Устройство управления движением кабины тренажера

(19) (111 С 09 В 9/04 езд,ехнол зводствомССР ГОСУДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССРПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИИ ПИСАНИЕ И(71) Опытное конструкторскгическое бюро с опытным крИнститута металлофизики АН(56) 1.Патент ЧССР Р 1405кл,6 09 В 9/04, 1978,4) (57) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДБИ ЖЕНИЕМ КАБИНЫ ТРЕНАЖЕРА, содержащеегидроцилиндр, сливной бак, основнойэлектрогидравлический сервоклапан,имеющий два выхода и входа, приэтом один выход через основной запорный вентйль сообщен с запоршневымпространством гидроцилиндра, а входысоответственно с магистралями нагнетания и слива, подключенный к выходной магистрали бака гидравлическийгенератор, выход которого через магистраль нагнетания, в которой последовательно установлены основной обратный клапани фильтр, соединен супомянутым основным электрогидравлическим сервоклапаном,основные гидравлический аккумулятор и перепускной вентиль, подсоединенные к магистрали нагнетаниямежду фильтром и обратным клапаном,при этом выход основного перепускного вентиля через магистраль сливасвязан с баком, потенциометрическийдатчик положения штока гидроццлиндра,движок которого механически соединен с штоком гидроцилиндра, а электрически - с первым электрическим входом основного электрогндравлического сервоклапана, причем средняя точка потенциометрического датчика заземлена, а крайние выводы подключены к задатчику опорного напряжения, при этом второй электрический вход сервоклапана подключен к блоку управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено дополнительными вентилем и электрогидравлическим сервоклапаном, один выход которого соединен с запоршневым пространством Б гидроцилиндра, а другой - с предпоршневым и через дополнительный вентиль - с первым входом основного электрогидравлического сервоклапана, при этом один электрический вход дополнительного электрогидравлического сервоклапана связан с движком потенциометрического датчика, а второй - заземпен, причем фильтр н вход дополнительного сервоклапана связаны дополнительной магистралью нагнета- ния с последовательно расположенными в ней дополнительным обратным клапаном и вспомогательным запорным вентилем, между которыми подключен дополнительный гидравлический аккумулятор,.при этом второй вход дополнительного сервоклапана соединен Зэ посредством сливной магистрали с баком.Изобретение относится к устройствам управления движением кабины тренажеров транспортных средств и может быть использовано в имитаторе акцелерационной информации тренажера для управления движением силового привода кабины тренажера и в составе последнего - для обучения персонала вождению транспортного средства,Наиболее близким к предлагаемому 10 является устройство управления движением кабины тренажера, содержащее гидроцилиндр, сливной бак, основной электрогидравлический сервоклапан, имеюн 1 ий два выхода и входа, при 5 этом один выход через основной запорный вентиль сообщен с запоршневым пространством гидроцилиндра, а входы - соответственно с магистралями нагнетания и слива, подключенный к щ выходной магистрали бака гидравлический генератор, выход которого через магистраль нагнетания, в которой последовательно установлены основной обратный клапан и фильтр, соединен 35 с упомянутымосновным электрогидравлическим сервоклапаном, основные гидравлический аккумулятор и перепускной вентиль, подсоединенные к магистрали нагнетания между фильтром и обратным клапаном при этом выход основного перепускного вентиля через магистраль слива связан с баком, потенциометрический датчик положения штока гидроцилиндра, движок которого35 механически соединен с штоком гидро- цилиндра, а электрически - с основным электрическим входом основного сервоклапана, причем средняя точкадатчика заземлена, а крайние выводы подключены к задатчику опорного напряжения, при этом дополнительный электрический