本發(fā)明屬于機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的內(nèi)部溫度控制領(lǐng)域，具體為一種機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應(yīng)制冷裝置。

背景技術(shù)：

隨著光電技術(shù)的飛速發(fā)展，集激光測距、激光制導(dǎo)照射、可見光成像和熱成像為一體的多傳感器光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔在現(xiàn)代化武器裝備平臺，尤其在飛行載體上已得到了廣泛的應(yīng)用，相比其它手段，航空偵查具有準(zhǔn)確度高、偵查范圍寬廣、機(jī)動(dòng)靈活、針對性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此機(jī)載用光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔成為各國軍事力量中爭相發(fā)展的部分。基于擴(kuò)展傳感器視場角范圍的需求，主流的機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔均可以進(jìn)行方位轉(zhuǎn)動(dòng)和俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，以便支撐傳感器在空間球面區(qū)域內(nèi)對可疑目標(biāo)進(jìn)行探測識別，并且出于保護(hù)傳感器免受潮氣、沙塵及雨雪等外部因素的損傷，光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔常常會提出氣密要求，隔絕轉(zhuǎn)塔內(nèi)外的氣體交流的同時(shí)以惰性氣體氮?dú)膺M(jìn)行填充。早期的光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔因體型較大，且傳感器性能較低，內(nèi)部發(fā)熱升溫現(xiàn)象并不十分明顯，然而近年來高性能和高集成度已成為武裝裝備發(fā)展的主流趨勢，傳感器的體積越來越大，發(fā)熱越來越明顯，但光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的體積卻被要求越做越小，兩種需求匯集的結(jié)果就是光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的內(nèi)部發(fā)熱問題日益嚴(yán)峻，傳統(tǒng)的風(fēng)冷以及轉(zhuǎn)塔球殼的輻射散熱能力已難以滿足需求，電路板及傳感器性能下降等現(xiàn)象已越來越明顯地呈現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員和用戶面前。根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，目前復(fù)雜光電系統(tǒng)高達(dá)80％以上的失效均是熱損傷，因此針對機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行熱控制研究就變得非常迫切。

機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔可以分為三部分，包括最上部的方位部分、中部的耳架部分及下部的密封球殼部分，其中整個(gè)轉(zhuǎn)塔可通過方位部分的法蘭與載機(jī)相連實(shí)現(xiàn)安裝固定，并且方位部分可以帶動(dòng)耳架部分進(jìn)行方位轉(zhuǎn)動(dòng)；耳架部分主要發(fā)揮承上啟下的作用，即能隨動(dòng)于方位部分的轉(zhuǎn)動(dòng)，又能支撐密封球殼的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)；密封球殼內(nèi)則主要封裝著用于探測識別的多種傳感器。雖然三個(gè)部分都有不同程度的發(fā)熱問題，但密封球殼內(nèi)的傳感器最密集、發(fā)熱最嚴(yán)重且對產(chǎn)品性能影響最明顯，因此成為了本發(fā)明所要重點(diǎn)降溫制冷的地方，然而受限于其空間限制、密封性要求和疊加運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，目前國內(nèi)的相關(guān)轉(zhuǎn)塔仍主要通過限制傳感器工作時(shí)間及增強(qiáng)密封球殼內(nèi)空氣對流速度等方式進(jìn)行溫控，實(shí)質(zhì)上都沒有真正解決傳感器的對外散熱問題，因此迫切需要一款能面向機(jī)載穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的高效制冷裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及安裝方式為其提供一套高效的制冷系統(tǒng)，從而有效緩解密封球殼內(nèi)光電傳感器的散熱和過溫問題，在不擠占穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔內(nèi)部有效空間的同時(shí)，支撐其選用的傳感器發(fā)揮最佳性能及進(jìn)行后續(xù)的產(chǎn)品升級，從而綜合提高機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的可靠性和使用性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應(yīng)制冷裝置，其特征在于：包括環(huán)形液冷箱(2)、液體泵(3)、方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)、俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)、循環(huán)管(5)、制冷器(6)、溫度傳感器(8)和自適應(yīng)控制電路(9)；

