[发明专利]一种平流层浮空器螺旋桨在线动平衡调节装置

说明书

本发明公开一种平流层浮空器螺旋桨在线动平衡调节装置，包括用于检测桨叶转速和振动形式的振动及转速测量机构以及用于调节桨叶动态平衡的动平衡调节结构；动平衡调节结构包括用于分析振动及转速测量机构采集数据的分析控制模块以及用于调节桨叶动平衡的调节模块，调节模块包括开设在桨叶内部的配平轨道，配平轨道上滑动连接有配平块。本发明根据振动及转速测量机构实时获得桨叶转速和振动形式，动平衡调节结构分析振动及转速测量机构采集数据并确定调节桨叶动平衡方案，并调节配平块与桨叶的相对位置来进行动态平衡。本发明动平衡度范围较大，并具有响应速度快、调节精度高的特点；且可在螺旋桨工作状态下实时调节螺旋桨动平衡。

技术领域

本发明涉及浮空器技术领域，特别是涉及一种平流层浮空器螺旋桨在线动平衡调节装置。

背景技术

在平流层浮空器飞行过程中，控制浮空器使其按照预定航迹飞行或机动是十分关键的环节。其中螺旋桨的运用对于飞艇实现抗风飞行及机动飞行等任务有着重大意义。而螺旋桨在实际制造过程中各桨叶的外形和质量分布不可能做到绝对一致，制造过程中产生的误差会造成螺旋桨的质心位置与旋转中心不重合；螺旋桨在安装时由于安装偏心或不对准造成的安装问题；螺旋桨在旋转过程中由于各桨叶气动力的合力作用点偏离旋转中心而产生动不平衡，使惯性轴与旋转轴不重合。这些问题都会使螺旋桨在使用过程中产生振动影响螺旋桨及动力电机性能。此外因为平流层浮空器使用的螺旋桨结构强度相对较低，需要在低气压、低密度的条件下进行动平衡调节，并且平流层浮空器使用的螺旋桨尺寸均较大，所以在地面基本无法对螺旋桨进行动平衡调节。针对平流层浮空器的动平衡调节方式需要采用在线动平衡调节的方法，现有的在线动平衡调节装置的调节幅度较小，无法满足实时消除运行过程中的不平衡量。

鉴于现有螺旋桨动平衡调节的诸多弊端，亟需一种平流层浮空器螺旋桨在线动平衡调节装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种平流层浮空器螺旋桨在线动平衡调节装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种平流层浮空器螺旋桨在线动平衡调节装置，螺旋桨包括桨毂以及固定连接在所述桨毂周向上的若干组桨叶，所述桨毂的底面固定连接有安装座，在线动平衡调节装置包括用于检测所述桨叶转速和振动形式的振动及转速测量机构以及用于调节所述桨叶动态平衡的动平衡调节结构。

所述动平衡调节结构包括用于分析振动及转速测量机构采集数据的分析控制模块以及用于调节所述桨叶动平衡的调节模块，所述调节模块包括开设在所述桨叶内部的配平轨道，所述配平轨道上滑动连接有配平块，所述配平块连接有驱动机构。

优选的，所述配平轨道开设在桨叶的中心轴向上，所述配平轨道的长度为桨叶长度的0.9倍，且所述配平轨道从桨叶根部向桨叶边缘延伸。

优选的，所述驱动机构包括轴接在配平轨道上的丝杠，所述丝杠和配平块螺纹连接，所述丝杠通过调节电机驱动，所述调节电机固定设置在桨毂内。

优选的，所述振动及转速测量机构包括用于收集工作状态下桨叶转动以及振动状态的图像收集模块以及用于处理所述图像收集模块收集的图像的图像处理模块，所述图像收集机构包括不少于两组的双目相机，所有所述双目相机等间距固定设置在桨毂上。

优选的，所述图像处理模块根据三角测量远离得到桨叶各点的三维坐标，并根据不同时间测量得到相同点的不同时间的三维坐标，搭建螺旋桨相对推进电机旋转的三维场景，从而获得螺旋桨的运动规律,进而获得螺旋桨的转速和振动形式。

优选的，所述分析控制模块根据振动及转速测量机构检测到的桨叶转速和振动形式进行分析计算，得到与螺旋桨转速同频的不平衡信号，并根据螺旋桨不平衡度的大小和方向确定不平衡度矢量，从而确定调节配置矢量，并根据矢量分解原理将调节配置矢量分配到相邻两个所述桨叶方向，并确定旋桨动平衡时配平块在螺旋桨内部的位置。