一种大型可升降均匀场平板电极系统及其方法与流程

1.本发明涉及飞机雷电压实验技术领域，具体为一种大型可升降均匀场平板电极系统及其方法。


背景技术：

2.在飞机雷电压实验过程中，平板电极用于产生均匀高压电场。现有技术可用于平板电极高度不高的情况，其通电、维护、维修等操作均可通过人工进行，一般是实验人员通过升降车，在平板电极上进行作业，这种方式时间周期长，实验人员操作过程中具有一定的安全隐患。同时随着现代武器装备的雷电实验要求不断的提高，小型的雷电压装置已经不能满足实验使用要求，在大型雷电压系统中，平板电极尺寸大，且吊装点很高，人工操作的方式在实验过程中实验效率低，实验成本高，且无法很好的保障实验人员的安全。


技术实现要素：

3.本发明为克服现有技术存在的不足之处，提供了一种大型可升降均匀场平板电极系统及其方法，以期能实现大型可升降平板电极系统的自动升降，从而能提高雷电压实验效率，并保障实验人员安全。
4.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
5.本发明一种大型可升降均匀场的平板电极系统的特点包括：绝缘子、中间框架、钢丝绳、平板电极、导向滑轮、平板电极升降子系统、供电系统；
6.所述平板电极升降子系统包括：钢丝绳绕线盘、步进电机、步进电机控制器；
7.所述供电系统包括：伺服电机、伺服电机控制器、旋转导电滑环、电池、电缆绕线盘、电缆限位机构、电缆导向滑轮；
8.若干个绝缘子首尾相接后形成一绝缘子单元，若干个等高度的绝缘子单元排列为绝缘子阵列后，其一端以中心对称的方式竖直设置在中间框架的顶部，另一端固连至建筑物的顶部；
9.所述中间框架的底部固连有n个钢丝绳，每个钢丝绳分别穿过所述平板电极上固连的2个导向滑轮后，与所述平板电极升降子系统中的钢丝绳绕线盘固连；所述钢丝绳绕线盘的主轴与所述步进电机的电机轴固连接；
10.所述步进电机控制器控制所述步进电机并为其供电；所述步进电机控制器的供电线连接至所述供电系统中的旋转导电滑环上，所述旋转导电滑环与所述电缆绕线盘同轴，并与所述电缆绕线盘中的电缆电连接；所述旋转导电滑环还与供电系统中的电池连接，所述电池为所述伺服电机控制器供电，所述伺服电机控制器为所述伺服电机供电并控制所述伺服电机工作；所述伺服电机的主轴与电缆绕线盘的主轴固连；
11.所述电缆绕线盘中的电缆穿过电缆限位机构的限位孔，在限位孔外侧的电缆线上设置有凸起区域，并通过电缆导向滑轮将电缆伸出并导向至所述平板电极的外侧，或通过电缆导向滑轮将电缆回收并通过凸起结构卡至在限位孔处。
12.本发明所述的一种大型可升降均匀场的平板电极系统的特点也在于：
13.所述限位结构由拉杆、基座、定位弹簧、保护弹簧、上电极、下电极组成；
14.所述拉杆为l形结构，在l形结构的竖直板上方设有所述限位孔，在l形结构的拐角位置以柱铰链的形式安装在所述基座上，在远离所述凸起区域的l形结构的水平板下表面与所述基座之间设置所述定位弹簧；
15.在所述定位弹簧与柱铰链之间设置有上电极、下电极，且分别与伺服电机控制器电联接；所述上电极穿过所述l形结构的水平板，并与基座上的下电极相对应，且两者存在间隙；所述保护弹簧套装在上电极，且保护弹簧的顶部固连在所述l形结构的水平板的下表面。
16.本发明一种所述的大型可升降均匀场的平板电极系统的方法的特点是按照如下步骤抬升平板电极：