所述環(huán)形液冷箱(2)通過方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)安裝在光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位部分(1a)外圍，且環(huán)形液冷箱(2)能夠沿光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位軸與光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位部分(1a)相對轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述制冷器(6)通過俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)安裝在光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼(1c)外側(cè)，且制冷器(6)能夠沿光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)軸與密封球殼(1c)相對轉(zhuǎn)動(dòng)；制冷器(6)的散熱翅與密封球殼外側(cè)的散熱翅嵌合并能夠相對運(yùn)動(dòng)；

所述液體泵(3)固定在環(huán)形液冷箱(2)上；

所述循環(huán)管(5)連接制冷器(6)和液體泵(3)，且循環(huán)管(5)能夠帶動(dòng)環(huán)形液冷箱(2)沿光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位軸與光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位部分(1a)相對轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述溫度傳感器(8)安裝在光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼(1c)內(nèi)部，采集光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)，并傳遞給自適應(yīng)控制電路(9)；

所述自適應(yīng)控制電路(9)根據(jù)溫度數(shù)據(jù)調(diào)控液體泵(3)的工作功率。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應(yīng)制冷裝置，其特征在于：還包括安裝在光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼內(nèi)部的風(fēng)扇，風(fēng)扇將光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼內(nèi)部熱空氣向安裝有散熱翅的密封球殼部位傳遞。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應(yīng)制冷裝置，其特征在于：所述方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)為帶有軸承的機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應(yīng)制冷裝置，其特征在于：所述方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)包括方位座(4a)、軸承(4b)、隔圈(4c)和壓圈(4d)；方位座(4a)固定在光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位部分(1a)上，環(huán)形液冷箱(2)固定在隔圈(4c)上，隔圈(4c)與方位座(4a)之間通過軸承(4b)配合。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應(yīng)制冷裝置，其特征在于：所述俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)包括俯仰支架(7a)和轉(zhuǎn)軸(7b)；俯仰支架(7a)固定在密封球殼外側(cè)，且俯仰支架(7a)上開有圓弧槽，圓弧槽以光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心軸；轉(zhuǎn)軸(7b)固定連接制冷器(6)并嵌入圓弧槽中，且能夠在圓弧槽中滑動(dòng)。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應(yīng)制冷裝置，其特征在于：環(huán)形液冷箱(2)采用水作為制冷液。

有益效果

本發(fā)明的有益成果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(一)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的主要工作介質(zhì)為比熱容較大的水，相比光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔所用的環(huán)境風(fēng)冷方式而言，其制冷效率更高，而且制冷性能更加穩(wěn)定，不會因光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔相對載機(jī)安裝位置的變化而出現(xiàn)無法有效制冷的情況。

(二)本發(fā)明所述制冷裝置中環(huán)形水冷箱布置在穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔上最遠(yuǎn)離密封球殼和傳感器的位置，從而更加針對性的提高穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔易受熱損傷部分的制冷效果，可將最需要散熱部分的廢熱迅速的導(dǎo)向遠(yuǎn)處。

(三)本發(fā)明所述制冷裝置中引入的方位運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和俯仰運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)不僅保證了密封球殼和光學(xué)傳感器的方位和俯仰角度發(fā)生變化時(shí)，制冷器能持續(xù)對預(yù)定部位進(jìn)行制冷的功能，同時(shí)也有效的支撐了水冷箱與制冷器的分布式布局方案，明顯減少了該套裝置對光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔引入的擾動(dòng)力矩。

(四)本發(fā)明所述制冷裝置采用了自適應(yīng)工作原理，通過溫度傳感器對穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼內(nèi)的關(guān)鍵傳感器和電路板進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，然后由自適應(yīng)控制電路對上述信息進(jìn)行處理分析，并根據(jù)實(shí)際需求針對性調(diào)節(jié)水泵的功率，從而更高效和迅速的對轉(zhuǎn)塔內(nèi)部進(jìn)行降溫。

附圖說明

圖1是光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的外觀示意圖

圖2是本發(fā)明安裝于光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是本發(fā)明傳感器與自適應(yīng)控制電路的位置示意圖

