ДВУХСТЕПЕННАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ ПЛАТФОРМА

Полезная модель относится к моделям и тренажерам образовательного и развлекательного характера, и может быть использована в оборудовании различных кинотеатров (XdeMotion cinema), аттракционов.
Известна 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.)
Недостатком известной конструкции является использование кривошипно-шатунных механизмов, что накладывает ограничение на диапазон нагрузок и ресурс моточасов платформы, а также требует повышенных затрат на обслуживание (смазку).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является 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 также использование мотор-редукторов с кривошипно-шатунными механизмами, что накладывает ограничения на диапазон нагрузок, возможных совершаемых ускорений (динамичности) платформы, и ведет к снижению надежности и безопасности конструкции в свою очередь являющейся немаловажным фактором в работе аттракциона.
Техническая задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в улучшении динамических свойств и повышении надежности динамической платформы.
Поставленная техническая задача решается тем, что в динамической платформе, содержащей неподвижную раму, привод и подвижную раму, шарнирно соединенную с неподвижной рамой посредством двух динамически управляемых опор и стойки с шарнирно-карданным механизмом, согласно предложенной полезной модели, стойка с шарнирно-карданным механизмом расположена на оси пересечения двух вертикальных плоскостей, каждая из которых проходит хотя бы через одну динамически управляемую опору.
Кроме того, заявляемая полезная модель характеризуется следующими дополнительными существенными признаками:
- вертикальные плоскости взаимно перпендикулярны и одна из них проходит через ось симметрии динамической платформы;
- на подвижной раме закреплен несущий стол;
- закрепленный на подвижной раме несущий стол выполнен ступенчатым;
- на подвижной раме закреплена кабина;
- динамически управляемые опоры снабжены датчиками положения выдвигающегося штока;
- динамически управляемые опоры шарнирно закреплены и выполнены в виде гидравлических цилиндров;
- динамическая платформа дополнительно снабжена управляемым источником гидравлического питания привода гидравлических цилиндров;
- динамически управляемые опоры шарнирно закреплены и выполнены в виде шарико-винтовой пары и снабжены электрическим сервоприводом.
- 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, безопасность и снижение эксплуатационных затрат.
Заявляемая полезная модель поясняется рисунком, где
на фиг.1 - представлен внешний вид динамической платформы;
на фиг.2 - представлен внешний вид динамической платформы с несущим столом.
Рисунок включает следующие позиции:
1 - неподвижная рама;
2 - опора неподвижной рамы;
3 - подвижная рама;
4 - стойка с шарнирно-карданным механизмом;
5 - динамически управляемая опора;
6 - несущий стол (на фиг.2);
7 - датчик положения выдвигающегося штока.
Заявляемая динамическая платформа содержит неподвижную раму 1, которая может быть снабжена опорами 2, привод (на фиг.1 не показан), подвижную раму 3, шарнирно соединенную с неподвижной рамой 1 посредством стойки 4 с шарнирно-карданным механизмом и двух динамически управляемых опор 5.
Стойка 4 шарнирно-карданным механизмом расположена на оси пересечения двух вертикальных плоскостей, каждая из которых проходит хотя бы через одну динамически управляемую опору 5. Вертикальные плоскости взаимно перпендикулярны и одна из них (в предпочтительном варианте изготовления) проходит через ось симметрии динамической платформы. Размещение стойки с карданным механизмом в указанном месте позволяет снизить динамические нагрузки на динамически управляемые опоры и шарнирные соединения за счет того, что сила и момент перемещения, в каждой из плоскостей, приходится на стойку, с шарнирно-карданным механизмом, и одну динамически управляемую опору.
Динамически управляемые опоры 5 снабжены датчиками положения выдвигающегося штока 7. 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.
Динамически управляемые опоры 5 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 3 динамической платформы может быть закреплен несущий стол 6 (фиг.2), или кабина, или одно кресло.
Несущий стол 6 предназначен для размещения на нем одного или нескольких кресел, в предпочтительном варианте четырех, пяти или семи штук. Стол 6 может быть выполнен ступенчатым для размещения кресел со смещением по высоте для лучшего обзора демонстрируемого на экране изображения. 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 и/или разгрузки напорной гидравлической магистрали, реализуемой для обеспечения оптимального расхода рабочей среды и экономии затрат.
Предложенная полезная модель работает следующим образом.
В случае использования гидравлического привода сигналы перемещения, по одной или двум осям динамической платформы, от источника, например ЭВМ, поступают в блок управления пропорциональными гидравлическими клапанами (привод), каждый из которых пропорционально протекаемого 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 крена/тангажа динамической платформы. Сигнал положения штока гидравлического цилиндра снимается с датчика положения выдвинутого штока 7 и поступает в блок управления пропорциональными гидравлическими клапанами, куда также поступает сигнал с датчика положения седла пропорционального клапана. Датчик положения выдвинутого штока может быть интегрирован в корпус гидравлического цилиндра. Привод и источник гидравлического питания условно не показан.
В случае использования шарико-винтовой пары сигнал перемещения по одной или двум осям динамической платформы, от источника, например ЭВМ, поступает в сервопривод электромотора, 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 крена/тангажа динамической платформы.
Преимущества разработки:
1. Платформа обладает повышенными динамическими свойствами, а именно хорошие значения ускорения и перемещения по крену и тангажу, линейность.
2. Платформа обеспечивает более реальную динамику движения: эффект резкого наезда на препятствие, перекаты через препятствия (ямы) за счет динамичности 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, преимущественно при использовании динамической платформы в качестве симулятора и подвижной части аттракциона.