17.步骤1、初始状态时，所述平板电极通过钢丝绳固定在中间框架，所述中间框架通过绝缘子固定在建筑物的顶部；
18.所述伺服电机控制器根据外部输入的伸出电缆指令输出相应的伸出控制指令，以控制所述伺服电机从所述电缆绕线盘中伸出电缆，并通过电缆导向滑轮将电缆伸出所述平板电极的外侧；
19.步骤2、当电缆下降至地面后，连接电缆与外部电源，电缆通过旋转导电滑环为所述伺服电机与所述电池供电；
20.步骤3、所述步进电机控制器根据外部输入的平板电极抬升指令，控制所述步进电机工作，并带动所述钢丝绳绕线盘转动，从而将穿过导向滑轮的钢丝绳从钢丝绳绕线盘中收回以抬升所述平板电极；同时所述伺服电机控制器根据外部输入的平板电极抬升指令控制伺服电机工作，以驱动所述电缆绕线盘转动，使得电缆持续下降以保证所述平板电极在抬升过程中外部电源持续供电；
21.步骤4、所述步进电机控制器根据外部输入的停止抬升指令，控制所述步进电机停止工作；
22.步骤5、拔出外部电源线后，所述伺服电机控制器根据外部输入的收起电缆指令，控制所述伺服电机反转，以使得所述电缆绕线盘收起电缆，当电缆上的凸起区域拉动所述电缆限位机构上的限位孔时，所述拉杆沿电缆收起方向移动压缩所述定位弹簧，所述上电极随之移动，并在保护弹簧的缓冲下，与所述基座上固定的所述下电级接触，使得所述伺服电机控制器收到短路指令，停止为伺服电机供电，实现停止电缆收起动作，随后在所述定位弹簧的作用下，所述拉杆回到初始位置。
23.本发明一种所述的大型可升降均匀场的平板电极系统的方法是按照如下步骤下降平板电极：
24.步骤1、初始状态时，所述平板电极通过钢丝绳固定在中间框架，所述中间框架通过绝缘子固定在建筑物的顶部；
25.所述伺服电机控制器根据外部输入的伸出电缆指令输出相应的伸出控制指令，以控制所述伺服电机从所述电缆绕线盘中伸出电缆；并通过电缆导向滑轮将电缆伸出所述平板电极的外侧；
26.步骤2、当电缆下降至地面后，连接电缆与外部电源，电缆通过旋转导电滑环为所
述伺服电机与所述电池供电；
27.步骤3、所述步进电机控制器根据外部输入的平板电极下降指令，控制所述步进电机工作，并带动所述钢丝绳绕线盘转动，从而将穿过导向滑轮的钢丝绳从钢丝绳绕线盘中伸出以下降所述平板电极；同时所述伺服电机控制器根据外部输入的平板电极下降指令控制伺服电机工作，以驱动所述电缆绕线盘转动，使得电缆持续上升以保证平板电极在下降过程中电缆不会堆叠；
28.步骤4、所述步进电机控制器根据外部输入的停止下降指令，控制所述步进电机停止工作；
29.步骤5、拔出外部电源线后，所述伺服电机控制器根据外部输入的收起电缆指令，控制所述伺服电机反转，以使得所述电缆绕线盘收起电缆，当电缆上的凸起区域拉动所述电缆限位机构上的限位孔时，所述拉杆沿电缆收起方向移动压缩所述定位弹簧，所述上电极随之移动，并在保护弹簧的缓冲下，与所述基座上固定的所述下电级接触，使得所述伺服电机控制器收到短路指令，停止为伺服电机供电，实现停止电缆收起动作，随后在所述定位弹簧的作用下，所述拉杆回到初始位置。
30.已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
31.本发明通过平板电极升降子系统实现平板电极的自动升降，同时通过供电系统实现了在实验过程中整套系统处于断电状态，不影响实验结果，在需要调整平板电极位置时，为整套系统供电，实现了平板电极的快速自动调整，无需人工操作，提高了实验效率，同时保障了实验人员安全。