圖4是本發(fā)明的方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖

圖5是本發(fā)明的俯仰運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖

其中1.光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔，1a.穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的方位部分，1b.穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的耳架部分，1c.穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的密封球殼部分，1e.密封球殼后蓋，2.環(huán)形液冷箱，3.液體泵，4.方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，4a.方位座，4b.軸承，4c.隔圈，4d.壓圈，5.循環(huán)管，6.制冷器，7.俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，7a.俯仰支架，7b.轉(zhuǎn)軸，8.溫度傳感器，9.自適應(yīng)控制電路，10.光學(xué)傳感器。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式和實(shí)施例加以詳細(xì)說明，所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

本實(shí)施例提供的機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔用自適應(yīng)制冷裝置包括環(huán)形液冷箱2、液體泵3、方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7、循環(huán)管5、制冷器6、溫度傳感器8和自適應(yīng)控制電路9。本實(shí)施例中環(huán)形液冷箱2中采用水作為制冷液，水比熱容較大，相比傳統(tǒng)光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔所用的環(huán)境風(fēng)冷方式而言，其制冷效率更高，而且制冷性能更加穩(wěn)定，不會因光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔相對載機(jī)安裝位置的變化而出現(xiàn)無法有效制冷的情況。

所述環(huán)形液冷箱2通過方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4安裝在光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位部分1a外圍，且環(huán)形液冷箱2能夠沿光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位軸與光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位部分1a相對轉(zhuǎn)動(dòng)；環(huán)形液冷箱2作為制冷源為后續(xù)的制冷工作提供冷卻水。環(huán)形液冷箱2的安裝位置是穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔體積要求中限制較弱的部分。液體泵3安裝在環(huán)形液冷箱2的卡槽內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)冷卻水循環(huán)。

所述制冷器6通過俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7安裝在光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼1c外側(cè)，且制冷器6能夠沿光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)軸與密封球殼1c相對轉(zhuǎn)動(dòng)；制冷器6的散熱翅與密封球殼外側(cè)的散熱翅嵌合并能夠相對運(yùn)動(dòng)，完成冷熱交換。制冷器6用于直接對密封球殼進(jìn)行制冷。

所述循環(huán)管5連接制冷器6和液體泵3，且循環(huán)管5能夠帶動(dòng)環(huán)形液冷箱2沿光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位軸與光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位部分1a相對轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例中，循環(huán)管5包括兩根，一根用于制冷水進(jìn)入制冷器，另一根用于從制冷器導(dǎo)出受熱的制冷水，循環(huán)管5采用金屬材質(zhì)，都有較高的剛性，可抵抗轉(zhuǎn)塔方位轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)引入的扭力，在支持水循環(huán)正常進(jìn)行的同時(shí)可用于支撐制冷裝置所需的俯仰和方位運(yùn)動(dòng)。

所述溫度傳感器8安裝在光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼1c內(nèi)部，根據(jù)穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔內(nèi)部選用的傳感器數(shù)量和種類設(shè)置，貼裝于傳感器發(fā)熱最嚴(yán)重及受熱應(yīng)力作用最明顯的地方，采集光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)，并傳遞給自適應(yīng)控制電路9。所述自適應(yīng)控制電路9主要用于處理和分析溫度傳感器采集到的各點(diǎn)溫度信息，以及調(diào)控水泵的工作功率，并根據(jù)溫度的變化情況自動(dòng)調(diào)節(jié)優(yōu)化水泵的工作情況，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的效果與消耗比。因此本發(fā)明在維持穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封性和正常運(yùn)動(dòng)特征的前提下，能對其關(guān)鍵部分進(jìn)行持續(xù)高效的制冷。

如圖1所示，常見光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔1由方位部分1a，耳架1b，密封球殼部分1c和光學(xué)傳感器10等組成，如圖2所示，方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4安裝于穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的方位部分1a，俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7安裝于穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼1e。

如圖4所示，所述方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括方位座4a、軸承4b、隔圈4c和壓圈4d；方位座4a固定在光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔方位部分1a上，環(huán)形液冷箱2固定在隔圈4c上，隔圈4c與方位座4a之間通過軸承4b配合。

