一种悬浮舰岛的制作方法

本发明涉及航母领域，尤其涉及一种悬浮舰岛。

背景技术：

航空母舰，简称“航母”，有“海上霸主”之美称，是一种以舰载机为作战武器的大型水面舰艇，可以供舰载机起飞和降落。它通常拥有巨大的飞行甲板和舰岛，舰岛大多坐落于右舷。航空母舰是世界上最庞大、最复杂、威力最强的武器之一，是一个国家综合国力的象征。

飞行甲板是航空母舰上供飞机起降和停放的上层甲板，按照任务需求可将其划分为起飞区、降落区和停放区。飞行甲板下设有廊形夹层、水密隔舱、机库、武器库和船员住舱，大型航母的甲板甚至可达6层之多，而甲板侧边则有两到四座升降机用于将飞机运到甲板或机库。船头采用封闭设计，从飞行甲板到船头皆为一体成形。值得一提的是，现代航空母舰的飞行甲板通常比船体宽得多，从正面看去，飞行甲板向船体两舷张出，形状十分怪异。由于飞行甲板要承受飞机降落时的强烈冲击载荷，因此需用高强度金属制成。

现代航空母舰通常将上层建筑集中在飞行甲板的右侧，称为“舰岛”。从飞机起降的要求上讲，甲板上空无一物是最理想的，但航母的指挥塔、飞行控制室、航海室、雷达和通信天线等又是需要高耸在甲板上的，所以现代航空母舰都是将这些上层建筑设计得很紧凑，空出甲板的绝大部分来方便飞机起降。现代航母力求其外型简洁以减少雷达反射截面积，但其中技术非常复杂，已实现了上层建筑的“集结化”包括多功能相控阵雷达、封闭桅杆（ame/s）、电磁辐射系统（mers）和多功能射频系统（amrfs）。

申请号为cn201410637614.0的发明专利，公开了一种对冗余的工业机器人的运动过程的编程方法和工业机器人，工业机器人具有多个通过可调整的、包括至少一个冗余关节的关节彼此相接的节肢，关节能够通过工业机器人的至少一个机器人控制器可控地调整，包括步骤：手动引导地调整操纵器臂的与工具参考点相对应的节肢，从空间中的第一位置和第一方向至空间中的第二位置和/或第二方向；在取消冗余的情况下，通过确定至少一个冗余关节的优化的关节位置值，由操纵器臂的工具参考点的第二位置和第二方向，回溯计算操纵器臂的所有关节的关节位置值；在手动引导调整期间，根据回溯计算出的优化的关节位置值，在机器人控制器的控制下自动地调整操纵器臂的所有关节。

申请号为cn201510063407.3的发明专利，公开了一种用于对工业机器人编程的方法和对应的工业机器人，其中通过所述工业机器人(1)的操纵器臂(2)的手动引导的运动进入到至少一个姿势中，在该姿势中对至少一个要记录在机器人程序中的控制变量通过所述工业机器人(1)的控制装置(3)进行检测，并作为对应的程序指令的参数存储在所述机器人程序中。本发明还涉及一种工业机器人(1)，其具有机器人控制器，该机器人控制器被设计和/或设置用于执行这样的方法。

申请号为cn201611194816.8的发明专利，公开了一种七自由度仿人机械臂的双层拟人运动规划方法，属于机械臂控制领域，解决了现有基于bi-rrt*算法的七自由度仿人机械臂路径规划方法不适用于仿人机械臂的任务空间规划，且无法同时优化仿人机械臂的末端执行器的路径和机械臂构型的问题。所述方法包括为末端执行器规划无碰撞路径、对无碰撞路径进行平滑处理、计算所有可用机械臂构型、根据人臂的运动学特征选择最优机械臂构型集和控制仿人机械臂依次完成最优机械臂构型集中所有臂构型的步骤。在规划无碰撞路径的步骤中采用基于臂构型描述的末端新生长路径点有效性判断方法替代现有bi-rrt*算法中的碰撞检测方法。本发明所述方法适用于七自由度仿人机械臂的双层拟人运动规划。

