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基于二维转台与空间方位角标定装置的电磁轨道发射轴线标定与校准装置设计

作者:魏枫 王欢 宋玙薇

  摘 要:针对出射角度误差对电磁轨道发射指向精度产生的影响较大的问题,设计出一套发射轴线标定与校准装置。并从系统构成、总体方案设计与控制系统设计等方面详细介绍了技术方案。可用于二维调姿及设置任务工况、姿态及坐标测量、轴线标定及提供空间方位角坐标基准。对电磁发射指向精度的提高可以提供一定程度上的帮助。

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  关键词:电磁发射;二维转台;空间方位角标定
  中图分类号:TM15 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2019)03-0006-05
  Abstract: Aiming at the problem that the launching angle error has great influence on the pointing accuracy of electromagnetic track launching, a set of launching axis calibration and adjustment device is designed. The technical scheme is introduced in detail from the aspects of system constitution, overall scheme design and control system design. It can be used to adjust the attitude in two dimensions, to set up the working condition, to measure the attitude and coordinate, to calibrate the axis and to provide the coordinate datum of space azimuth, which can help improve the pointing accuracy of electromagnetic launch.
  Keywords: electromagnetic launch; two-dimensional turntable; space azimuth calibration
  在电磁轨道发射过程中,影响指向精度的几个因素主要包括测角误差、姿态指向精度、姿态稳定度、出射角度误差等,其中出射角度误差对指向精度的影响最大。
  为了保证电磁轨道发射的指向精度和获取相关的试验数据,本文基于二维转台与空间方位角标定装置设计一套电磁发射轴线标定与校准装置。装置主要完成的功能有:每轮发射试验前,进行一次空间方位标校,记住本次方位角位置并调整二维转台使发射指向与标校位置重合,试验开始后,在每次执行任务后调整二维转台至原始发射位置,使得每次发射角度都保持在原始角度。可用于满足承载电磁发射装置、二维调姿及设置任务工况、姿态及坐标测量、轴线标定及提供坐标基准的需求,对发射指向精度的提高具有积极作用。

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  在电磁轨道发射过程中,影响指向精度的几个因素主要包括测角误差、姿态指向精度、姿态稳定度、出射角度误差等,其中出射角度误差对指向精度的影响最大。
  为了保证电磁轨道发射的指向精度和获取相关的试验数据,本文基于二维转台与空间方位角标定装置设计一套电磁发射轴线标定与校准装置。装置主要完成的功能有:每轮发射试验前,进行一次空间方位标校,记住本次方位角位置并调整二维转台使发射指向与标校位置重合,试验开始后,在每次执行任务后调整二维转台至原始发射位置,使得每次发射角度都保持在原始角度。可用于满足承载电磁发射装置、二维调姿及设置任务工况、姿态及坐标测量、轴线标定及提供坐标基准的需求,对发射指向精度的提高具有积极作用。
  1 系统构成
  1.1 系统总体布局

基于二维转台与空间方位角标定装置的电磁轨道发射轴线标定与校准装置设计相关参考属性评定
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所属大学生专业类别:方位角装置的论文题目推荐度:免费装置转台选题

  本系统由二维转台与空间方位角标校装置两部分构成。其中二维转台由控制柜和机械台体两部分组成。空间方位角标校装置由轴线角度标准装置、标定工装杆标准器与两台经纬仪组成。
  (1)二维转台总体布局
  平台的布局为立式UI形式,平台机械台体主要由俯仰轴、方位轴、底座几部分组成。方位轴垂直安装在底座的支承结构上,俯仰轴轴线与方位轴垂直。方位轴与方位框架为U型结构。俯仰轴与俯仰框架为I型结构。
  台体的机械结构三维示意图如图1所示。
  (2)空间方位角标校装置总体布局
  轴线角度标准装置为负载后端大约五米处建造的一个水泥基准墩。标定工装杆标准器为一系列标定标准器,用于精确无缝插入负载内部,便于精确测量负载轴线的指向。两台经纬仪作为现场测量的仪器设备。如图2。
  1.2 系统工作流程
  轴线标定与校准装置工作流程图如图3。
  2 总体方案设计
  2.1 二维转台方案设计
  (1)機械台体设计
  俯仰轴和方位轴均采用蜗轮蜗杆+电机驱动以满足旋转和定位要求,选用圆光栅作为测角元件,完全能够满足精度要求。蜗轮蜗杆能自锁定位,以便更好的保护转台和被测产品的安全。
  (2)轴系设计
  a.俯仰轴系设计
  俯仰轴系是I形结构,设有负载安装基准面。回转部分采用电机驱动,蜗轮蜗杆传动,支撑采用高精度圆锥滚子轴承,其中一端安装角度测量元件。如图5。
  轴承的工作精度主要决定于旋转精度,内环轴系是选用P4级精度的圆锥滚子轴承,背对背安装结构。
  两个轴承的跨距设计是L,回转误差:
  考虑到轴承的均化效应,实际回转精度还稍有提高。
  b.方位轴系设计
  方位轴与俯仰轴垂直布置在一个平面上。U形框架的剖面为空心矩形,内部设有加强筋,可保证框架具有足够的刚度。
  U形框架与外环轴是采用螺钉连接。既加强了轴与框架的刚度,又保证了传动要求。方位轴两侧轴系结构图如图6所示。
  (3)缓冲结构设计
  考虑到有冲击问题,专门设计缓冲结构,避免因为冲击,而损坏机械结构,如图7所示。由组合碟簧构成,可以缓冲2000KG冲击力,缓冲行程24mm。
  (4)台体力学分析说明
  a.考虑承受较大的冲击力,俯仰轴(X轴)及方位轴(Y轴)均采用圆锥滚子轴承。
  b.俯仰轴及方位轴应进行刚度计算,以限制在冲击力F作用下的变形量,即刚度足够。
  c.俯仰轴(X轴)采用电机经蜗杆驱动,其转速和回转精度,由控制系统保证。

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