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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 溫箱內(nèi)紅外目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 紅外目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)是在實(shí)驗(yàn)室條件下復(fù)現(xiàn)導(dǎo)彈目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方式，捕捉目標(biāo)模擬干擾工作，測(cè)試其在不同軌跡、速度情況下導(dǎo)彈信號(hào)特征變化情況，從而監(jiān)測(cè)其控制系統(tǒng)或制導(dǎo)系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)的一套仿真系統(tǒng)。是為軍工產(chǎn)品的導(dǎo)彈信號(hào)探測(cè)研究提供一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要用于導(dǎo)引頭環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)、環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)、抗太陽(yáng)背景干擾實(shí)驗(yàn)、外場(chǎng)目標(biāo)背景特性采集試驗(yàn)和抗干擾性能試驗(yàn)等。
- 詳細(xì)介紹：
- 紅外目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)采用等比縮放的導(dǎo)彈目標(biāo)模型，以一定速度來(lái)模擬導(dǎo)彈的運(yùn)行軌跡，是地面測(cè)試和評(píng)價(jià)導(dǎo)彈信號(hào)特征變化的運(yùn)動(dòng)模擬的關(guān)鍵，是為軍工產(chǎn)品的導(dǎo)彈信號(hào)探測(cè)研究提供一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其品質(zhì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到仿真試驗(yàn)的可靠性和可信性，因此，紅外目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的研究開發(fā)具有重要的經(jīng)濟(jì)和軍事價(jià)值。 紅外目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)包括目標(biāo)模擬器、運(yùn)動(dòng)裝置、輔助夾具和控制系統(tǒng)4部分，實(shí)際上是一個(gè)高精度的多自由度的隨動(dòng)系統(tǒng)。目標(biāo)模擬器由黑體和平行光管組成，其光源為開腔式結(jié)構(gòu)，輻射系數(shù)高達(dá)0.97±0.03，全波段輻射，具有定向輻射功能，能在50?600℃的寬溫度范圍的工作。平行光管采用反射式光學(xué)系統(tǒng)，鏡面鍍紅外高反射膜，窗口采用氟化鎂紅外玻璃，厚度為3mm，可確保與通過(guò)的光譜完全匹配，焦距為300mm，結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整方便、體積小、重量約為2.4Kg。在目標(biāo)源外殼設(shè)置有一個(gè)0.01Mpa的氣壓平衡閥，保持平行光管內(nèi)外壓力差不大于0.01Mpa，從而保證目標(biāo)模擬器的安全和像質(zhì)不受影響。 紅外目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)裝置是目標(biāo)運(yùn)動(dòng)仿真的關(guān)鍵設(shè)備，用來(lái)復(fù)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的軌跡運(yùn)動(dòng)，測(cè)試其在不同軌跡、速度的情況下導(dǎo)彈信號(hào)特征變化情況。運(yùn)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式采用直角坐標(biāo)式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用有限元法進(jìn)行優(yōu)化，以伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，在電機(jī)與負(fù)載之間設(shè)計(jì)有背隙量0.05°（即3＇），減速比9高精度減速機(jī)構(gòu)，變直接驅(qū)動(dòng)為間接形式，使得整個(gè)系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩提高9倍，負(fù)載與電機(jī)的慣量比降低了二個(gè)數(shù)量級(jí)。 在減速機(jī)構(gòu)的輸出軸上安裝有單軸轉(zhuǎn)臺(tái)，單軸轉(zhuǎn)臺(tái)的末端固定有電動(dòng)角位臺(tái)和目標(biāo)模擬器，運(yùn)動(dòng)裝置通過(guò)伺服電機(jī)或電動(dòng)角位臺(tái)帶動(dòng)目標(biāo)模擬器在水平面和俯仰面上單獨(dú)運(yùn)動(dòng)或做復(fù)合運(yùn)動(dòng)，結(jié)合目標(biāo)模擬器產(chǎn)生的平行光，加上可以手動(dòng)調(diào)節(jié)黑體上光闌孔的孔徑大小，因此，在導(dǎo)引頭視場(chǎng)里可以模擬出不同方向、不同速度、不同能量下的紅外目標(biāo)。