南京航空航天大学，硕士学位论文《自由浮动空间双臂机器人系统动力学控制研究》；姓名：石宗坤，申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统；指导教师：王从庆20050301南京航空航天大学硕十学位论文；摘要：随着空间科技的发展，人类需要在太空中从事的科学研究和探索越来越多，但是太空环境恶劣，送人类到太空的成本昂贵、风险太大，因此空间机器人应运而生，自由浮动的空间机器人因其节省燃料而引起人们的广泛关注。本文主要研究了自由浮动空间双臂机器人系统的运动学特性和动力学控制问题，对这种空间机器人将来投入实际应用做了一些很有价值的理论研究与探讨，具体工作主要有以下几方面：首先，详细分析了自由浮动空间双臂机器人系统在闭链位形下的运动学特性，建立了系统的动力学模型，并运用计算力矩方法和pi控制方法完成了系统的动力学协调控制：然后提出了基于非线性规划的优化算法和引入模拟退火的混合遗传算法，实现了自由浮动空删双臂机器人系统的内力优化控制，并结合仿真实验深入分析了两种优化算法的优劣，优化算法的应用大幅度节省了空间机器人能量消耗，具有重大的现实意义；最后针对自由浮动空间双臂机器人系统存在建模误差的情况，本文提出了单一鲁棒控制方法和鲁棒神经网络控制方法，完成了负载运动轨迹跟踪的仿真实验，证明了这两种控制方法在建模不精确时仍起到良好的控制作用，具有较强的实用价值。本文对自由浮动空间双臂机器人系统的动力学控制方法进行了较深入的研究，实现了系统的动力学协调控制、内力优化控制与鲁棒控制，这将对自由浮动空间机器人技术的进一步研究甚至将来走向实用均起到了积极的推动作用。

综合上述所述，最理想的飞行甲板上应该是无建筑物，而现有航母的舰岛又不得不建筑在飞行甲板上用于接收信号和发射信号。因此，我们有必要解决此类问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供本发明设计新颖、使用方便，通过将航母的舰岛设置在飞行甲板的上方，以减少飞行甲板上的建筑物，提高舰岛的视野以及信号收发能力。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种悬浮舰岛，包括舰体以及设置在舰体上的飞行甲板和舰岛，所述舰体的两侧分别设置有多个支撑台，多个所述支撑台上均设置有机械臂，所述机械臂与机械臂控制器连接；所述飞行甲板的上方设置有连接机械臂的悬浮底座，所述悬浮底座的上方设置有连接舰岛的旋转平台，所述旋转平台的侧边设置有诱饵发射器。其中，机械臂用于支撑舰岛悬浮在飞行甲板的上方，并且机械臂通过机械臂控制器可调整其舰岛在飞行甲板上的高度以及位置；舰岛设置在飞行甲板的上方，不仅可以减少飞行甲板上的建筑物，增加甲板上的战机停放，而且可以提高舰岛的视野以及信号的接收能力，并且能够通过旋转平台增加舰岛的应变能力；诱饵发射器设置为红外诱饵干扰弹发射器，可用于发射红外诱饵弹以保护舰岛的安全。

作为优选，所述旋转平台包括连接舰岛的平台以及与平台连接的旋转机构，所述旋转机构与悬浮底座连接。采用此技术方案，由旋转机构带动平台，使平台连接的舰岛转动。

作为优选，所述旋转机构包括设置在平台与悬浮底座连接的旋转轴以及与旋转轴连接的驱动装置；所述驱动装置包括设置在悬浮底座与舰岛内设置的控制开关连接的驱动电机以及与驱动电机连接的驱动齿轮，所述驱动齿轮与旋转轴上设置的从动齿轮连接。采用此技术方案，由驱动电机带动驱动齿轮，使驱动齿轮连接的从动齿轮转动，带动连接旋转轴，使旋转轴连接的平台转动。其中，驱动齿轮和从动齿轮之间设置有减速齿轮箱；驱动电机设置为步进电机。

作为优选，所述悬浮底座的上方设置有圆形凸台，所述圆形凸台与平台底部设置的圆形凹槽连接，所述旋转轴位于圆形凹槽的中心，所述圆形凸台和圆形凹槽之间还设置有轴承。采用此技术方案，有助于平台的旋转。其中，悬浮底座上还设置有液压或电动的定位块，用于连接平台底部设置的定位槽。

