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

背景技術：

隨著光電技術的飛速發(fā)展，集激光測距、激光制導照射、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用，相比其它手段，航空偵查具有準確度高、偵查范圍寬廣、機動靈活、針對性強等特點，因此機載用光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔成為各國軍事力量中爭相發(fā)展的部分?；跀U展傳感器視場角范圍的需求，主流的機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔均可以進行方位轉(zhuǎn)動和俯仰轉(zhuǎn)動，以便支撐傳感器在空間球面區(qū)域內(nèi)對可疑目標進行探測識別，并且出于保護傳感器免受潮氣、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以惰性氣體氮氣進行填充。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，兩種需求匯集的結果就是光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的內(nèi)部發(fā)熱問題日益嚴峻，傳統(tǒng)的風冷以及轉(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)在設計人員和用戶面前。根據(jù)有關機構的統(tǒng)計結果，目前復雜光電系統(tǒng)高達80％以上的失效均是熱損傷，因此針對機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的結構特點進行熱控制研究就變得非常迫切。

機載光電穩(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，其中整個轉(zhuǎn)塔可通過方位部分的法蘭與載機相連實現(xiàn)安裝固定，并且方位部分可以帶動耳架部分進行方位轉(zhuǎn)動；耳架部分主要發(fā)揮承上啟下的作用，即能隨動于方位部分的轉(zhuǎn)動，又能支撐密封球殼的俯仰轉(zhuǎn)動；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動特點，目前國內(nèi)的相關轉(zhuǎn)塔仍主要通過限制傳感器工作時間及增強密封球殼內(nèi)空氣對流速度等方式進行溫控，實質(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載穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的高效制冷裝置。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的運動特點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，支撐其選用的傳感器發(fā)揮最佳性能及進行后續(xù)的產(chǎn)品升級，從而綜合提高機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的可靠性和使用性能。

本發(fā)明的技術方案為：

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

所述環(huán)形液冷箱(2)通過方位運動機構(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；

所述制冷器(6)通過俯仰運動機構(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)動軸與密封球殼(1c)相對轉(zhuǎn)動；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動；

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；

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)，并傳遞給自適應控制電路(9)；

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

進一步的優(yōu)選方案，所述一種機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應制冷裝置，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)部的風扇，風扇將光電穩(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。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應制冷裝置，其特征在于：所述方位運動機構(4)為帶有軸承的機構。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應制冷裝置，其特征在于：所述方位運動機構(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。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應制冷裝置，其特征在于：所述俯仰運動機構(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。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔自適應制冷裝置，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)在以下幾個方面：

(一)本發(fā)明優(yōu)選實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向遠處。

(三)本發(fā)明所述制冷裝置中引入的方位運動結構和俯仰運動結構不僅保證了密封球殼和光學傳感器的方位和俯仰角度發(fā)生變化時，制冷器能持續(xù)對預定部位進行制冷的功能，同時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)塔引入的擾動力矩。

(四)本發(fā)明所述制冷裝置采用了自適應工作原理，通過溫度傳感器對穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼內(nèi)的關鍵傳感器和電路板進行實時監(jiān)控，然后由自適應控制電路對上述信息進行處理分析，并根據(jù)實際需求針對性調(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)塔的結構示意圖

圖3是本發(fā)明傳感器與自適應控制電路的位置示意圖

圖4是本發(fā)明的方位運動機構示意圖

圖5是本發(fā)明的俯仰運動結構示意圖

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.方位運動機構，4a.方位座，4b.軸承，4c.隔圈，4d.壓圈，5.循環(huán)管，6.制冷器，7.俯仰運動機構，7a.俯仰支架，7b.轉(zhuǎn)軸，8.溫度傳感器，9.自適應控制電路，10.光學傳感器。

具體實施方式

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

本實施例提供的機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔用自適應制冷裝置包括環(huán)形液冷箱2、液體泵3、方位運動機構4、俯仰運動機構7、循環(huán)管5、制冷器6、溫度傳感器8和自適應控制電路9。本實施例中環(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通過方位運動機構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；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)動冷卻水循環(huán)。

所述制冷器6通過俯仰運動機構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)動軸與密封球殼1c相對轉(zhuǎn)動；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動，完成冷熱交換。制冷器6用于直接對密封球殼進行制冷。

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。本實施例中，循環(huán)管5包括兩根，一根用于制冷水進入制冷器，另一根用于從制冷器導出受熱的制冷水，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)動時引入的扭力，在支持水循環(huán)正常進行的同時可用于支撐制冷裝置所需的俯仰和方位運動。

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)量和種類設置，貼裝于傳感器發(fā)熱最嚴重及受熱應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)，并傳遞給自適應控制電路9。所述自適應控制電路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調(diào)節(jié)優(yōu)化水泵的工作情況，實現(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)塔密封性和正常運動特征的前提下，能對其關鍵部分進行持續(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和光學傳感器10等組成，如圖2所示，方位運動機構4安裝于穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的方位部分1a，俯仰運動機構7安裝于穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔密封球殼1e。

如圖4所示，所述方位運動機構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，所述俯仰運動機構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。

本發(fā)明是適用于機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔的自適應制冷裝置，主要用于對關鍵光學傳感器進行局部降溫。工作時，溫度傳感器8將實時監(jiān)控光學傳感器10的溫度變化情況，一旦進入境界狀態(tài)，自適應控制電路9將啟動液體泵3，從而開啟整個裝置的水循環(huán)過程，并且自適應控制電路9可以根據(jù)溫度傳感器8傳遞的不同溫度信息自動調(diào)整液體泵3的功率以實現(xiàn)對水循環(huán)流量和速度的控制。裝置啟動后，環(huán)形液冷箱2中的冷卻水將經(jīng)由液體泵3進入循環(huán)管5，再進入制冷器6，由制冷器6與密封球殼1c的散熱翅間嵌合實現(xiàn)冷熱傳遞，此時密封球殼1c內(nèi)光學傳感器10產(chǎn)生的熱量從經(jīng)過球殼后蓋1e導出傳遞給制冷器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，如此反復循環(huán)最終實現(xiàn)對密封球殼1c內(nèi)近傳感器區(qū)域的制冷，從而最終實現(xiàn)將其維持于最佳工作溫度的設計要求。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)生的廢熱被導入水中時，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的功率進行適當調(diào)整，從而確保本發(fā)明確實能發(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和光學傳感器10最遠的位置，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)明是一種針對機載光電穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔運動特點的自適應制冷裝置，穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔1的密封球殼部分1c和光學傳感器部分10在工作時將相對于方位部分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)明中提及方位運動機構4和俯仰運動機構7，金屬水循環(huán)管5將對兩種運動產(chǎn)生抵抗直至自身破損，繼而損毀整套制冷裝置，因此正是方位運動機構4和俯仰運動機構7的引入有效提高了本發(fā)明的實用性和可靠性。當密封球殼部分1c發(fā)生方位轉(zhuǎn)動時，扭轉(zhuǎn)力將由球殼后蓋1e傳遞給俯仰運動機構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，此時方位運動機構4將隨之發(fā)生同角度轉(zhuǎn)動從而抵消自下而上的扭轉(zhuǎn)力；當密封球殼部分1c發(fā)生俯仰轉(zhuǎn)動時，因俯仰運動機構7的存在，制冷器6將與球殼后蓋1e發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，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)部關鍵光學傳感器的最佳工作性能，從而提高武器設備的作戰(zhàn)效果。