附图说明
32.图1为本发明系统的整体示意图；
33.图2为本发明系统的平板电极升降子系统结构示意图；
34.图3为本发明系统的供电系统结构示意图；
35.图4a为电缆限位机构结构示意图；
36.图4b为电缆限位机构细节结构示意图；
37.图中标号：1绝缘子、2中间框架、3钢丝绳、4平板电极、5导向滑轮、6平板电极升降子系统、7供电系统；8钢丝绳绕线盘、9步进电机、10步进电机控制器、11伺服电机、12伺服电机控制器、13旋转导电滑环、14电池、15电缆绕线盘、16电缆限位机构、17电缆导向滑轮、18拉杆、19基座、20定位弹簧、21保护弹簧、22上电极、23下电极。
具体实施方式
38.本实施例中，一种大型可升降均匀场的平板电极系统，如图1所示，包括：绝缘子1、中间框架2、钢丝绳3、平板电极4、导向滑轮5、平板电极升降子系统6、供电系统7；
39.如图2所示，平板电极升降子系统6包括：钢丝绳绕线盘8、步进电机9、步进电机控制器10；
40.如图3所示，供电系统7包括：伺服电机11、伺服电机控制器12、旋转导电滑环13、电池14、电缆绕线盘15、电缆限位机构16、电缆导向滑轮17；
41.若干个绝缘子1首尾相接后形成一绝缘子单元，若干个等高度的绝缘子单元排列
为绝缘子阵列后，其一端以中心对称的方式竖直设置在中间框架2的顶部，另一端固连至建筑物的顶部；绝缘子阵列的高度需要保证足够的耐压，防止平板电极上的高压通过建筑顶端接地；绝缘子阵列与中间框架2安装时应保证每个绝缘子单元竖直安装，使绝缘子单元受力均匀；
42.中间框架2的底部固连有n个钢丝绳3，每个钢丝绳3分别穿过平板电极4上固连的2个导向滑轮5后，与平板电极升降子系统6中的钢丝绳绕线盘8固连；如图2所示，钢丝绳绕线盘8的主轴与步进电机9的电机轴固连接；2个导向滑轮5调整钢丝绳3方向，以保证导向滑轮5的对称中心面与钢丝绳3受力方向始终平行，并连接到钢丝绳绕线盘8上，从而使导向滑轮5不受侧向力，延长导向滑轮5的使用寿命；
43.如图3所示，步进电机控制器10控制步进电机9并为其供电；步进电机控制器10的供电线连接至供电系统7中的旋转导电滑环13上，旋转导电滑环13与电缆绕线盘15同轴，并与电缆绕线盘15中的电缆电连接；旋转导电滑环13还与供电系统7中的电池14连接，电池14为伺服电机控制器12供电，伺服电机控制器12为伺服电机11供电并控制伺服电机11工作；伺服电机11的主轴与电缆绕线盘15的主轴固连；
44.电缆绕线盘15中的电缆穿过电缆限位机构16的限位孔，在限位孔外侧的电缆线上设置有凸起区域，并通过电缆导向滑轮17将电缆伸出并导向至平板电极4的外侧，或通过电缆导向滑轮17将电缆回收并通过凸起结构卡至在限位孔处。
45.具体实施中，如图4a和图4b所示，限位结构由拉杆18、基座19、定位弹簧20、保护弹簧21、上电极22、下电极23组成；
46.如图4a所示，拉杆18为l形结构，在l形结构的竖直板上方设有限位孔，在l形结构的拐角位置以柱铰链的形式安装在基座19上，在远离凸起区域的l形结构的水平板下表面与基座19之间设置定位弹簧20；
47.如图4b所示，在定位弹簧20与柱铰链之间设置有上电极22、下电极23，且分别与伺服电机控制器12电联接；上电极22穿过l形结构的水平板，并与基座19上的下电极23相对应，且两者存在间隙；保护弹簧21套装在上电极22，且保护弹簧21的顶部固连在l形结构的水平板的下表面。
