АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ГОРИЗОНТИРОВАНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНОЙ ПЛАТФОРМЫ СПЕЦИАЛЬНОГО ОБЪЕКТА

Полезная модель относится к технике войск ВКО и может быть использована для обеспечения погрузочно-разгрузочных работ с применением автомобильного крана и (или) заряжающей машины в процессе заряжания и разряжания пусковых установок на стартовой позиции.
Задачей полезной модели является сокращение времени затраченного на горизонтирование (ориентирование относительно поверхности земли) грузоподъемной платформы при совершении погрузочных и разгрузочных работ с грузом.
Для этого в систему, содержащую платформу с установленным на ней грузоподъемным механизмом, четыре гидравлических домкрата и блок управления гидросистемой, введены источник когерентного излучения, сосуд заполненный вязкой жидкостью темного цвета с воздушным пузырьком внутри, фотоприемный элемент в виде линейки фотоприемных матриц с различным коэффициентом квантового выхода, схема электронного устройства управления на основе амплитудно-фазового детектора и исполнительный механизм компенсации погрешности горизонтирования.
Известно устройство горизонтирования платформ с грузоподъемными механизмами специального назначения [1, 2], содержащие платформу, реализованную на базе автомобильного шасси, четыре гидравлических домкрата, гидравлическую систему, блок управления гидросистемой и ампульный уровень, расположенный в задней части платформы.
Недостатком данного устройства является большие временные затраты на горизонтирование платформы за счет необходимости постоянного визуального контроля оператором после каждой операции выравнивания платформы.
В качестве прототипа принята известная модель [3], содержащая сосуд, заполненный жидкостью с воздушным пузырьком внутри, источник излучения (лазер), приемник излучения (фотоэлемент), световой индикатор (светодиод). Жидкость представляет собой вязкую субстанцию темного цвета.
Недостатком прототипа является наличие погрешности при выравнивании манипулятора, необходимость анализа оператором результатов функционирования данного устройства.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является сокращение времени горизонтирования платформы с установленным на ней грузоподъемным механизмом, за счет применения системы автоматического горизонтирования с возможностью регулирования давления рабочей жидкости в поршневой и штоковой полости гидравлических домкратов платформы.
Данная задача решается тем, что система снабжена излучателем когерентного излучения, сосудом, заполненным вязкой жидкостью темного цвета, фотоприемный элемент в виде линейки фотоприемных матриц с различным коэффициентом квантового выхода, схемой электронного устройства управления содержащее амплитудно-фазовый детектор и исполнительный механизм компенсации погрешности горизонтирования.
Сущность полезной модели поясняется чертежами (фиг. 1-3).
На фиг. 1 представлен рисунок, поясняющий общий вид автоматизированной оптико-электронной системы горизонтирования грузоподъемной платформы специального объекта. На фиг. 2 представлена функциональная схема электронного устройства управления автоматизированной системой. На фиг. 3 представлен внешний вид оптического датчика горизонтирования.
Автоматизированная система горизонтирования грузоподъемной платформы специального объекта содержит платформу с установленным на ней грузоподъемным механизмом 1 и четыре гидравлических домкрата по краям платформы 2.
Система также содержит источник когерентного излучения 10, сосуд, заполненный вязкой жидкостью темного цвета с воздушным пузырьком внутри 9, фотоприемный элемент в виде линейки фотоприемных матриц с различным коэффициентом квантового выхода 8. Элементы 10, 9 и 8 расположены на одной оптической линии визирования 7 таким образом, что когерентное излучение источника проходя через центр пузырька сосуда 9 попадает на центральную фотоприемный элемент в составе линейки фотоприемных матриц 8 с различным коэффициентом квантового выхода первого типа 14, второго типа 15 и третьего типа 16.
Система также содержит схему электронного устройства управления 6 и исполнительный механизм компенсации погрешности горизонтирования 5, который включен в гидросистему платформы.
