(威海)

毕业设计（论文）开题报告

题目：车载雷达升降系统设计

院（系）    船舶工程学院    

专    业机械设计制造及其自动化

学    生                     

学    号     070110426      

班    号      0711102       

指导教师              

开题报告日期 2011年3月5日 

哈尔滨工业大学(威海)

20##年03月

说      明

一、开题报告应包括下列主要内容：

1．题目

2．课题来源及研究的目的和意义；

3．国内外在该方向的研究现状及分析；

4．主要研究内容；

5．研究方案及进度安排，预期达到的目标及提交成果的形式；

6．为完成课题已具备和所需的条件；

7．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施；

7．主要参考文献。

二、对开题报告的要求

1．开题报告的字数应在3000字以上；

2．阅读的主要参考文献应在10篇以上，其中外文资料应不少于三分之一。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。

3．参考文献按在开题报告中出现的次序列出；

4．参考文献书写顺序：序号 作者.文章名.学术刊物名.年，卷（期）：引用起止页。

三、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。

四、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在院（系）保存，以备检查。

指导教师评语：                                                             

                                                                           

                                                                            

                                                                           

                                                                           

指导教师签字：                            检查日期：                     

目    录

一、      课题来源及研究的目的和意义................................................................................. 1

二、      国内外在该方向的研究现状及分析......................................................................... 1

1.    机动雷达在国外武器系统中的应用现状.......................................................................... 1

2.    机动雷达在国内武器系统中的特点和现状....................................................................... 2

三、      主要研究内容............................................................................................................. 2

1.    研究目标及内容............................................................................................................. 2

2.    其他技术性能指标.......................................................................................................... 2

3.    车载雷达天线液压升降系统的工作过程.......................................................................... 3

4.    详细研究内容................................................................................................................. 3

四、      研究方案及进度安排，预期达到的目标及提交成果的形式................................. 3

1.    成果展示形式................................................................................................................. 4

2.       主要技术性能指标...................................................................................................... 4

3.    进度安排........................................................................................................................ 4

五、      本课题已具备和所需条件......................................................................................... 4

1.    已具备条件.................................................................................................................... 4

2.    所需条件........................................................................................................................ 4

六、      预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施................................. 4

车载雷达升降系统设计

一、           课题来源及研究的目的和意义
    1964年，美国最早开始装备了反雷达导弹“百舌鸟”。反雷达导弹利用敌方雷达的电磁辐射进行导引，摧毁敌方雷达及其载体。到现在，反雷达导弹不断的发展，包括美国的“标准”系列，英法联合研制的“战槌”，法国的“阿玛特”，前苏联的“as-5”、“as-9”等等多系列，大量的反雷达导弹服役，使得传统的固定式的雷达受到了极大地威胁，为了提高战场雷达的生命力，保证己方雷达的正常的使用，催生出了车载机动式雷达。
    随着反雷达导弹的快速化、自动化的发展，现代化战争对地面雷达的机动性提出了越来越高的要求。为了提高机动性，最大限度地缩短架拆时间并提高雷达的阵地适应能力，同时避免树木等低障碍物对信号的阻挡，高机动雷达通常需要一种实现“运输—工作状态”相互转换的升降装置[1]。
    本设计正是基于这样的一种背景，通过设计一种可以通用化，模块化的车载雷达天线液压升降系统，在复杂的战场环境中，快速展开，快速工作，当发现被敌方发射的反雷达导弹锁定之后，又能够快速关闭，快速拆收，立刻撤离，极大地提高雷达车在战场中的生存能力。同时，本设计的目标是一种通用化，模块化的车载雷达天线液压升降系统，模块化的设计，使得本产品可以作为一个车载雷达的平台，搭载某几个系列的雷达，可以有效的降低车载雷达的设计工作量，加快车载雷达的升级周期。而通用化的设计，又可以使得本雷达车的零部件的标准化，通用化的程度更高，在战场中更容易维修保养，从而提高雷达车在战场中的保障与维护性。这对我军在现代化战争中有着重要的意义。
    同时，通过本次毕业设计，达到培养学生综合应用所学知识，分析和解决工程实际问题，锻炼创造能力的目的，使学生在系统设计、动态仿真、实验研究等方面得到进一步提高。

二、        国内外在该方向的研究现状及分析

1.        机动雷达在国外武器系统中的应用现状
    冷战时期，由于两大军事集团的长期对峙，西方国家十分重视机动雷达尤其是高机动雷达的发展与研制；大批各种型号的机动雷达装备部队，并且将高机动雷达部署在战略要地，以提高雷达网的弹性和整个防空系统的稳定性。下表是七十年代以来西方各国装备的集中主要的机动雷达。

