稳定补偿装置及武器站的制作方法

1.本发明涉及武器发射平台领域，具体地，涉及一种稳定补偿装置及武器站。

背景技术：

2.武器站作为一种独立的模块化武器系统，具有结构紧凑、重量轻小，适装性和通用性高等优点，可以装备于舰船、装甲车辆等军事装备上。而武器站的发射精度及发射稳定性直接影响作战效能和执行能力。然而，不管应用于舰船还是装甲车辆，武器站，武器站都会因为受到所装备的军事装备的高速移动而晃动，尤其是横摇、纵摇运动，以及武器站自身在发射时产生的后坐力，都会极大影响武器站的发射轴线指向，降低发射精度。尤其是舰载武器站，由于受到风浪流等各种因素的耦合作用，舰船甲板往往会发生不规则的大幅运动，因此设计出稳定补偿装置，保证武器的发射精度将十分有意义。
3.专利文献cn212584658u公开了一种舰载稳定装置，使用捷联惯导装置实时测量舰船的姿态信息，通过姿态信息反解3个电动缸的伸缩长度，再由电动缸驱动上平台做横摇和纵摇运动，稳定安装在上平台的仪器仪表。该方案只能通过驱动的方式进行主动的稳定，并不具备缓冲功能，不适用于需要承受武器后坐力的应用场景。

