстепенная динамическая платформа относится к техническим средствам динамических тренажеров на подвижных платформах, предназначенных для обучения и подготовки механиков-водителей, наводчиков и командиров боевых расчетов автобронетанковой техники, и может быть использована для имитации динамического подобия движению подвижного наземного объекта в условиях пересеченной местности. Динамическая платформа обеспечивает колебания в четырех направлениях: по вертикали, курсу, тангажу и крену, обладает широкими и методическими возможностями и высокими динамическими характеристиками по частоте, амплитуде, линейным и угловым скоростям и грузоподъемности, что позволяет максимально приблизить имитируемые колебания к реальным. Динамическая платформа содержит управляющую ЭВМ 1, четыре частотных преобразователя 2, 3, 4 и 5, неподвижное основание 6, четыре мотор-редуктора 7, 8, 9 и 23, три исполнительных механизма 10, 11 и 12, четыре датчика 13, 14, 15 и 24 обратной связи, три шарнирных соединения 16, 17 и 18, промежуточную плиту 19, опорно-поворотное устройство 21 на сферических роликах 20. Опорно-поворотное устройство 22 через свою круговую шестерню 22 кинематически соединено с валом мотор-редуктора 23. На опорно-поворотном устройстве 21 жестко закреплена рама 31 для установки на ней кабины объектов автобронетанковой техники. Каждый из исполнительных механизмов 10, 11 и 12 включает в себя кривошип 25 с шатуном 26, ползун 27, направляющую стойку 28 и разгрузочное устройство, состоящее из планки 29, соединенной с ползуном 27 и с двумя пружинами 30. В ОАО «Тулаточмаш» разработана, изготовлена и испытана с положительными результатами четырехстепенная динамическая платформа СДУ-04 ТШНИ4.13 7.048, которая рекомендована для дальнейшего использования в динамических тренажерах для обучения расчетов танков Т-72, Т-80 и Т-90 и их модификаций.

Предлагаемая полезная модель относится к техническим средствам динамических тренажеров с подвижными платформами, предназначенных для обучения и подготовки механиков-водителей, наводчиков и командиров боевых расчетов бронетанковой техники, и может быть использована для имитации динамического подобия движению подвижного наземного объекта в условиях пересеченной местности.

Известны трехстепенные динамические платформы, предназначенные для создания в тренажерах авто и бронетанковой техники динамических нагрузок, адекватных динамическим нагрузкам на рабочих местах расчетов боевых машин в продольной (тангаж), поперечной (крен) и вертикальной плоскостях (см., например, динамическую платформу ДП-43 - разработчик ОАО «МСКБ» г.Муром Владимирской обл., а также платформу УРВИ. 161469.004 ОАО «Муромский радиозавод»).

Платформа УРВИ. 161469.004 содержит установочную раму, закрепленную на подвижной балке, которая установлена на трех шаровых шарнирах и одном карданном шарнире, нижняя полумуфта карданного шарнира крепится к опорной балке, соединенной с разгрузочным торсионным валом. Вертикальное перемещение установочной рамы обеспечивается синхронным перемещением трех кривошипов от трех частотно-управляемых электроприводов с датчиками обратной связи, расположенных на едином основании.

Управление платформой осуществляется посредством блока управления, в котором расположены ЭВМ, частотные преобразователи, элементы защиты от короткого замыкания и органы управления.

Приведенные динамические платформы не обеспечивают в полной мере динамического подобия движения имитируемого подвижного объекта бронетанковой техники, так как имеют только три степени свободы, не обеспечивают имитацию поворота, например, башни танка вокруг вертикальной оси, а также имеют значительные массогабаритные характеристики.