作为优选，所述机械臂设置为多自由度机械臂，所述多自由度机械臂至少设置有四个；所述多自由度机械臂包括多个彼此相连的节肢，所述节肢之间通过可调整的关节连接。采用此技术方案，利用设置的关节调整节肢的位置，使机械臂自由转动。

作为优选，所述关节至少包括一个冗余关节的关节，所述关节与机械臂控制器连接。采用此技术方案，利用机械臂控制器控制关节的旋转或转动。

作为优选，所述机械臂控制器包括控制电路板以及设置在控制电路板上的微处理器，所述微处理器通过控制电路板与电源、关节、探测器和操作面板。采用此技术方案，由操作面板发送信号指令给微处理器，由微处理器根据内部设定的程序控制机械臂的旋转或转动；探测器用于预测机械臂周围物体的运行轨迹，并将运行的轨迹发送给微处理器，由微处理器内设定的程序控制机械臂旋转或转动，使其规避防止被撞。

作为优选，所述舰岛上设置有指挥塔、飞行控制室、航海室、雷达和通信天线等。采用此技术方案，舰岛上设置有多功能相控阵雷达、封闭桅杆ame/s、电磁辐射系统mers和多功能射频系统amrfs。

作为优选，所述平台上还设置有走廊和围栏，所述围栏位于走廊的四周。采用此技术方案，有助于工作人员的走动。

作为优选，所述悬浮底座的底部还设置有升降梯和/或逃生梯。采用此技术方案，有助于工作人员的上下以及逃生。

本发明的有益效果是：

1.本发明设计新颖、使用方便，通过将航母的舰岛设置在飞行甲板的上方，以减少飞行甲板上的建筑物，提高舰岛的视野以及信号收发能力；

2.本发明的舰岛能够通过设计的旋转平台调整舰岛的方向，从而有助于增加舰岛的应变能力；

3.本发明的诱饵发射器可用于发射红外诱饵弹，保护舰岛以及机械臂；

4.本发明的多自由度机械臂可通过设置的机械臂控制器控制舰岛在飞行甲板上的位置以及悬浮的高度，从而有助于减少雷达的发射截面积；

5.本发明的机械臂控制器可通过探测器预测障碍物的运行轨迹，提前调整机械臂的位置，进行障碍物规避；

6.本发明的舰岛通过多自由度机械臂设置在飞行甲板的上方，能够在舰体发生倾斜时，通过多自由度机械臂移动舰岛往倾斜一侧的反方向移动，以改变舰体的重心平衡；

7.本发明的舰岛通过多自由度机械臂设置在飞行甲板的上方，能够通过降低或调整舰岛的位置减少舰岛在海面上的风力阻力。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明涉及的俯视图；

图2是本发明涉及的上升示意图；

图3是本发明涉及的下降示意图；

图4是本发明涉及的放大示意图。

图中标号说明：1、舰体，2、飞行甲板，3、舰岛，4、支撑台，5、机械臂，6、悬浮底座，7、旋转平台，8、旋转机构，9、升降梯，10、逃生梯，11、诱饵发射器，501、节肢，502、关节，601、轴承，701、平台，702、围栏，801、旋转轴，802、驱动电机，803、驱动齿轮，804、从动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

参照图1～图4所示，一种悬浮舰岛，包括舰体1以及设置在舰体1上的飞行甲板2和舰岛3，其特征在于：所述舰体1的两侧分别设置有多个支撑台4，多个所述支撑台4上均设置有机械臂5，所述机械臂5与机械臂控制器连接；所述飞行甲板2的上方设置有连接机械臂5的悬浮底座6，所述悬浮底座6的上方设置有连接舰岛3的旋转平台7，所述旋转平台7的侧边设置有诱饵发射器11。其中，机械臂5用于支撑舰岛3悬浮在飞行甲板2的上方，并且机械臂5通过机械臂控制器可调整其舰岛3在飞行甲板2上的高度以及位置；舰岛3设置在飞行甲板2的上方，不仅可以减少飞行甲板2上的建筑物，增加甲板上的战机停放，而且可以提高舰岛3的视野以及信号的接收能力，并且能够通过旋转平台7增加舰岛3的应变能力；诱饵发射器11设置为红外诱饵干扰弹发射器，可用于发射红外诱饵弹以保护舰岛3的安全。

作为优选，所述旋转平台7包括连接舰岛3的平台701以及与平台701连接的旋转机构8，所述旋转机构8与悬浮底座6连接。采用此技术方案，由旋转机构8带动平台701，使平台701连接的舰岛3转动。