技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种稳定补偿装置及武器站。
5.根据本发明提供的一种稳定补偿装置，包括：承载平台8、稳定补偿结构2以及底座14；
6.所述稳定补偿结构2包括被动支链13以及多个驱动支链，所述被动支链13一端固定连接在所述底座14上，另一端通过万向连接件连接所述承载平台8；部分所述驱动支链的一端通过转动副连接在所述底座14上，部分所述驱动支链的一端通过万向连接件连接在所述底座14上；所述驱动支链的另一端均通过球铰连接所述承载平台8，其中，所述驱动支链环绕设置于所述被动支链13的四周；
7.多个所述驱动支链能够驱动所述承载平台8进行横摇、纵摇的补偿运动，并能够对所述承载平台8进行变刚度缓冲。
8.优选地，所述驱动支链包括：缸体24、活塞杆29、第一弹性件25、第二弹性件26以及连接挡板23；
9.所述活塞杆29和所述连接挡板23活动设置于所述缸体24内，将所述缸体24内部空间分隔为所述活塞杆29和所述连接挡板23之间的第一腔室30、所述活塞杆29外侧的第二腔室20，以及所述连接挡板23外侧的第三腔室；
10.所述第一弹性件25设置于所述第三腔室内，所述第二弹性件26设置于所述第一腔室30内；
11.所述第一腔室30的侧壁开设有第一进出油口22，所述第二腔室20的侧壁开设有第二进出油口21。
12.优选地，所述活塞杆29包括活塞部和杆部，所述活塞部的直径小于所述缸体24的内径，使得所述活塞部的外周与所述缸体24的内壁之间形成环形漏口28。
13.优选地，所述活塞杆29包括活塞部和杆部，所述活塞部轴向开设有连通所述第一腔室30和所述第二腔室20的阻尼孔27。
14.优选地，所述第一弹性件25和所述第二弹性件26包括弹簧。
15.优选地，所述驱动支链包括：支链一9、支链二10、支链三11以及支链四12；
16.所述支链一9、所述支链二10以及所述支链四12通过转动副连接所述底座14，所述支链三11通过万向铰连接所述底座14；
17.所述支链一9与所述支链三11对称布置，所述支链二10和所述支链四12分别位于所述支链一9与所述支链三11连线的两侧，四个支链铰接点之间的连线构成平行四边形；
18.所述支链一9与所述支链二10的转动副轴线垂直相交，所述支链一9与所述支链三11的转动副轴线垂直相交。
19.优选地，所述被动支链13通过万向铰18连接所述承载平台8，所述驱动支链通过球铰17连接所述承载平台8。
20.优选地，还包括回转结构3，所述回转结构3与所述底座14驱动连接，驱动所述底座14旋转。
21.优选地，所述回转结构3包括：伺服电机31、齿轮32、第一固定件33、内支承36、外支承37、第二固定件38以及支承滚珠39；
22.所述内支承36的内壁设置有内直齿35，所述伺服电机31的输出端通过所述齿轮32与所述内直齿35啮合连接，所述外支承37通过所述支承滚珠39与所述内支承36滚动连接；
23.所述底座14通过所述第二固定件38固定连接在所述外支承37上，所述内支承36通过所述第一固定件33固定连接在外部物体上。
24.根据本发明提供的一种武器站，包括武器主体1以及所述的稳定补偿装置，所述武器主体1连接在所述承载平台8上。
25.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
26.1、本发明采用冗余驱动并联结构，具有横摇、纵摇的运动补偿能力；五条支链可保证系统承载均匀，因而具有较高的承载能力及抗冲击特性；尤其是中间的被动支链在承载后坐力巨大冲击的同时还能保证承载平台上的物体不发生平动；此外四条驱动支链在控制实现上具有容错性高、机动性强的优势。
27.2、为了应对运动补偿及发射瞬间高过载的双重需求，本发明设计了变刚度液压缓冲驱动装置，该装置配合液压伺服系统具有运动补偿的能力；当封闭油管时，两个弹性件实现了缓冲过程中的变刚度特性，具备较好的抗冲击特性。
附图说明
28.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
29.图1为武器站的整体结构示意图；
30.图2为武器主体的结构示意图；
31.图3为稳定补偿装置的正面结构示意图；
32.图4为稳定补偿装置的背面结构示意图；
33.图5为变刚度液压缓冲驱动装置示意图；
34.图6为回转结构示意图；
35.图7为液压缓冲驱动装置锁定的一种实施方式示意图；
36.附图标记说明：
37.1-武器主体，2-稳定补偿装置，3-回转结构，4-炮管，5-高低俯仰轴，6-炮台连接件，7-姿态传感器，8-承载平台，9-支链一，10-支链二，11-支链三，12-支链四，13-被动支链，14-底座，15-转动副，16-移动副，17-球铰，18-万向铰，19-万向铰，20-第二腔室，21-第二进出油口，22-第一进出油口，23-连接挡板，24-缸体，25-第一弹性件，26-第二弹性件，27-阻尼孔，28-环形漏口，29-活塞杆，30-第一腔室，31-伺服电机，32-齿轮，33-第一固定件，34-甲板，35-内直齿，36-内支承，37-外支承、38-第二固定件，39-支承滚珠。
具体实施方式
38.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
39.如图1所示，本实施例提供一种武器站，包括武器主体1以及稳定补偿装置2，武器主体1连接在稳定补偿装置2上，稳定补偿装置2连接在回转结构3上。
40.如图2所示，武器主体1搭载火控系统，主要实现火炮发射任务，包括炮管4、高低俯仰轴5、姿态传感器6以及炮台连接件7等。
41.如图3、图4所示，稳定补偿装置2的主体结构为一种两自由度冗余驱动并联机构，能够实现横摇、纵摇的补偿运动，主要包含承载平台8、稳定补偿结构2以及底座14。稳定补偿结构2包括被动支链13以及多个驱动支链，被动支链13一端固定连接在底座14上，另一端通过万向连接件连接承载平台8，部分驱动支链的一端通过转动副连接在底座14上，部分驱动支链的一端通过万向连接件连接在底座14上，所有驱动支链的另一端均通过球铰连接承载平台8，其中，驱动支链环绕设置于被动支链13的四周。多个驱动支链能够驱动承载平台8进行横摇、纵摇的补偿运动，并能够对承载平台8进行变刚度缓冲。