Наиболее близкой к заявляемой динамической платформе является динамический стенд, содержащий подвижную платформу, неподвижное основание с установленными на нем тремя мотор-редукторами, управляющую ЭВМ, три датчика обратной связи и три частотных преобразователя, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом управляющей ЭВМ, вторые входы частотных преобразователей соединены с выходами соответствующих датчиков обратной связи, а выходы подключены к входам соответствующих мотор-редукторов. Дополнительно стенд содержит три шарнирных соединения и три исполнительных механизма, каждый из которых механически соединен с выходным валом соответствующего мотор-редуктора и через соответствующее шарнирное соединение с подвижной платформой, при этом каждый исполнительный механизм кинематически связан с соответствующим датчиком обратной связи (см., например, патент 66096 кл. G09B 9/08 от 6.12.2006 г. и стенды СДУ-01 и СДУ-03 - разработчик ОАО «Тулаточмаш»). Однако указанный динамический стенд также не обеспечивает в полной мере динамического подобия движения имитируемого подвижного объекта бронетанковой техники вокруг вертикальной оси.

Перед авторами стояла задача создания конкурентноспособной динамической платформы с широкими динамическими характеристиками и функциональными возможностями ее использования в динамических тренажерах подготовки водителей и операторов боевых расчетов бронетанковой техники.

Поставленная задача решена за счет введения в динамическую платформу дополнительных устройств, их связей между собой и с известными блоками.

Конкретно задача решена за счет того, что в динамическую платформу, содержащую промежуточную плиту, неподвижное основание с установленными на нем тремя мотор-редукторами и тремя исполнительными механизмами, каждый из которых механически соединен с выходным валом соответствующего мотор-редуктора и через соответствующее шарнирное соединение с промежуточной плитой, дополнительный выход каждого исполнительного механизма соединен с соответствующим датчиком обратной связи, управляющую ЭВМ и три частотных преобразователя, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом управляющей ЭВМ, вторые входы частотных преобразователей соединены с выходами соответствующих датчиков обратной связи, а выходы подключены к входам соответствующих мотор-редукторов, дополнительно введены четвертый мотор-редуктор, четвертый частотный преобразователь, четвертый датчик обратной связи и опорно-поворотное устройство на сферических роликах, установленное на промежуточной плите и кинематически соединенное с четвертым мотор-редуктором, подключенным к выходу четвертого частотного преобразователя, первый вход которого соединен с четвертым выходом управляющей ЭВМ, а второй вход - с выходом четвертого датчика обратной связи, кинематически соединенного с выходным валом четвертого мотор-редуктора, при этом на опорно-поворотном устройстве закреплена рама для установки кабины объектов автобронетанковой техники.

Каждый исполнительный механизм четырехстепенной динамической платформы включает в себя закрепленный на валу мотор-редуктора кривошип с шатуном, шарнирно соединенным с ползуном, расположенным в направляющей стойке, одним концом жестко закрепленной на неподвижном основании, и соединенным с дополнительно введенным разгрузочным устройством, состоящим из планки, жестко соединенной с ползуном и с двумя пружинами, жестко закрепленными вторыми концами к неподвижному основанию.

Для обеспечения высокой степени подобия динамическим характеристикам различных реальных объектов и имитации отдачи при «выстреле» в предлагаемой четырехстепенной динамической платформе два мотор-редуктора с соответствующими исполнительными механизмами установлены на неподвижном основании симметрично продольной оси устанавливаемого на раме опорно-поворотного устройства имитатора кабины реальных объектов автобронетанковой техники, а третий расположен на продольной оси и развернут по отношению к двум другим на 180.

Предлагаемая четырехстепенная динамическая платформа обладает совокупностью существенных признаков, неизвестных из уровня техники для динамических платформ аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 предсталена структурная схема четырехстепенной динамической платформы;

- на фиг.2 - кинематическая схема четырехстепенной динамической платформы;