如圖5所示，所述俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7包括俯仰支架7a和轉(zhuǎn)軸7b；俯仰支架7a固定在密封球殼外側(cè)，且俯仰支架7a上開有圓弧槽，圓弧槽以光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心軸；轉(zhuǎn)軸7b固定連接制冷器6并嵌入圓弧槽中，且能夠在圓弧槽中滑動(dòng)。

本發(fā)明是適用于機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的自適應(yīng)制冷裝置，主要用于對關(guān)鍵光學(xué)傳感器進(jìn)行局部降溫。工作時(shí)，溫度傳感器8將實(shí)時(shí)監(jiān)控光學(xué)傳感器10的溫度變化情況，一旦進(jìn)入境界狀態(tài)，自適應(yīng)控制電路9將啟動(dòng)液體泵3，從而開啟整個(gè)裝置的水循環(huán)過程，并且自適應(yīng)控制電路9可以根據(jù)溫度傳感器8傳遞的不同溫度信息自動(dòng)調(diào)整液體泵3的功率以實(shí)現(xiàn)對水循環(huán)流量和速度的控制。裝置啟動(dòng)后，環(huán)形液冷箱2中的冷卻水將經(jīng)由液體泵3進(jìn)入循環(huán)管5，再進(jìn)入制冷器6，由制冷器6與密封球殼1c的散熱翅間嵌合實(shí)現(xiàn)冷熱傳遞，此時(shí)密封球殼1c內(nèi)光學(xué)傳感器10產(chǎn)生的熱量從經(jīng)過球殼后蓋1e導(dǎo)出傳遞給制冷器6內(nèi)的冷卻水，為提高冷熱傳遞效率，密封球殼1c內(nèi)放置風(fēng)扇加速廢熱向球殼后蓋1e傳遞，然后受到加熱的水將經(jīng)由循環(huán)管5的上水管返回至液體泵3并最終匯入環(huán)形液冷箱2，如此反復(fù)循環(huán)最終實(shí)現(xiàn)對密封球殼1c內(nèi)近傳感器區(qū)域的制冷，從而最終實(shí)現(xiàn)將其維持于最佳工作溫度的設(shè)計(jì)要求。在上述過程中，因水是一種比熱容明顯高于空氣和金屬的介質(zhì)，因此同樣由傳感器產(chǎn)生的廢熱被導(dǎo)入水中時(shí)，并不會出現(xiàn)過度的溫升現(xiàn)象，此外，針對穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔1的方位部分外周空間的限制較少，環(huán)形液冷箱2體積可根據(jù)傳感器10的功率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而確保本發(fā)明確實(shí)能發(fā)揮制冷降溫的作用。最后，因環(huán)形液冷箱2安裝于距離密封球殼1e和光學(xué)傳感器10最遠(yuǎn)的位置，其對環(huán)境放熱的過程也將對二者產(chǎn)生最小的影響。

本發(fā)明是一種針對機(jī)載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的自適應(yīng)制冷裝置，穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔1的密封球殼部分1c和光學(xué)傳感器部分10在工作時(shí)將相對于方位部分1a的安裝法蘭發(fā)生方位角度和俯仰角度的改變，如果沒有本發(fā)明中提及方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4和俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7，金屬水循環(huán)管5將對兩種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生抵抗直至自身破損，繼而損毀整套制冷裝置，因此正是方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4和俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7的引入有效提高了本發(fā)明的實(shí)用性和可靠性。當(dāng)密封球殼部分1c發(fā)生方位轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扭轉(zhuǎn)力將由球殼后蓋1e傳遞給俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7，再經(jīng)由制冷器6和金屬水循環(huán)管5傳遞給液體泵3和環(huán)形液冷箱2，此時(shí)方位運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4將隨之發(fā)生同角度轉(zhuǎn)動(dòng)從而抵消自下而上的扭轉(zhuǎn)力；當(dāng)密封球殼部分1c發(fā)生俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7的存在，制冷器6將與球殼后蓋1e發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，從而抵消扭轉(zhuǎn)力的向上傳遞。因此本發(fā)明可以在光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的全工作狀態(tài)下為其提供持續(xù)、高效和可靠的制冷降溫工作，從而最大程度的確保光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔尤其是內(nèi)部關(guān)鍵光學(xué)傳感器的最佳工作性能，從而提高武器設(shè)備的作戰(zhàn)效果。