其創(chuàng)新點(diǎn)在于通過(guò)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方法，使紅外目標(biāo)相對(duì)于導(dǎo)引頭作空間角度運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈與目標(biāo)之間的互動(dòng)仿真，使紅外線制導(dǎo)武器的尋的性能測(cè)試變得更加便捷高效，使目標(biāo)模擬器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造變得更加簡(jiǎn)單，成本更低，可靠性更高，實(shí)用性更強(qiáng)。 紅外目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)有獨(dú)特的輔助夾具，由支撐平臺(tái)、前后支架、調(diào)平支腳組成。支撐平臺(tái)上一端固定運(yùn)動(dòng)裝置，用圓柱銷定位，另一端上縱向開有2個(gè)定位導(dǎo)向槽，分別安裝前后支架，為框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)底部的定位滑塊與在支撐平臺(tái)上的導(dǎo)向槽配合定位，用螺栓固定在支撐平臺(tái)上，鋁合金材料，可滿足目標(biāo)仿真的磁場(chǎng)環(huán)境要求。調(diào)平支腳安在支撐平臺(tái)下面，為螺紋調(diào)整結(jié)構(gòu)，可用于支撐平臺(tái)的調(diào)平。 夾具的前支架支撐在制導(dǎo)艙前部，后支架利用艙段對(duì)接面和開槽定位制導(dǎo)艙，不利用彈上臍帶電纜插座處定位，可以實(shí)現(xiàn)制導(dǎo)艙軸向和周向的精確定位，嚴(yán)格滿足了紅外目標(biāo)與制導(dǎo)艙的相對(duì)位置測(cè)試需求，一次裝夾，就能夠保證彈軸與目標(biāo)模擬器的光軸同軸、運(yùn)動(dòng)裝置回轉(zhuǎn)軸線與位標(biāo)器回轉(zhuǎn)中心重合和彈體橫滾姿態(tài)正確，這樣省去了將紅外目標(biāo)與導(dǎo)彈對(duì)準(zhǔn)的費(fèi)時(shí)操作，將以往分離的紅外目標(biāo)模擬系統(tǒng)和制導(dǎo)艙的定位夾緊裝置通過(guò)支撐平臺(tái)的作用合為整體，簡(jiǎn)化了運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，縮短了仿真系統(tǒng)的研制周期，減小了紅外目標(biāo)尋的性能測(cè)試的調(diào)整時(shí)間，大大提高了檢測(cè)的效能。 另外，前后支架采用上下兩半圓環(huán)翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)固定氟塑料保護(hù)彈體，產(chǎn)品裝卸方便，固定快速可靠。前后支架均可在一定范圍內(nèi)沿導(dǎo)向槽縱向滑動(dòng)，滿足了不同型號(hào)導(dǎo)引頭的尋的性能測(cè)試，使得運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的適用范圍更廣了。這樣建成的運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)可以重復(fù)使用，具有通用性，既便于使用又便于維修，比實(shí)際試驗(yàn)的成本低得多，可以達(dá)到安全、可靠、保密、應(yīng)用靈活和高效費(fèi)比的目的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 研究目的： 為了代替大量的導(dǎo)彈實(shí)物試驗(yàn)，以較少的費(fèi)用和較高的執(zhí)行度進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)研究，有必要對(duì)導(dǎo)彈信號(hào)探測(cè)研究提供一個(gè)模擬仿真系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)思路: 溫箱內(nèi)紅外目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)是在實(shí)驗(yàn)室條件下復(fù)現(xiàn)導(dǎo)彈目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方式，捕捉目標(biāo)模擬干擾工作，測(cè)試其追蹤信號(hào)時(shí)的變化情況，將經(jīng)典的全實(shí)物試驗(yàn)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)室預(yù)測(cè)研究的一套仿真系統(tǒng)。 技術(shù)創(chuàng)新: 1.開發(fā)了可變孔徑的多孔光闌盤，可以模擬出不同變化的紅外目標(biāo)。 2.開展了紅外目標(biāo)的幾何特征和運(yùn)動(dòng)特性研究。 3.對(duì)導(dǎo)引頭的定位特性和成像技術(shù)進(jìn)行了研究。 主要技術(shù)指標(biāo)： a)運(yùn)動(dòng)范圍：±100o可調(diào)； b)達(dá)位精度：±0.1o； c)零位（高、低方向）±3°可調(diào)，可調(diào)最小間隔0.1°； d)運(yùn)動(dòng)速度：0.5（o）/s～100（o）/S可調(diào)； e)速度精度：當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)角速度≤30°/s時(shí)，要求角速度穩(wěn)定度≤0.1°/s； f)最大加速度：500（o）/s2； g)運(yùn)動(dòng)方式：達(dá)位、往復(fù)； h)尺寸小于800mm（長(zhǎng)）×500mm（寬）×500mm（高）； i)輔助夾具重量：<5kg； j)夾具裝夾對(duì)象尺寸：直徑Ф160mm、長(zhǎng)度<500mm； k)裝夾位置可調(diào)整； l)夾具與運(yùn)動(dòng)裝置機(jī)械連接，要求方便安裝和拆卸。