- на фиг.3 - общий вид четырехстепенной динамической платформы. Динамическая платформа (фиг.1) содержит управляющую ЭВМ 1, первый, второй, третий и четвертый частотные преобразователи 2, 3, 4 и 5, неподвижное основание 6 с установленными на нем первым, вторым и третьим мотор-редукторами 7, 8 и 9, первым, вторым и третьим исполнительными механизмами 10, 11 и 12, дополнительные выходы которых механически соединены с осями соответствующих датчиков 13, 14 и 15 обратной связи. Исполнительные механизмы 10, 11 и 12 через соответствующие шарнирные соединения 16, 17 и 18 связаны с промежуточной плитой 19, которая через сферические ролики 20 соединена с опорно-поворотным устройством 21. Шестерня 22 опорно-поворотного устройства кинематически соединена с выходным валом четвертого мотор-редуктора 23, подключенного к выходу четвертого частотного преобразователя 5. Первый вход четвертого частотного преобразователя 5 соединен с четвертым выходом управляющей ЭВМ 1, второй вход подключен к выходу четвертого датчика 24 обратной связи, кинематически соединенного с выходным валом четвертого мотор-редуктора 23.

Каждый из исполнительных механизмов 10, 11 и 12 включает в себя (см. фиг.2) закрепленный на валу соответствующего мотор-редуктора 7 (8, 9) кривошип 25 с шатуном 26, шарнирно соединенным с ползуном 27, расположенным в направляющей стойке 28, одним концом жестко закрепленной на неподвижном основании 6, и жестко соединенным с планкой 29 (на чертеже соединение условно не показано) дополнительно введенного разгрузочного устройства и с двумя его пружинами 30, жестко закрепленных вторыми концами к неподвижному основанию 6.

На опорно-поворотном устройстве 21 установлена рама 31, предназначенная для закрепления на ней кабины механика-водителя или операторов боевого отделения объектов автобронетанковой техники.

С помощью мотор-редукторов 7 и 9 через соответствующие исполнительные механизмы 10 и 12 и шарнирные соединения 16 и 18 обеспечивается движение промежуточной плиты 19 и опорно-поворотного устройства 21 в поперечно-угловом направлении, а мотор-редуктором 8 через исполнительный механизм 11 и шарнирное соединение 17 - в продольно-угловом направлении. При этом мотор-редуктор 8 с исполнительным механизмом 11 расположен на продольной оси неподвижного основания 6 и развернут по отношению к мотор-редукторам 7 и 9 на 180° (см. фиг.2).

Движение промежуточной плиты 19 и опорно-поворотного устройства 21 в вертикальной плоскости осуществляется за счет перемещения трех ползунов 27 по вертикали. Вращение опорно-поворотного устройства 21 в азимутальной плоскости (четвертая степень свободы динамической платформы) осуществляется четвертым мотор-редуктором 23 за счет кинематической связи его выходного вала с круговой шестерней 22 устройства 21.

В качестве управляющей ЭВМ 1 в четырехстепенной динамической платформе может быть использована вычислительная машина IPC-610-ATM-117, поставляемая ЗАО НПФ «Доломант» г.Москва, а в качестве частотных преобразователей 2, 3, 4 и 5 - частотные преобразователи типа ATV312 ООО «Инжэлектрокомплект» г.Москва.

Частотные преобразователи 2, 3, 4 и 5 имеют в своем составе устройства суммирования и сравнения сигналов с выходов соответствующих датчиков 13, 14, 15 и 24 обратной связи, поступающих на их вторые входы, с сигналами управления, поступающими на их первые входы с соответствующих выходов управляющей ЭВМ 1. Сигналы управления с выходов ЭВМ 1 изменяются как по амплитуде, так и по частоте.

В качестве мотор-редукторов 7, 8, 9 и 23 могут быть использованы трехфазные асинхронные двигатели с червячным или шестереночным редуктором, поставляемые ООО «Компания ФАМ» г.Москва. При этом мощность мотор-редукторов 7, 8 и 9 на порядок и более превышает мощность мотор-редуктора 23.

Четырехстепенная динамическая платформа работает следующим образом.

