ТРЕХСТЕПЕННАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ ПЛАТФОРМА

Полезная модель относится к моделям и тренажерам образовательного и развлекательного характера, и может быть использована в оборудовании различных XdeMotion cinema (кинотеатров), аттракционов.
Известна динамическая платформа, содержащая подвижную раму с установленной на ней кабиной (модулем-симулятором) и неподвижную раму с раздвижными опорами, на которой размещены привод, стойка и упоры, при этом подвижная рама соединена с неподвижной рамой в месте, соответствующем центру массы (ЦМ) имитируемого объекта посредством шарнира с разнесенными перекрещивающимися осями и стойки, привод выполнен в виде мотор-редукторов, каждый из которых через кривошип соединен тягой с шаровыми пальцами, скрепленными с подвижной рамой, при этом на неподвижной раме установлен блок питания и управления приводом. (Патент РФ №76154, МПК G09B 9/04, опубл. 10.09.2008 г. - прототип)
Недостатком известной конструкции является невозможность совершения платформой перемещений, имитирующих подъем-падение.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является четырехстепенная динамическая платформа тренажера транспортного средства, содержащая установочный диск поворотного устройства, закрепленного на трех шаровых шарнирах и одном карданном шарнире, и перемещающийся в пространстве по четырем степеням свободы от сигналов, поступающих от ЭВМ в реальном масштабе времени, вертикальное перемещение установочного диска обеспечивается синхронизированным перемещением трех кривошипно-шатунных механизмов с максимальной амплитудой, равной удвоенной величине эксцентриситета кривошипа и соответствующей максимальному вертикальному перемещению реальной машины. Кривошипы установлены в отдельных разгрузочных подшипниковых корпусах. (Патент РФ №96997, МПК G09B 9/00, опубл. 20.08.2010 г.)
Достоинством известной конструкции является наличие возможности перемещения установленного диска в вертикальной оси.
Недостатком известной конструкции является использование кривошипно-шатунных механизмов, что накладывает ограничение на диапазон нагрузок, возможных совершаемых ускорений (динамичности) платформы, и ведет к снижению надежности и безопасности конструкции в свою очередь являющейся немаловажным фактором в работе.
Техническая задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в улучшении свойств и динамических характеристик, повышении надежности и безопасности платформы.
Поставленная техническая задача решается тем, что в динамической платформе, содержащей неподвижную раму, привод, подвижную раму, шарнирно соединенную с неподвижной рамой посредством трех динамически управляемых опор и шарнирно-карданного соединения, согласно предложенной полезной модели, шарнирно-карданное соединение включает, по меньшей мере, три, связанных между собой шарнирно-карданных механизма, два из которых соединены с неподвижной рамой, а третий шарнирно-карданный механизм связан с подвижной рамой платформы.
Кроме того, заявляемая полезная модель характеризуется следующими дополнительными существенными признаками:
- динамически управляемые опоры размещены друг относительно друга таким образом, что шарнирные крепления на концах опор образуют в плане треугольник;
- на подвижной раме закреплен несущий стол или кабина, или, по меньшей мере, одно кресло;
- динамически управляемые опоры снабжены датчиками положения;
- в шарнирно-карданном соединении два шарнирно-карданных механизма жестко соединены вертикальными стойками с неподвижной рамой, третий шарнирно-карданный механизм соединен с подвижной платформой и посредством расположенных под углом друг к другу горизонтальных планок с двумя шарнирно-карданными механизмами на вертикальных стойках;
- динамически управляемые опоры выполнены в виде гидравлических
цилиндров;
- динамически управляемые опоры выполнены в виде шарико-винтовой пары, снабженной электрическим сервоприводом;
- динамическая платформа дополнительно снабжена управляемым источником гидравлического питания привода гидравлических цилиндров;
- подвижный стол выполнен ступенчатым;
- динамическая платформа снабжена ЭВМ, под управлением которой осуществляется перемещение подвижной рамы.
Технический результат, достижение которого обусловлено реализацией заявляемой совокупности существенных признаков, состоит в увеличении грузоподъемности, линейности перемещения и диапазона создаваемых ускорений, что улучшает динамические характеристики платформы, тем самым обеспечивает надежность и, безопасность устройства.
Заявляемая полезная модель поясняется рисунками, где
на фиг.1 представлен внешний вид динамической платформы;
на фиг.2 - представлен внешний вид динамической платформы с несущим столом;
Рисунки на фиг.1 и фиг.2 включают следующие позиции:
1 - неподвижная рама;
2 - подвижная рама;
3, 4, 5 - динамически управляемые опоры;
6, 7, 8 - шарнирно-карданные механизмы;
9, 10 - вертикальные стойки;
11, 12 - горизонтальные планки.
13 - несущий стол.
Заявляемая динамическая платформа содержит неподвижную раму 1, привод (на фиг.1 и 2 не показан), подвижную раму 2, шарнирно соединенную с неподвижной рамой 1 посредством шарнирно-карданного соединения и трех динамически управляемых опор 3, 4, 5, размещенные друг относительно друга с образованием шарнирными креплениями на концах опор в плане рамы треугольника.