42.在本实施例中，驱动支链有四个：支链一9、支链二10、支链三11以及支链四12。支链一9与支链三11对称布置，支链二10与支链四12对称布置，支链二10和支链四12分别位于支链一9与支链三11连线的两侧，在几何关系上，四个支链铰接点的连线构成平行四边形(与承载平台8的四个铰接点、与底座14的四个铰接点的连线分别构成平行四边形)。
43.支链一9、支链二10以及支链四12通过转动副连接底座14，支链三11通过万向铰连接底座14。支链一9与支链二10的转动副轴线垂直相交，支链一9与支链三11的转动副轴线垂直相交。被动支链13通过万向铰18连接承载平台8，驱动支链通过球铰17连接承载平台8。
44.由此，支链一、支链二、支链四及被动支链13构成约束支链，支链四构成无约束支链。根据螺旋理论，支链一、支链二及支链四给承载平台8提供了三个约束力，这三个约束力中：一组平行，两组垂直，因而可以限制平台x，y方向的移动及沿z轴的转动，留下横摇、纵摇及垂荡三个自由度，这也是这三组转动副轴线需要垂直相交的主要原因；另外，被动支链13
限制了平台垂荡自由度，所以平台具有横摇、纵摇两个自由度。此外，当被动支链13被破坏，所设计的其他四条支链仍可使得装置具备横摇、纵摇的运动补偿能力。
45.具体的，驱动支链均由变刚度液压缓冲驱动结构实现，包括：缸体24、活塞杆29、第一弹性件25、第二弹性件26以及连接挡板23。
46.如图5所示，活塞杆29和连接挡板23活动设置于缸体24内，将缸体24内部空间分隔为活塞杆29和连接挡板23之间的第一腔室30、活塞杆29外侧的第二腔室20，以及连接挡板23外侧的第三腔室。第一弹性件25和第二弹性件26可以采用弹簧，更具体的，第一弹性件25采用矩形弹簧，第二弹性件26采用软弹簧，本发明对此不做限制。
47.第一弹性件25设置于第三腔室内，第二弹性件26设置于第一腔室30内。第一腔室30的侧壁开设有第一进出油口22，第二腔室20的侧壁开设有第二进出油口21。活塞杆29包括活塞部和杆部，活塞部的直径小于缸体24的内径，使得活塞部的外周与缸体24的内壁之间形成环形漏口28，活塞部轴向开设有连通第一腔室30和第二腔室20的阻尼孔27。连接挡板23一侧与软弹簧相连，另一侧与矩形弹簧相连，矩形弹簧另一侧与缸体24底部连接，软弹簧刚度系数较小，矩形弹簧刚度系数较大，两者串联实现了驱动缓冲装置的变刚度特性。
48.如图6所示，回转结构3与底座14驱动连接，驱动底座14旋转。具体的，回转结构3包括：伺服电机31、齿轮32、第一固定件33(如螺栓)、内支承36、外支承37、第二固定件38(如螺栓)以及支承滚珠39。内支承36的内壁设置有内直齿35，伺服电机31的输出端通过齿轮32与内直齿35啮合连接，外支承37通过支承滚珠39与内支承36滚动连接。底座14通过第二固定件38固定连接在外支承37上，内支承36通过第一固定件33固定连接在外部物体(甲板34)上。当回转伺服电机31工作时，齿轮32旋转，齿轮32与内直齿35啮合，进而带动平台底座14旋转，实现回转功能。
49.稳定补偿装置2能够实现无伴随运动的横摇、纵摇两自由度运动；当支链一及支链三配合运动时，舰载支承平台8可以补偿甲板纵摇方向的运动角度，当支链二及支链四配合运动时，支承平台8可以补偿甲板横摇方向的运动角度；进一步地，当四条驱动支链同时运动时，支承平台8可以补偿甲板的耦合运动。当姿态传感器7感知到支承平台8的位姿信息后，稳定平衡控制算法会迅速计算支承平台8所需的补偿角度，进而驱动四个液压缓冲驱动装置支链运动，从而保证支承平台8的水平，为提高射击精度提供基础。被动支链13具有限制舰炮承载平台8的平动运动以及承载发射时后坐力巨大冲击的作用。
50.变刚度液压缓冲驱动结构在不同工作模式下分别有运动补偿及变刚度缓冲的功能，其基本原理为：
51.当实现支承平台8运动补偿功能时，液压驱动系统处于工作状态，例如，在伺服系统的控制下，液压油从第一进出油口22流入第一腔室30，此时第二腔室20的液压油将通过第二进出油口21流入液压系统，此时活塞杆29向右运动，反之亦然。
52.当武器站发射时，液压驱动系统处于不工作状态，第一进出油口22及第二进出油口21管路均封闭。以支链三11为例，此时，在后坐力的作用下，支链三11的活塞杆29将回缩，第一腔室30的液压油将通过阻尼孔27以及环形漏口28流入第二腔室20，由于环形漏口28面积比与活塞杆面积小很多，因此液压油在流经环形漏口29时速度很高，进而产生很大的阻力；同时根据小孔节流原理，液压油流经阻尼孔27后在活塞杆29的左右两侧形成了压差，同样具有缓冲功能。此外，第二弹性件26设置了预压力，活塞杆29在后移过程中，第二弹性件
26被进一步压缩，此时缓冲装置表现为单刚度缓冲；当第二弹性件26所受压力大于后置第一弹性件25预压力时，连接挡板23开始向左运动，第一弹性件25受压缩，此时两级弹性件构成串联关系，缓冲装置的刚度特性发生改变；当复进过程中，第二弹性件26及第一弹性件25将活塞杆29推出，此时液压油从第二腔室20流入第一腔室30，同样形成较大的液压阻力；如此往复，舰炮系统将迅速稳定下来。
53.当舰艇武器站处于作战状态时，舰炮系统高低俯仰轴、稳定补偿装置以及回转结构同时工作，进行稳瞄操作。当武器处于发射状态时，稳定补偿装置的液压缓冲驱动装置锁定，液压回路封闭，系统处于缓冲状态，同时高低俯仰轴及回转系统也将锁定，准备射击。液压缓冲驱动装置锁定的方式可以通过伺服换向阀/电磁换向阀来实现的，如图7所示，当需要锁定时，控制系统发送指令，换向阀处于中间位置。当平台处于运动补偿时，换向阀处于左右位置，根据伸缩需求不断切换。
54.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
55.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：