Для моделирования движения объекта автобронетанковой техники по пересеченной местности с учетом курса стрельб и решаемых задач, а также работы двигателя объекта и его трансмиссии, в управляющую ЭВМ 1 записывается программа, в соответствии с которой на ее выходах 1, 2, 3 формируются управляющие сигналы для обеспечения колебаний промежуточной плиты 19 и опорно-поворотного устройства 21 в поперечно-угловом (крен), продольно-угловом (тангаж) и вертикальном направлениях, а на четвертом выходе ЭВМ 1 - для разворота опорно-поворотного устройства 21 и в азимутальной плоскости, т е. опорно-поворотное устройство 21, а вместе с ней и кабина механика-водителя или операторов объекта автобронетанковой техники, устанавливаемая на раму 31 устройства 21, будут иметь четыре степени свободы.

Далее управляющие сигналы с выходов ЭВМ 1 поступают на первые входы частотных преобразователей 2, 3, 4 и 5, которые суммируются с сигналами, снимаемыми с соответствующих датчиков 13, 14, 15 и 24 обратной связи, и преобразуются в изменяющиеся по частоте 3-х фазные напряжения для управления работой соответствующих мотор-редукторов 7, 8, 9 и 23.

Вращательное движение асинхронных двигателей мотор-редукторов 7, 8, 9 через соответствующие понижающие редукторы передается кривошипам 25 с шатунами 26 и ползунам 27, которые перемещаясь в стойках 28 приводят в движение промежуточную плиту 19 и опорно-поворотное устройство 21, а мотор-редуктор 23 производит разворот опорно-поворотного устройства 21 в азимутальной плоскости. При этом с помощью сферических роликов 20 обеспечивается кинематическая развязка опорно-поворотного устройства 21 от промежуточной плиты 19.

Введение в каждый из исполнительных механизмов 10, 11 и 12 дополнительно разгрузочного устройства позволяет в значительной мере обеспечить разгрузку используемых электроприводов и повысить их нагрузочную способность.

По сравнению с известными предлагаемая динамическая платформа обладает широкими функциональными и методическими возможностями, т.к. имеет четыре степени свободы, что позволяет в полной мере повысить уровень динамического подобия движения наземных объектов автобронетанковой техники в тренажерах для обучения механиков-водителей, наводчиков и командиров подвижных средств вооружения.

1. Четырехстепенная динамическая платформа, содержащая промежуточную плиту, неподвижное основание с установленными на нем тремя мотор-редукторами и тремя исполнительными механизмами, каждый из которых механически соединен с выходным валом соответствующего мотор-редуктора и через соответствующее шарнирное соединение - с промежуточной плитой, дополнительный выход каждого исполнительного механизма соединен с соответствующим датчиком обратной связи, управляющую ЭВМ и три частотных преобразователя, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом управляющей ЭВМ, вторые входы частотных преобразователей соединены с выходами соответствующих датчиков обратной связи, а выходы подключены к входам соответствующих мотор-редукторов, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены четвертый мотор-редуктор, четвертый частотный преобразователь, четвертый датчик обратной связи и опорно-поворотное устройство на сферических роликах, установленное на промежуточной плите и кинематически соединенное посредством шестерни с выходным валом четвертого мотор-редуктора, подключенным к выходу четвертого частотного преобразователя, первый вход которого соединен с четвертым выходом управляющей ЭВМ, а второй вход - с выходом четвертого датчика обратной связи, кинематически соединенного с выходным валом четвертого мотор-редуктора, при этом на опорно-поворотном устройстве закреплена рама для установки кабины объектов автобронетанковой техники.

2. Четырехстепенная динамическая платформа по п.1, отличающаяся тем, что каждый из исполнительных механизмов включает в себя закрепленный на валу соответствующего мотор-редуктора кривошип с шатуном, шарнирно соединенным с ползуном, расположенным в направляющей стойке, одним концом жестко закрепленной на неподвижном основании, и жестко соединенным с дополнительно введенным разгрузочным устройством, состоящим из планки и двух пружин, жестко соединенных с ползуном, при этом вторыми концами пружины жестко закреплены к неподвижному основанию.