вход сервоклапана подключен к блоку управления 1 3Недостаток известного устройства ф 5заключается в том, что запорный вентиль в случае аварии в магистралинагнетания запирает только эту магистраль,оставляя открытоймагистраль слива, и поэтому кабина тренажера, осуществляя давление собственным весом ) на шток гидроцилиндра, перемещает его. В случае совпадения направления движения кабины до момента аварии с направлением действия силы тяжести кабины, скорость указанного перемещения значительна и приводит к удару, что может нежелательно отразиться на конструкции гидроциЛиндра и привести к травме обучаемого.Кроме того в известном устройстве в случае аварии отсутствует возможность выставки кабины в горизонталь-. ное положение, так как в случае обрыва магистрали нагнетания (например, между Фильтром и сервоклапаномсервоклапан и гидроцилиндр оказываютсяотрезанными от аккумулятора и гидравлического генератора, следовательно, отсутствует сила, способная привестикабину в горизонтальное положение.Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет устранения аварийных ситуаций,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство. управления движением кабины тренажера, содержащеегидроцилиндр, сливной бак, основнойэлектрогидравлический сервоклапан,имеющий два выхода и входа, при этомодин выход через основной запорный вентиль сообщен с запоршневым пространством гидроцилиндра, а входы - соответственно с магистралями нагнетания и слива, подключенный к выходной магистрали бака гидравлический генератор, выход которого через магистраль нагнетания, в которой последовательно установлены основной обратный клапан и фильтр, соединен с упомянутым основным электрогидравлическим сервоклапаном, основные гидравлический аккумулятор и перепускнойвентиль, подсоединенные к магистралинагнетания между фильтром и обратнымклапаном, при этом выход основногоперепускного вентиля через магистральслива связан с баком, потенциометрический датчик положения штока гидро- цилиндра, движок которого механически соединен с штс.,ом гидроцилиндра,а электрически - с первым электрическим входом основного электрогидравлического сервоклапана, причем средняяточка потенциометрического датчика заземлена, а крайние выводы подключены к задатчику опорного напряжения,при этом второй электрический входсервоклапана подключен к блоку управления, снабжено дополнительными вентилем и электрогидравлическим сервоклапаном, один выход которого соединен с запоршневым пространством гидроцилиндра, а другой - с предпоршневым и через дополнительный вентиль - с первым входом основного электрогидравлического сервоклапана,при этом3343 15один электрический вход дополните 1 п,-ного электрогидравличекого ервоклапана связандвижком потенциометрического датчика, а второй заземлен,причем фильтр и вход дополнительногосервоклапана связаны дополнительноймагистралью нагнетания с последовательно расположенными в ней дополнительным обратным клапаном и вспомогательным запорным вентилем, между Окоторыми подключен дополнительный. гидравлический аккумулятор, при этомвторой вход дополнительного сервоклапана соединен посредством сливноймагистрали с баком. 15Предлагаемое техническое решениепозволяет решить задачу фиксацииштока гидроцилиидра при повреждениимагистрали нагнетания, исключая дальнейшее перемещение кабины даже в 20случае совпадения направления силы,действующей на шток гидроцилиндра,и силы тяжести кабины тренажера припомощи второго запорного вентиля вцепи сливавторой вход гидроцилиндра ). Кроме того, данное рещение позволяет в аварийной ситуации и в нормальном режиме работы решить задачувыставки в горизонтальное положениекабины при помощи электрогидравлической цепи управления, состоящей изфвторого электрогидравлического сервоклапана, третьего запорного вентиля,второго обратного клапана, второгоаккумулятора.На Фиг,1 изображена блок-схема35устройства на фиг.2 - конструктивное выполнение основного и дополнительного запорных вентилей; на фиг.3 конструктивное выполнение вспомога-.40тельного запорного вентиля; на фиг.4.