48.本实施例中，如图1所示，一种大型可升降均匀场的平板电极系统的方法是按照如下步骤抬升平板电极4：
49.步骤1、初始状态时，平板电极4通过钢丝绳3固定在中间框架2，中间框架2通过绝缘子1固定在建筑物的顶部；
50.伺服电机控制器12根据外部输入的伸出电缆指令输出相应的伸出控制指令，以控制伺服电机11从电缆绕线盘15中伸出电缆，并通过电缆导向滑轮17将电缆伸出平板电极4的外侧；
51.步骤2、当电缆下降至地面后，连接电缆与外部电源，电缆通过旋转导电滑环13为伺服电机11与电池14供电；
52.步骤3、步进电机控制器10根据外部输入的平板电极4抬升指令，控制步进电机9工作，并带动钢丝绳绕线盘8转动，从而将穿过导向滑轮5的钢丝绳3从钢丝绳绕线盘8中收回以抬升平板电极4；同时伺服电机控制器12根据外部输入的平板电极4抬升指令控制伺服电机11工作，以驱动电缆绕线盘15转动，使得电缆持续下降以保证平板电极4在抬升过程中外
部电源持续供电；
53.步骤4、步进电机控制器10根据外部输入的停止抬升指令，控制步进电机9停止工作；
54.步骤5、拔出外部电源线后，伺服电机控制器12根据外部输入的收起电缆指令，控制伺服电机11反转，以使得电缆绕线盘15收起电缆，当电缆上的凸起区域拉动电缆限位机构16上的限位孔时，拉杆18沿电缆收起方向移动压缩定位弹簧20，上电极22随之移动，并在保护弹簧21的缓冲下，与基座19上固定的下电级23接触，使得伺服电机控制器12收到短路指令，停止为伺服电机11供电，实现停止电缆收起动作，随后在定位弹簧20的作用下，拉杆18回到初始位置。
55.本实施例中，如图1所示，一种大型可升降均匀场的平板电极系统的方法是按照如下步骤下降平板电极4：
56.步骤1、初始状态时，平板电极4通过钢丝绳3固定在中间框架2，中间框架2通过绝缘子1固定在建筑物的顶部；
57.伺服电机控制器12根据外部输入的伸出电缆指令输出相应的伸出控制指令，以控制伺服电机11从电缆绕线盘15中伸出电缆；并通过电缆导向滑轮17将电缆伸出平板电极4的外侧；
58.步骤2、当电缆下降至地面后，连接电缆与外部电源，电缆通过旋转导电滑环13为伺服电机11与电池14供电；
59.步骤3、步进电机控制器10根据外部输入的平板电极4下降指令，控制步进电机9工作，并带动钢丝绳绕线盘8转动，从而将穿过导向滑轮5的钢丝绳3从钢丝绳绕线盘8中伸出以下降平板电极4；同时伺服电机控制器12根据外部输入的平板电极4下降指令控制伺服电机11工作，以驱动电缆绕线盘15转动，使得电缆持续上升以保证平板电极4在下降过程中电缆不会堆叠；
60.步骤4、步进电机控制器10根据外部输入的停止下降指令，控制步进电机9停止工作；
61.步骤5、拔出外部电源线后，伺服电机控制器12根据外部输入的收起电缆指令，控制伺服电机11反转，以使得电缆绕线盘15收起电缆，当电缆上的凸起区域拉动电缆限位机构16上的限位孔时，拉杆18沿电缆收起方向移动压缩定位弹簧20，上电极22随之移动，并在保护弹簧21的缓冲下，与基座19上固定的下电级23接触，使得伺服电机控制器12收到短路指令，停止为伺服电机11供电，实现停止电缆收起动作，随后在定位弹簧20的作用下，拉杆18回到初始位置。