不难看出，目前世界各国都把防空雷达网建设中如何发展机动作战力量和研制高机动雷达当做一件大事来抓，这是高技术局部战争的必然趋势。独联体国家的70000部防空雷达中大部分是车载式机动雷达，且有相当数量为高机动雷达；英国和法国的雷达站，几乎不采用固定式，而采用可运输单元，一旦需要，机动雷达可在较短时间内转移到新的阵地展开工作； 日本的机动雷达站与固定雷达站之比，近年来由原来的1：14升到1：2.5，而且其雷达天线可折叠运输，雷达具有较好的探测性能、抗干扰性能和自动化入网功能。我国周边的一些国家和地区也十分重视雷达的机动和隐蔽。台湾则大力发展机动雷达，其固定雷达除天线外，其余部分均可进入坑道。军事力量最强的美国，也是重视雷达机动性的国家，他的舰载、机载和卫星侦察雷达可以实现全球范围内的机动，其雷达情报网抗摧毁能力达到了完善的程度。

2.        机动雷达在国内武器系统中的特点和现状
    雷达天线升降机构按传动系统的不同，可分为机电式和液压式。机电式升降机构技术较为成熟，是一种传统的结构形式，但是，机电式升降机构的控制及传动结构均较为复杂，同时单位驱动负载的重量较大，在要求架设高度较高、负载较大时尤其如此。液压式传动系统与机电式传动系统相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减小很多，同时承载能力大，可以完成较大重量雷达天线的高架。并且采用液压传动还可以大大简化机械结构，从而减少机械零部件的数目，也便于实现自动控制[2]。。另外，随着科技的发展，制造技术以及制造成本在不断下降，制造精度越来越高，因此液压式传动系统已逐渐在雷达天线升降机构中被采用[3]。
    而目前国内液压举升机构主要被用于小天线机动雷达的天线高架中，如XX所研制的某型车载雷达。该雷达的天线为小型天线，重量几百kg，天线的最大迎风为几个m²，因此所需液压系统的动力不大，工作中所受风载荷不大，因而对液压系统的要求不高。用于大中型雷达天线的液压系统主要完成天线的展开，液压系统用于大中型天线高架还没有。因为大中型雷达由于天线一般较大，通常天线系统总重量在1t以上，天线的最大迎风面积在25m²以上，在8级风下工作时，风载荷较大，甚至于比重力载荷还要大，天线上覆盖有冰层时更是如此[4]。
    此外风向不同引起的动力特性在机构的升降过程中又存在较大的差异，当举升高度较高时尤其如此，因此大中型雷达天线的电液举升机构设计具有一定的特殊性[5]。

三、        主要研究内容

1.        研究目标及内容
    根据目前国内常见车载雷达的大小以及重量，针对其中的大中型车载雷达，设计一款模块化的车载雷达天线液压升降机构平台，使得搭载在该平台上的雷达能够实现快速移动，快速展开，快速补网，而在遭到敌方的火控雷达锁定之后，又能够实现快速拆收，快速撤退。同时，该平台还须具备低故障，高维护性，高可靠性和易操作性。

2.        其他技术性能指标
    由于本系统应用于军事用途，必须保证足够的可靠性，可维护性，安全性等要求。
    其中稳定性是指系统工作时的运动平稳性及系统的性能的稳定性，比如在不同的战场环境中，例如高温、高湿度的雨林，或者极度干旱高温的沙漠，或者低温严寒的极地地区，都要保证足够的性能能正常使用。其中，有关极限使用环境主要针对我国境内以及周边国家环境，类似于南极或者北极的极寒环境暂时不予考虑。
    可维护性是指系统尽可能简单，元件尽可能使用标准件，结构上尽可能使维护方便，提高战场条件下的维护简易性，保证车载雷达的战时能够充分发挥性能。
    可靠性是指系统不因意外的原因无法工作，例如油管破裂、无电等情况。
    安全性是指不因液压系统的故障导致天线架的倒塌或其它事故，例如下降时失控，天线由于重力加速下落。

3.        车载雷达天线液压升降系统的工作过程

4.        详细研究内容

1)        完成车载雷达升降调平系统设计，由以下部分组成：塔架结构、塔架举升机构、塔架索拉机构、承载支腿、辅助支撑机构等，画出机械系统装配图、部件装配图，画出液压系统原理图、伺服控制原理图，选择设计元器件。

2)        完成系统运动、受力等的分析与计算，为后续设计提供必要的理论依据。

3)        确定整体方案并完成装配图等结构设计。

4)        完成液压系统原理设计，选择设计元器件，画出原理图、调平伺服控制原理图，用Matlab进行控制仿真。

5)        对塔架进行静态有限元分析。

6)        选择合适的搭载本系统的越野车底盘或者载重汽车的地盘。要求该底盘必须具备一定的越野能力，一定的运动能力，能够提供本系统正常工作时所需要的电力。同时，如果可能，再考虑搭载底盘的经济性以及隐身性。