Схема электронного устройства управления 6 содержит операционный усилитель 11, амплитудно-фазовый детектор 12 и решающее устройство 13.
РАБОТА СИСТЕМЫ
Автоматизированная оптико-электронная система горизонтирования грузоподъемной платформы специального объекта работает после разворачивания платформы с грузоподъемным механизмом из свернутого в рабочее положение.
После опускания гидравлических домкратов 2 производится запитывание источника когерентного излучения 10. Когерентное излучение проходит через сосуд, заполненным вязкой жидкостью темного цвета с воздушным пузырьком внутри 9 и попадает на фотоприемный элемент в виде линейки фотоприемных матриц с различным коэффициентом квантового выхода 8. Линейка фотоприемных матриц с различным коэффициентом квантового выхода 8 представляет собой сборку из фотоприемных элементов трех типов. Каждый тип приемного элемента обладает различным коэффициентом квантового выхода, причем фотоприемные матрицы первого типа 14 с большим коэффициентом квантового выхода чем фотоприемные матрицы второго типа 15 и третьего типа 16. Количество и размер фотоприемных матриц определяется допустимыми отклонениями платформы с грузоподъемным механизмом от горизонта. Элемент 10 жестко прикреплен к платформе с грузоподъемным механизмом 1, элементы 8 и 9 к гидравлическим домкратам 2. На выходе групп фотоприемных матриц в зависимости от интенсивности попадающего когерентного излучения, обусловленного положением воздушного пузырька в стеклянном сосуде 9 при наклоне платформы 1, появляется выходной сигнал в виде напряжения пропорционального величине коэффициента квантового выхода приемника.
Напряжение пропорциональное величине наклона платформы с грузоподъемным механизмом поступает в схему электронного устройства управления 6. Операционный усилитель 11 обеспечивает усиление амплитуды напряжения сигнала ошибки до уровня необходимого для работы амплитудно-фазового детектора 12. На амплитудно-фазовом детекторе определяется величина сигнала отклонения, характеризующая угол наклона, и фаза сигнала отклонения, определяющая направление отклонения платформы с грузоподъемным механизмом 1. По значению данных величин, поступающих на решающее устройство 13, вырабатываются импульсы управления на исполнительный механизм компенсации погрешности горизонтирования 5, который включен в гидросистему платформы. Исполнительный механизм компенсации погрешности горизонтирования 5 по данным импульсам обеспечивает подачу или отвод рабочей жидкости в поршневые 3 и штоковые 4 полости гидравлических домкратов платформы 2. Данный процесс осуществляется до того момента, когда воздушный пузырек стеклянного сосуда с вязкой жидкостью черного цвета 8 будет находится на оптической оси визирования источника когерентное излучения 10 и центра фотоприемного элемента в виде линейки фотоприемных матриц 8. При попадании когерентного излучения источника 10 в центр первой группы фотоприемных матриц, формируется максимальное напряжение сигнала ошибки, автоматическая оптико-электронная система горизонтирования грузоподъемной платформы прекращает выдачу сигналов и в гидросистеме платформы формируется сигнал о закрытии гидрозамков домкратов 2. Работа автоматизированной оптико-электронной системы горизонтирования грузоподъемной платформы специального назначения прекращается.
ОЦЕНКА ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Оценку положительного технического эффекта целесообразно провести путем сравнения временных интервалов, затраченных на горизонтирование грузоподъемной платформы без использования и с импользованием предлагаемой автоматизированной оптико-электронной системы горизонтирования грузоподъемной платформы. При этом основные исходные данные для проведения необходимых расчетов взяты в качестве примера из открытой эксплуатационной документации на заряжающую машину ЗМ22Т6 [4] и автомобильный кран специального назначения КС-4561 AM [5].
Время затрачиваемое на разворачивание заряжающей машины ЗМ22Т6 и (или) автомобильного крана специального назначения КС-4561 AM описывается выражением:
осн.
вкл
гориз.