график работы запорных вентилей,Устройство управления движением кабины тренажера содержит гцпооцилиндр 1,дополнительный электрогидравличес кий сервоклапан 2, выходы которого подключены к входам гидроцилиндра 1 и через основной 3 и дополнительный 4 запорные вентили - к соответствующим выходам основного электрогидрав лического сервоклапана, 5, бак б, гидравлический генератор 7, вход которого подсоединен к выходу бака 6, а выход через основной обратный клапан 8 - к магистрали 9 нагнетания, 55 Фильтр 10, установленный в магистрали 9 нагнетания между основным обратным клапаном 8 и первым входом основного электрогндравличе кого ервоклапапа5, основной гидравлический аккумулятор 11, подключенный к магистрали 9нагнетания между основным обратнымклапаном 8 и филыром 1 О, перепускнойвентиль 12, вход которого подключенк магистрали 9 нагнетания между обратным клапаном 8 и фильтром 10, авыход - через магистраль 13 слива вбак 6. При этом магистраль 13 сливасоединяет бак 7 с вторым входом основного электрогидравлического сервоклапана 5 и с вторым входом дополнительного электрогидравлического клапана 2.Первый вход дополйительного электрогидравлического клапана 2 через последовательно соединенные вспомогательный запорный вентиль 14 и дополнительный обратный клапан 15 подсоединен к магистрали 9 нагнетания. Между электрогидравлическим сервоклапаном 2 и обратным клапаном 15 к ма-. гистрали 9 нагнетания подключен дополнительный гидравлический аккумулятор 16.Шток гидроцилиндра 1 механически связан с движком потенциометрического датчика 17. С этого движка электрический сигнал поступает на первые электрические входы основного и вспомогательного электрогидравлических сервоклапанов 5 и 2. Средняя точка потенциометрического датчика заземлена, а крайние подключены к задатчику опорного напряжения не показан ), Второй электрический вход дополнительного электрогидравлического сервоклапана 2 заземлен, а на второй электрический вход основного электрогидравлического сервоклапана 5 подается сигнал с блока 18 задания.лОсновной и дополнительный запорные вентили 3 и 4 содержат корпус 19, внутри которого установлена пружина 20., опирающаяся с одной стороны на торцовую стенку корпуса 19, а с,другой - на золотник 21. В корпусе установлены три штуцера 22, 23 и 24, соединенные с камерами 25, 26 и 27 соответственно. На золотнике 21 выполнена проточка 28, которая при перемещении золотника 21 может соединять камеру 25 с камерой 26, соединяя тем самым каналы штуцеров 22 и 23, т,е, открывая запорный вентиль.Конструкция вспомогательного запорного вентиля 4 (фиг.31 аналогична конструкции основного и дополнительного запорных вентилей 3 и 4 иотличается от них только расположением проточки 28 на золотнике 21 ижесткостью пружины 20, при этом усилие срабатывания вспомогательного 5запорного вентиля 14 Р намного меньше усилия срабатывания Госновногаи дополнительного запорных вентилей 3 и 4,Конструктивная Реализация устройства возможна на основе как серийно выпускаемых, так.и оригинальныхконструктивных элементов. Так, вкачестве гидроцилиндра 1 могут бытьиспользованы гидроцилиндры, применяемые в стенде динамическом тренажера КТС ТУили КТС ТУ=154 Б,или гидроцилиндры БУ, КАУ=120 ит.д., в качестве электрогидравлических сервоклапанов 5 и 2 - клапаны 0управления, применяемые в рулевыхагрегатах РАВП. В качестве обрат,ных клапанов 8 и 5 могут быть применены обратные клапаны типа 671800/Бсамолета ТУ, а в качестве25фильтра О - фильтр 22 ГФОБН самолета АН-)О. В качестве гидравлических аккумуляторов 11 и 16 могут бытьприменены аккумуляторы типа 124-5898-150 самолета ТУ, а в качестве перепускного вентиля 12 - предохранительный клапан типа ГА)86 Мсамолета АНСТУ, В качестве бака6 может быть применен бак типаУ 5612-О самолета ТУ, а в качестве первого и второго запорных вентилей 3 и 4 - отсечные клапаны самолета АНлибо вентили, конструкциякоторых приведена на фиг,2,В качестве датчика положения штока гидроцилиндра 1 могут быть использованы датчики, применяемые в стендединамического тренажера КТС ТУ или КТС ТУБ. В качестве гидравлического генератора может быть использована гидравлическая станция"Волна" либо насос типа 435 Ф, либостанция гидронасосиая С 72.962,000.