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 紅外目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)采用等比縮放的導(dǎo)彈目標(biāo)模型，以一定速度來(lái)模擬導(dǎo)彈的運(yùn)行軌跡，是地面測(cè)試和評(píng)價(jià)導(dǎo)彈信號(hào)特征變化的運(yùn)動(dòng)模擬的關(guān)鍵，是為軍工產(chǎn)品的導(dǎo)彈信號(hào)探測(cè)研究提供一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其品質(zhì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到仿真試驗(yàn)的可靠性和可信性，因此，紅外目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的研究開發(fā)具有重要的經(jīng)濟(jì)和軍事價(jià)值。 目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)由精密機(jī)械部分和高性能的控制系統(tǒng)兩部分組成，是目標(biāo)運(yùn)動(dòng)仿真的關(guān)鍵設(shè)備，用來(lái)復(fù)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的軌跡運(yùn)動(dòng)，提供綜合測(cè)試和物理仿真，還可以用來(lái)作為各種測(cè)量?jī)x器和精密設(shè)備的精度標(biāo)定和校驗(yàn)。作為一種典型的機(jī)電一體化設(shè)備，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)的設(shè)計(jì)和研發(fā)涉及到仿真技術(shù)、機(jī)械制造、電子電氣、電動(dòng)伺服、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等學(xué)科技術(shù)內(nèi)容。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1、2010年12月，河南省科學(xué)技術(shù)信息研究院進(jìn)行了科技查新，查新報(bào)告認(rèn)為在國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索范圍內(nèi)，未見有與本課題技術(shù)特征相同的公開文獻(xiàn)報(bào)道。 2、2010年12月，河南省科學(xué)技術(shù)廳進(jìn)行了成果鑒定，鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為，該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了集成創(chuàng)新，研究成果達(dá)到了該領(lǐng)域國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。 3、中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院的凱邁（洛陽(yáng)）測(cè)控有限公司和一拖（洛陽(yáng)）開創(chuàng)裝備科技有限公司已經(jīng)采用了本研究的技術(shù)成果，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 產(chǎn)品的使用權(quán)
作品可展示的形式
- 實(shí)物產(chǎn)品展示，圖紙，磁盤，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片，錄像，樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 紅外目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)采用等比縮放的導(dǎo)彈目標(biāo)模型，以一定速度來(lái)模擬導(dǎo)彈的運(yùn)行軌跡，是地面測(cè)試和評(píng)價(jià)導(dǎo)彈信號(hào)特征變化的運(yùn)動(dòng)模擬的關(guān)鍵，是為軍工產(chǎn)品的導(dǎo)彈信號(hào)探測(cè)研究提供一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其品質(zhì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到仿真試驗(yàn)的可靠性和可信性，因此，紅外目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)的研究開發(fā)具有重要的經(jīng)濟(jì)和軍事價(jià)值。 本研究取得的相關(guān)科技成果分別在洛陽(yáng)工銘機(jī)電設(shè)備有限公司的鐵路車輛軸承智能檢測(cè)控制、一拖（洛陽(yáng)）開創(chuàng)裝備科技有限公司的臥式數(shù)控鏜銑床研制和洛陽(yáng)（凱邁）測(cè)控技術(shù)有限公司的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)裝置上得到應(yīng)用，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 近年來(lái)發(fā)生的一系列戰(zhàn)爭(zhēng)表明了導(dǎo)彈在現(xiàn)代化武器裝備中的地位日趨重要。