1.一种稳定补偿装置，其特征在于，包括：承载平台(8)、稳定补偿结构(2)以及底座(14)；所述稳定补偿结构(2)包括被动支链(13)以及多个驱动支链，所述被动支链(13)一端固定连接在所述底座(14)上，另一端通过万向连接件连接所述承载平台(8)；部分所述驱动支链的一端通过转动副连接在所述底座(14)上，部分所述驱动支链的一端通过万向连接件连接在所述底座(14)上；所述驱动支链的另一端均通过球铰连接所述承载平台(8)，其中，所述驱动支链环绕设置于所述被动支链(13)的四周；多个所述驱动支链能够驱动所述承载平台(8)进行横摇、纵摇的补偿运动，并能够对所述承载平台(8)进行变刚度缓冲。2.根据权利要求1所述的稳定补偿装置，其特征在于，所述驱动支链包括：缸体(24)、活塞杆(29)、第一弹性件(25)、第二弹性件(26)以及连接挡板(23)；所述活塞杆(29)和所述连接挡板(23)活动设置于所述缸体(24)内，将所述缸体(24)内部空间分隔为所述活塞杆(29)和所述连接挡板(23)之间的第一腔室(30)、所述活塞杆(29)外侧的第二腔室(20)，以及所述连接挡板(23)外侧的第三腔室；所述第一弹性件(25)设置于所述第三腔室内，所述第二弹性件(26)设置于所述第一腔室(30)内；所述第一腔室(30)的侧壁开设有第一进出油口(22)，所述第二腔室(20)的侧壁开设有第二进出油口(21)。3.根据权利要求2所述的稳定补偿装置，其特征在于，所述活塞杆(29)包括活塞部和杆部，所述活塞部的直径小于所述缸体(24)的内径，使得所述活塞部的外周与所述缸体(24)的内壁之间形成环形漏口(28)。4.根据权利要求2所述的稳定补偿装置，其特征在于，所述活塞杆(29)包括活塞部和杆部，所述活塞部轴向开设有连通所述第一腔室(30)和所述第二腔室(20)的阻尼孔(27)。5.根据权利要求2所述的稳定补偿装置，其特征在于，所述第一弹性件(25)和所述第二弹性件(26)包括弹簧。6.根据权利要求1所述的稳定补偿装置，其特征在于，所述驱动支链包括：支链一(9)、支链二(10)、支链三(11)以及支链四(12)；所述支链一(9)、所述支链二(10)以及所述支链四(12)通过转动副连接所述底座(14)，所述支链三(11)通过万向铰连接所述底座(14)；所述支链一(9)与所述支链三(11)对称布置，所述支链二(10)和所述支链四(12)分别位于所述支链一(9)与所述支链三(11)连线的两侧，四个支链铰接点之间的连线构成平行四边形；所述支链一(9)与所述支链二(10)的转动副轴线垂直相交，所述支链一(9)与所述支链三(11)的转动副轴线垂直相交。7.根据权利要求1所述的稳定补偿装置，其特征在于，所述被动支链(13)通过万向铰(18)连接所述承载平台(8)，所述驱动支链通过球铰(17)连接所述承载平台(8)。8.根据权利要求1所述的稳定补偿装置，其特征在于，还包括回转结构(3)，所述回转结构(3)与所述底座(14)驱动连接，驱动所述底座(14)旋转。9.根据权利要求7所述的稳定补偿装置，其特征在于，所述回转结构(3)包括：伺服电机
(31)、齿轮(32)、第一固定件(33)、内支承(36)、外支承(37)、第二固定件(38)以及支承滚珠(39)；所述内支承(36)的内壁设置有内直齿(35)，所述伺服电机(31)的输出端通过所述齿轮(32)与所述内直齿(35)啮合连接，所述外支承(37)通过所述支承滚珠(39)与所述内支承(36)滚动连接；所述底座(14)通过所述第二固定件(38)固定连接在所述外支承(37)上，所述内支承(36)通过所述第一固定件(33)固定连接在外部物体上。10.一种武器站，其特征在于，包括武器主体(1)以及权利要求1-9任一项所述的稳定补偿装置，所述武器主体(1)连接在所述承载平台(8)上。

技术总结

本发明提供了一种稳定补偿装置及武器站，包括：承载平台、稳定补偿结构以及底座；稳定补偿结构包括被动支链以及多个驱动支链，被动支链一端固定连接在底座上，另一端通过万向连接件连接承载平台；部分驱动支链的一端通过转动副连接在底座上，部分驱动支链的一端通过万向连接件连接在底座上；驱动支链的另一端均通过球铰连接承载平台，其中，驱动支链环绕设置于被动支链的四周；多个驱动支链能够驱动承载平台进行横摇、纵摇的补偿运动，并能够对承载平台进行变刚度缓冲。台进行变刚度缓冲。台进行变刚度缓冲。