7)        设计升降系统的机械结构。根据主要性能要求，确定升降系统的机械结构。

8)        液压系统设计。根据已设计好的机械升降机构，以及可能搭载的武器系统，设计能够满足使用条件的液压动力升降系统。确定该系统的液压缸位置、大小、级数等参数，确定该系统所需的液压控制回路，液压泵，油箱，液压油等详细参数。

9)        设计液压升降系统的电子控制系统。根据设计好的机械结构系统，设计本系统的控制系统，要求满足操作简易性，操作的可靠性等要求。其中，由于搭载的是雷达系统，会有强烈的电磁波干扰，该电子控制系统还需要特别考虑防电磁干扰的问题。

10)    撰写设计说明书共计16000字左右；其中正文22页以上。外文翻译3000字。

四、        研究方案及进度安排，预期达到的目标及提交成果的形式

1.        成果展示形式
    完成车载雷达升降调平系统设计，由以下部分组成：塔架结构、塔架举升机构、塔架索拉机构、承载支腿、辅助支撑机构等，画出机械系统装配图、部件装配图，画出液压系统原理图、伺服控制原理图，选择设计元器件。
    升降系统的机械机构立体图用Pro/Enginner软件制作，控制系统部分用单片机或者PLC进行控制。

2.  主要技术性能指标

1)  升降高度10米，负载1.5t；

2)        具有自动调平功能，且应保证水平5'以内；

3)        调平系统抗风（装上顶部作业部件，10级风）摆动小于1º；

4)        回转范围：360度无限位回转；

5)        可搭载雷达反射罩大小：4m×2m以上

6)        从运输状态到完全展开：4min以内

7)        无电状态下能够紧急撤收。

3.        进度安排
第1周：搜集资料，熟悉课题，撰写开题报告，开题
第2~3周：完成分析与计算；
第4~8周：确定整体方案并完成装配图等结构设计，画出液压传动原理图；撰写中期报告，中期检查；
第9~11周：完成液压系统原理设计，画出调平伺服控制原理图；用Matlab进行控制仿真；
第12~13周：对塔架进行静态有限元分析；
第14周：撰写说明书；
第15周：准备答辩，答辩

五、        本课题已具备和所需条件

1.        已具备条件
某型车载雷达天线液压升降系统

2.        所需条件
需要确定搭载本平台的底盘，选择合适的传感器，选择所需要的控制装置，进一步熟悉使用Pro/Enginner这款三维建模软件，学会使用有限元分析软件进行分析优化。

六、        预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施

1.        相关信息涉密，所查资料有限。
由于本设计涉及雷达等武器，受到保密的原因，雷达相关的资料极少，只能从军事网站或者军事论坛零碎的找到一些资料，使得产品定型存在一定的困难。对于该困难，解决的方法是在查资料的时候从一些周边产品寻找资料，例如寻找“液压升降机”资料，而不是查询“车载雷达天线液压升降机”。

2.        对软件运用的可能不熟练。通过复习以前学习时使用的ppt，查询图书馆，网上查范例，请教同学等方法解决。

3.  在设计过程中由于设计方案的不正确从而出现对标准件的选型、选材的错误。多阅读参考资料，多查询书籍，并多与老师沟通。

4.        在控制系统的设计时，可能由于之前所学的电类的专业课较少，设计出现不合理地方。解决方法是自己学习相关的专业课，请教相关专业的同学，请教老师等。

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[1] 程登元，赵德昌。地面高机动雷达液压系统研究。电子机械工程，2007（4）：37-40

[2] 王意.流体技术和电子技术的结合与竞争[J].液压与气动，1998(5):1~5.

[3] 葛宜远.流体传动及控制技术的新成就[J].液压与气动.1998（2）：1~3.

[4] 严宏，风载荷对阵列天线外形设计的影响[J].电讯技术，2001.41(5):47-51

[5] 许平勇，潘玉龙，卫国爱，李晓峰.高机动雷达大中型天线高架机构液压系统设计.空军雷达学院学报.20##年第4期第十八卷.

6 曹鹏举，许平勇.一种雷达用车载液压升降机构的设计.China Academic Journal Publishing Houwe.1994-2012.

7 许平勇，潘玉龙，卫国爱，李晓峰.车载雷达天线升降机构液压系统的设计[J].液压与气动,20##年第11      期.

8 李智.军用工程机械

9 Juan Recio,Hocine Oumeraci.Coastal Engineering.May-June2009,Pages632-658

10 Carter Sasha P. Dynamic distributed drainage implied by the flow evolution of the 1996-1998 Adventure Trench subglacial lake discharge. Earth and Planetary Science Letters, v 283, n 1-4, p 24-37, June 15, 2009