Блок )8 задания в составе тренажерапредставляет собой устройство, включающее вычислительную машину с запрограммированной моделью пространственного движения объекта, соединенную с датчиками положения органовуправления кабины имитируемого объек-.55та и через устройство сопряжения .с основным сервоклапаном. В качестветакого блока задания может быть применена устройство управления стендамдинамическим, разработанное ОКТБ сОП ИМФ АН УССР ),С 7),899,000 ) илианалогичные устройства управленияиз тренажеров КТС ТУ-)54 илн КТСТУ.Устройство работает следующимобразом,Гидравлический генератор 7 перекачивает рабочую жидкость иэ бака6 в магистраль 9 нагнетания. Придостижении давлением определенногозначения например О,З Р, ) на выходе гидравлического генератора открываются основной и дополнительныйобратные клапаны 8 и 15 н рабочаяжидкость поступает на основной идополнительный аккумуляторы 11 и 16и через фильтр О - на первый входосновного электрогидравлическогосервоклапана 5, а также на основной,дополнительный и вспомогательныйзапорные вентили 3,4 и 4, которыесрабатывают по достижении давлениеиопределенного значения в иагистрали9 нагнетания. При этом основной и дополнительный запорные вентили 3 и 4открывают каналы, соединяющие выходы основного электрогидравлическогосервоклапана 5 с входами гидроцилиндра, а вспомогательный запарный вентиль 4 отсекает ат магистрали 9нагнетания дополнительный электрогидравлический сервоклапан 2. В случае превышения давлением в магистрали 9 нагнетания номинального срабатывает перепускнай вентиль 12, соеди- .няя магистраль 9 нагнетания с магистралью 13 слива и бакам 6. После спада давления до номинального перепускной вентиль )2 отсекает магистраль9 нагнетания от магистРали )3 сливаи .бака 6.В описанном состоянии устройствоготово к отработке управляющего сигнала, который поступает на первыйэлектрический вход основного электрогидравлическага серваклапана 5 изблока 8 задания и сравнивается сэлектрическим сигналом, поступающимна второй электрический вход ат датчика положения штока гидрацилиндра ).Результирующий электрический сигналуправления управляет эалотннковым механизмом (не показан) основного электрогидравлического серваклапана 5,соединяя магистраль 9 нагнетания спредпоршневым и запаршневыи прастранствами гидроцилиндра 1 и перемещая шток последнегов ту или другую сторону. При этОм перемещается движок датчика положения штока гидроцилиндрамеханически связанный со штоком, 5 а следовательно, изменяется электрический сигнал, поступающий на второй электрический вход основного электро- гидравлического сервоклапана 5. Очевидно, что перемещение штока гидро цилиндра 1 происходит до тех пор, пока не сравняются величины электрических сигналов на первом и втором электрических входах основного электрогидравлического сервоклапана 5. 15В случае необходимости выставки кабины в горизонтальное положение например,для выхода обучаемого из кабины после отработки учебной задачи на первый электрический вход 20 электрогидравлнческого сервокла-. пана 5 из блока 18 задания - подается сигнал, равный нулю. Отработка этого сигнала производится аналогичным образом, при этом перемещение штока гидроцилиндра 1 происходит до тех пор, пока связанный с ннм движок задатчика положения штока гидро- цилиндра 1 не установится напротив его средней заземленной точки и сиг- ЗО налы на первом и втором электрических входах основного электрогидравлнческого сервоклапана 5 ие окажутся равными нулю. В случае аварии в гидравлическом генераторе 7 и падении давленИя рабочей жидкости на его выходе срабатывает основной