作为优选，所述旋转机构8包括设置在平台701与悬浮底座6连接的旋转轴801以及与旋转轴801连接的驱动装置；所述驱动装置包括设置在悬浮底座6与舰岛3内设置的控制开关连接的驱动电机802以及与驱动电机802连接的驱动齿轮803，所述驱动齿轮803与旋转轴801上设置的从动齿轮804连接。采用此技术方案，由驱动电机802带动驱动齿轮803，使驱动齿轮803连接的从动齿轮804转动，带动连接旋转轴801，使旋转轴801连接的平台701转动。其中，驱动齿轮803和从动齿轮804之间设置有减速齿轮箱；驱动电机802设置为步进电机。

作为优选，所述悬浮底座6的上方设置有圆形凸台，所述圆形凸台与平台701底部设置的圆形凹槽连接，所述旋转轴801位于圆形凹槽的中心，所述圆形凸台和圆形凹槽之间还设置有轴承601。采用此技术方案，有助于平台701的旋转。其中，悬浮底座6上还设置有液压或电动的定位块，用于连接平台701底部设置的定位槽。

作为优选，所述机械臂5设置为多自由度机械臂，所述多自由度机械臂至少设置有四个；所述多自由度机械臂包括多个彼此相连的节肢501，所述节肢501之间通过可调整的关节502连接。采用此技术方案，利用设置的关节502调整节肢501的位置，使机械臂5自由转动。

作为优选，所述关节502至少包括一个冗余关节502的关节502，所述关节502与机械臂控制器连接。采用此技术方案，利用机械臂控制器控制关节502的旋转或转动。

作为优选，所述机械臂控制器包括控制电路板以及设置在控制电路板上的微处理器，所述微处理器通过控制电路板与电源、关节、探测器和操作面板。采用此技术方案，由操作面板发送信号指令给微处理器，由微处理器根据内部设定的程序控制机械臂5的旋转或转动；探测器用于预测机械臂5周围物体的运行轨迹，并将运行的轨迹发送给微处理器，由微处理器内设定的程序控制机械臂5旋转或转动，使其规避防止被撞。

作为优选，所述舰岛3上设置有指挥塔、飞行控制室、航海室、雷达和通信天线等。采用此技术方案，舰岛3上设置有多功能相控阵雷达、封闭桅杆ame/s、电磁辐射系统mers和多功能射频系统amrfs。

作为优选，所述平台701上还设置有走廊和围栏702，所述围栏702位于走廊的四周。采用此技术方案，有助于工作人员的走动。

作为优选，所述悬浮底座6的底部还设置有升降梯9和/或逃生梯10。采用此技术方案，有助于工作人员的上下以及逃生。

具体实施例：

在使用中，当发现有导弹来袭时，即将红外诱饵弹从诱饵发射器上投射到空中，其烟火剂经点燃后迅速燃烧，形成红外辐射假目标。由于红外诱饵与被保护目标同时处在来袭导弹的红外导引头视场内，且有效红外辐射强度比被保护目标的红外辐射强得多，等效辐射中心偏向诱饵一边，导弹的跟踪也偏向诱饵。随着诱饵与目标之间距离的逐渐增大，目标越来越处于导引头视场的边缘，直至脱离导引头视场，导弹则丢失目标转为只跟踪诱饵。在实战中，可通过按一定投放间隔大量投放红外诱饵弹，以确保自身的安全

通过设置的多自由度机械臂将舰岛支撑悬浮在飞行甲板的上方，从而使的航母的飞行甲板简洁化，使飞行甲板上能够停放更多的战机，而由于舰岛悬浮在飞行甲板的上方，使得舰岛上的电子设备能够辐射的更远，减少雷达的反射截面积，通过旋转舰岛，能够使得舰岛的视野面积更广，应变能力更强。另外，由于机械臂采用的是多自由度机械臂支撑舰岛，使得舰岛的位置以及高度可以变化，且多自由度机械臂在机械臂控制器的控制可进行旋转或转动来规避，避免被飞行物撞上。此外，多自由度机械臂通过旋转或转动来规避、避让时，其悬浮底座可保持平稳，由关节控制节肢进行移动规避或避让即可。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。