隨著國(guó)防科技的飛速發(fā)展，對(duì)導(dǎo)彈的技術(shù)要求也越來(lái)越高，這也加大了對(duì)導(dǎo)彈性能的研發(fā)和評(píng)測(cè)難度。目前，評(píng)測(cè)導(dǎo)彈性能主要有兩種方法：一種就是從導(dǎo)彈的實(shí)際飛行中獲取其運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，改進(jìn)對(duì)導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)；另一種方法就是通過(guò)對(duì)導(dǎo)彈和各種飛行器的仿真獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)而完善對(duì)導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)。 通過(guò)導(dǎo)彈實(shí)物的實(shí)際飛行獲取數(shù)據(jù)，由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的環(huán)境往往異常復(fù)雜，而且導(dǎo)彈性能參數(shù)一致性不高，大量的實(shí)物試驗(yàn)也不可能對(duì)其成功率和試驗(yàn)結(jié)果可信度做出準(zhǔn)確的判斷，同時(shí)由于導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，將造成許多財(cái)力、物力和人力的浪費(fèi)。因此，要盡可能投入少量經(jīng)費(fèi)和較短的研發(fā)周期，獲得實(shí)用的最佳的系統(tǒng)。通過(guò)仿真技術(shù)可以達(dá)到安全、可靠、保密、應(yīng)用靈活和高效費(fèi)比的目的。 為了進(jìn)行運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的仿真研究，需要建立仿真系統(tǒng)，這就首先要確定系統(tǒng)模型并用仿真計(jì)算機(jī)和各種仿真設(shè)備來(lái)具體實(shí)現(xiàn)這個(gè)模型。這樣建成的仿真系統(tǒng)可以重復(fù)使用。仿真設(shè)備具有通用性，既便于使用又便于維修，比實(shí)際試驗(yàn)的成本低得多，因而仿真是研究和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的一種有效方法。 近年來(lái)，隨著國(guó)防科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為仿真技術(shù)提供了更高的技術(shù)基礎(chǔ)。半實(shí)物仿真可以通過(guò)理論分析、地面試驗(yàn)和有選擇的實(shí)物試驗(yàn)，以較少的費(fèi)用和較高的執(zhí)行度進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)研究代替實(shí)物試驗(yàn)，獲得系統(tǒng)在各種狀態(tài)下完整的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此，半實(shí)物仿真以其獨(dú)特功能及突出優(yōu)點(diǎn)已被廣泛運(yùn)用于各項(xiàng)軍工項(xiàng)目中。目標(biāo)模擬運(yùn)動(dòng)平臺(tái)就屬于半實(shí)物仿真設(shè)備。 目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)由精密機(jī)械部分和高性能的控制系統(tǒng)兩部分組成，是目標(biāo)運(yùn)動(dòng)仿真的關(guān)鍵設(shè)備，用來(lái)復(fù)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的軌跡運(yùn)動(dòng)，提供綜合測(cè)試和物理仿真，還可以用來(lái)作為各種測(cè)量?jī)x器和精密設(shè)備的精度標(biāo)定和校驗(yàn)。作為一種典型的機(jī)電一體化設(shè)備，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬平臺(tái)的設(shè)計(jì)和研發(fā)涉及到仿真技術(shù)、機(jī)械制造、電子電氣、電動(dòng)伺服、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等學(xué)科技術(shù)內(nèi)容。 據(jù)美國(guó)大西洋導(dǎo)彈試驗(yàn)基地的統(tǒng)計(jì)，90％的武器系統(tǒng)鑒定、評(píng)估數(shù)據(jù)來(lái)自于半實(shí)物仿真試驗(yàn)的結(jié)果。我國(guó)的航空、航天部門也規(guī)定，未經(jīng)過(guò)半實(shí)物仿真的產(chǎn)品不能參與飛行試驗(yàn)。正是在這樣的大前提下，本課題研發(fā)溫箱內(nèi)紅外目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模擬系統(tǒng)，用于模擬導(dǎo)彈的各種運(yùn)動(dòng)軌跡，以測(cè)試導(dǎo)彈信號(hào)變化的各項(xiàng)性能指標(biāo)，在實(shí)踐應(yīng)用中有重要的價(jià)值。