обратный клапан 8,отсекая от гидравлического генератора 7 магистраль 9 нагнетания. В данной ситуации выставка кабины в 40 горизонтальное положение производится описанным выше образом и обеспечивается давлением рабочей жидкости, поступающей нз первого гидравлического аккумулятора 45 1В случае обрьва магистрали 9 нагнетания в любой точке за основным обратным клапаном 8 давление в камерах 27 основного, дополнительного и вспомогательного запорных вентилей 50 3,4 и 14 резко падает. При этом основной и дополнительный запорные вентили 3 и 4 перекрывают первый и второй входы гндроцнлиндра 1, Фиксируя его в данной точке, а вспомогательный 55 запорный вентиль 14 соединяет дополнительный гидравлический аккумулятор 16 с дополнительным электрогидравлическим сервоклапаном 2, а дополнительный клапан 15 отсекает эту гидравлическую цепь управления от остальноймагистрали 9 нагнетания. Так как первый электрический вход дополнительного электрогидравлического сервоклапана 2 заземлен (что равносильноподаче на этот вход управляющего сигнала, равного нулю ), а второй соединен с движком датчика положения штока гидроцилиндра 1, то далее происходит автоматическая выставка кабины вгоризонтальное положение описаннымвыше образом, обеспечиваемая за счетэнергии дополнительного гидравлического аккумулятора 16,Основной, дополнительный и вспомогательный запорные вентили работают следующим образом. При поступлениидавления в камеру 27 фиг.2) золотник21 перемещается под действием этогодавления в корпусе 19, сжимая пружину 20, при этом проточка 28 на золотнике 21 соединяет камеры 25 и 26 иштуцеры 22 и 23 и рабочая жидкостьпроходит через запорные вентили 3 и4 (вентили открыты ),Проточка на золотнике 21 .фиг.3вспомогательного запорного вентиля14 выполнена таким образом, что вописанном случае золотник 21 перекрывает камеры 25 и 26 и штуцеры 22и 23 вентиль закрыт ).Аналогично при падении давления в камере 27 основной и дополнительный вентили 3 и 4 закрьваются под действием пружины 20, а вентиль 14 открьвается,Характерным для конструкции вентилей 3,4 и 14 является то, что в нормальном режиме работы первым при подаче номинального давления на вход должен сработать вспомогательный запорный вентиль 14, запирая вход нагнетания дополнительного электро- гидравлического сервоклапана 2, прежде чем откроются основной и дополнительный запорные вентили 3 и 4, разрешая работу, основного электрогидравлического сервоклапана 5. В противном случае управляющее воздействие дополнительного электрогидравлического сервоклапана 2 на входах силового гидроцилиндра 1 является помехой для отработки задания первым электрогндравлическим сервоклапаном 5. Аналогично в аварийной ситуации прн- реэкмпадении давления в магистрали 9 нагнетания первым должны сработать основ-. ной и дополнительный запорные вентили 3 и 4, запирая первый и второй входы. силового гидроцилиндра 1, а 5 затем вспомогательный запорный вентиль 14, разрешая работу дополнительного электрогидравлического сервоклапана 2. Данная задача решается за счет подбора характеристик пружин 20.16 Усилие срабатывания пружины 20 основного и дополнительного запорных вентилей 3 и 4 должно быть значительно выше усилия срабатывания пружины 20 вспомогательного запорного вентиля 14, что поясняется графиком (фиг.4 ) .Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы устройства и, как следствие, безопасность обучения за счет решения задачи надежной фиксации штока гидроцилиндра в аварийных ситуациях (фиксируются оба входа гидроцилиндра), а также решить задачу выставки кабины в горизонтальное положение как в режиме нормальной работы, так и в аварийной ситуации при помощи основного или дополнительного злектрогидравлических сервоклапанов.1153341 Составитель А,ЛюбинРедактор И,Рибченко Техред И.Асталош Корректор В.Гирняк а ал НПП "Патент",г.ужгород,ул,Проектная,9/41. ирак 452 ВНИИПИ Государственного комит по делам иэобретеннй и отк 113035,Москва,Ж,Раущская н