Шарнирно-карданное соединение включает, по меньшей мере, три связанных между собой шарнирно-карданных механизма 6, 7, 8. Два шарнирно-карданных механизма 6 и 7 связаны с неподвижной рамой 1, а третий шарнирно-карданный механизм 8 связан с подвижной рамой 2 платформы.
В шарнирно-карданном соединении два шарнирно-карданных механизма 6 и 7 жестко соединены вертикальными стойками 9 и 10 соответственно с неподвижной рамой 1, третий шарнирно-карданный механизм 8 соединен с подвижной платформой 2 посредством расположенных под углом друг к другу горизонтальных планок 11 и 12 с двумя шарнирно-карданными механизмами 6 и 7 на вертикальных стойках 9 и 10;
Выполнение шарнирно-карданного соединения указанным образом обеспечивает продольно-поперечно-курсовую устойчивость подвижной рамы, что снижает износ динамически управляемых опор, тем самым обеспечивает надежность и безопасность работы конструкции динамической платформы.
Изменение длины динамически управляемых опоры 3, 4, 5 обеспечивается наличием выдвигающихся штоков. Опоры снабжены датчиками положения, определяющими положение выдвигающегося штока (на фиг.1 не показаны). Датчики положения выдвигающегося штока необходимы системе автоматического регулирования (приводу) для функционирования обратной связи по длине выдвинутого штока, и задания линейности перемещения штока, а значит динамической платформы, пропорционально управляющему сигналу, который передается от управляющей ЭВМ.
Динамически управляемые опоры могут быть выполнены в виде гидравлических цилиндров или в виде шарико-винтовой пары, снабженной электрическим сервоприводом. Гидравлические опоры с источником гидравлического питания предпочтительно применять в жестких условиях эксплуатации более чем одноместной платформы (аттракциона), а шарико-винтовую пару в совокупности с электрическим сервоприводом - при реализации бюджетного одноместного варианта.
На подвижной раме 2 динамической платформы может быть закреплен несущий стол 13 или кабина или, по меньшей мере, одно кресло.
Несущий стол 13 предназначен для размещения на нем одного или нескольких кресел, в предпочтительном варианте четырех, пяти или семи штук. Кабина может быть использована для создания обстановки приближенной к реальной путем размещения в ней например экрана, панели приборов, а также ограничения или имитации пространства вокруг зрителя.
Динамическая платформа дополнительно снабжена управляемым источником гидравлического питания привода гидравлических цилиндров (на рисунках не показан). В качестве гидравлического источника питания может быть использован гидравлический насос с приводом от электро-бензо агрегата с пропорциональным регулированием числа оборотов (сервопривода) и/или разгрузкой напорной гидравлической магистрали, реализуемой для обеспечения оптимального расхода рабочей среды и снижения затрат.
Предложенная полезная модель работает следующим образом.
В случае использования гидравлического привода сигналы перемещения, по одной, двум или трем осям динамической платформы, от источника, например ЭВМ, поступают в блок управления пропорционально управляемыми гидравлическими клапанами (привод), каждый из которых, пропорционально протекающего через его обмотку тока, перераспределяет рабочую жидкость среды (гидравлического источника) в направлении гидравлического цилиндра, заставляя последний перемещать поршень штока, что приводит к изменению рабочей длины динамически управляемой опоры и соответственно, изменению положения подвижной рамы динамической платформы. Сигнал положения штока гидравлического цилиндра снимается с датчика положения выдвинутого штока и поступает в блок управления пропорционально управляемыми гидравлическими клапанами, куда также может поступать сигнал с датчика давления или положения седла пропорционального клапана. Датчик положения выдвинутого штока может быть интегрирован в корпус гидравлического цилиндра. Привод и источник гидравлического питания на рисунках условно не показан.
В случае использования шарико-винтовой пары сигнал перемещения по одной, двум или трем осям динамической платформы, от источника, например ЭВМ, поступает в сервопривод электромоторов, вал последнего связан с шарико-винтовой парой и датчиком вращения (энкодером) и/или положения выдвигающегося штока, сигнал с которого поступает в сервопривод. Вращение вала электромотора приводит к увеличению рабочей длины динамически управляемой опоры и соответственно, изменению положения подвижной рамы динамической платформы. Перемещение по вертикальной оси обеспечивается одновременным изменением рабочей длины динамически управляемых опор. Шарнирно-карданное соединение обеспечивает устойчивость подвижной рамы.
Преимущества заявляемой полезной модели:
1. Платформа обладает повышенными динамическими свойствами, а именно хорошие значения ускорения по крену, тангажу и по вертикальной оси, линейность;
2. Платформа обеспечивает более реальную динамику движения: эффект резкого наезда на препятствие, перекаты через препятствия, провалы в ямы, что обеспечивается динамичностью конструкции;
3. Платформа характеризуется высокими эксплуатационными свойствами, заключающимися в том, что платформа в период эксплуатации не требует частой периодической смазки при значительном ресурсе возвратно-поступательных движений динамически управляемых опор. В состоянии покоя платформа находится в горизонтальном положении нижней рабочей точки, что создает дополнительное удобство.