-
где t - время, отводимое оператору на внешний осмотр изделия специального назначения; t - время полного включения изделия, запитывания всех электрических цепей, прохождения контроля функционирования агрегатов; t время затрачиваемое на горизонтирование грузоподъемной платформы.
гориз.
В свою очередь t можно представить в виде:
разв.ГО
выст.
анализ
где t - время необходимое на развертывание гидравлических опор 2 в рабочее положение; t - время затрачиваемое на выдвижение и (или) втягивание гидравлических опор при горизонтировании грузоподъемной платформы; t - время анализа оператором результатов горизонтирования платформы; n - необходимое количество выполненных операций горизотирования грузоподъемной платформы оператором. Величина n определяется опытом и навыками оператора.
выст.
анализ
В предлагаемой системе операции выдвижения и (или) втягивания гидравлических опор и анализа оператором результатов горизонтирования грузоподъемной платформы производятся в автоматическом режиме без участия оператора. Вследствие этого, временные интервалы t и t будут минимизироваться и стремится к «0». При этом показатель n также будет уменьшаться, так как в предлагаемой системе горизонтирования реализована обратная связь, позволяющая компенсировать ошибки горизонтирования при разворачивании и (или) сворачивании грузоподъемной платформы.
Таким образом, время затрачиваемое на разворачивание грузоподъемной платформы с применением автоматизированной оптико-электронной системы горизонтирования грузоподъемной платформы будет иметь вид:
В целом проведенный анализ показывает явное преимущество предлагаемой автоматизированной оптико-электронной системы горизонтирования грузоподъемной платформы над прототипом по временным затратам ее разворачивания в рабочее положение.
ЛИТЕРАТУРА
1. Агрегат машинный 22Т6. Техническое описание. Часть 1. 22Т6.00.000-01 ТО.
2. Кран КС-4561 AM. Руководство по эксплуатации. Часть 1. Техническое описание. КС-4561АМ3.00.000РЭ.
3. Туров Н.Г., Теряшов А.И., Мерзляков М.А., Гурфинкель С.Г., Фролов А.В. Патент на полезную модель RU 123768 U1, МПК B65G 69/00, G01C 9/24 от 14.08.2012, опубл. 10.01.2013. - прототип.
4. Агрегат машинный 22Т6. Инструкция по техническому обслуживанию. 22Т6.00.000-01 ИО.
5. Кран КС-4561 AM. Руководство по эксплуатации. Часть 2. Эксплуатация крана. КС-4561АМ3.00.000РЭ.
ЧЕРТЕЖИ
Фиг. 1 - общий вид автоматизированной оптико-электронной системы горизонтирования грузоподъемной платформы специального объекта:
1 - платформа с установленным на ней грузоподъемным механизмом,
2 - гидравлический домкрат,
3 - поршневая полость гидравлического домкрата платформы,
4 - штоковая полость гидравлического домкрата платформы,
5 - исполнительный механизм компенсации погрешности горизонтирования,
6 - схема электронного устройства управления,
7 - оптическая линии визирования системы,
8 - фотоприемный элемент в составе линейки фотоприемных матриц,
9 - сосуд, заполненный вязкой жидкостью темного цвета на основе глицина (спирта) и красителя черного цвета с воздушным пузырьком внутри,
10 - источник когерентного излучения.
Фиг. 2 - функциональная схема электронного устройства управления:
11 - операционный усилитель,
12 - амплитудно-фазовый детектор,
13 - решающее устройство.
Фиг. 3. - внешний вид оптического датчика горизонтирования:
6 - схема электронного устройства управления,
7 - оптическая линии визирования системы,
8 - фотоприемный элемент в составе линейки фотоприемных матриц,
9 - сосуд, заполненный вязкой жидкостью темного цвета на основе глицина (спирта) и красителя черного цвета с воздушным пузырьком внутри,
10 - источник когерентного излучения,
14 - фотоприемная матрица первого типа,
15 - фотоприемная матрица второго типа,
16 - фотоприемная матрица третьего типа.