一種具有八點(diǎn)減振和加表保溫措施的三軸光纖陀螺儀結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種巧螺儀結(jié)構(gòu)，特別是一種Ξ軸光纖巧螺儀結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 航天器作為高新科技發(fā)展的標(biāo)志，在我國的國防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中扮演著極為重要的 角色，姿態(tài)及速度測量精度是航天器穩(wěn)定可靠運(yùn)行的前提，慣性器件及其組成的測量裝置 作為航天器的眼睛，它直接影響姿態(tài)控制系統(tǒng)的精度和性能。
[0003] 光纖巧螺是一種全固態(tài)慣性儀表，它具有傳統(tǒng)機(jī)電儀表所不具備的優(yōu)點(diǎn)。在結(jié)構(gòu) 上它是完全固態(tài)化的巧螺，沒有任何運(yùn)動(dòng)部件，使其在許多應(yīng)用領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢，尤其 是在對(duì)產(chǎn)品可靠性和壽命要求很高的航天器上。
[0004] 加表適于測量靜態(tài)和動(dòng)態(tài)加速度，可作為加速度敏感傳感器應(yīng)用于航天器在軌微 振動(dòng)環(huán)境監(jiān)測，是慣性導(dǎo)航與制導(dǎo)系統(tǒng)的核屯、元件?，F(xiàn)有技術(shù)中光纖巧螺慣性測量裝置多 采用Ξ軸獨(dú)立工作設(shè)計(jì)方案，通過光纖巧螺儀與加表配合工作，就可W測量航天器Ξ軸相 對(duì)于慣性空間的位置和姿態(tài)，但由于加表本身的抗振動(dòng)特性不高，尤其是高頻振動(dòng)適應(yīng)性 差，制約了慣測裝置的力學(xué)適應(yīng)能力，同時(shí)，為使加表高精度穩(wěn)定工作，需要提供恒定的溫 度環(huán)境，保溫性能不好，導(dǎo)致散熱較快，與之相配的加熱裝置功耗大，運(yùn)也增加了慣測裝置 的功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽0化]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種采用8個(gè)減振器， 利用自身部件進(jìn)行配平的Ξ軸光纖巧螺儀，并采用隔熱墊片和硅膠層對(duì)加表進(jìn)行了保溫處 理；提高了巧螺儀的減振性能，不需要采用額外的配重，并且降低了巧螺儀組件的總功耗。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0007] 一種具有八點(diǎn)減振和加表保溫措施的Ξ軸光纖巧螺儀結(jié)構(gòu)，包括本體、第一巧螺 儀、第二巧螺儀、第Ξ巧螺儀、第一電路盒、第二電路盒、第Ξ電路盒、加表組件、電路盒安裝 支架和減振器；本體為六面體框架，第一巧螺儀、第二巧螺儀和第Ξ巧螺儀均為光纖巧螺 儀，位置正交固定連接于本體Ξ個(gè)面上，其軸向分別為直角坐標(biāo)系中的x、z、y軸；第一電路 盒、第二電路盒和第Ξ電路盒為信號(hào)處理與接口電路盒，第一電路盒、電路盒安裝支架、第 二電路盒依次疊放固定連接于本體與第Ξ巧螺儀相對(duì)的面上，第Ξ電路盒和加表組件固定 連接于本體與第一巧螺儀相對(duì)的面上，加表組件相對(duì)第Ξ電路盒更靠近第二巧螺儀，本體 的8個(gè)角上分別裝有一個(gè)減振器，8個(gè)減振器的幾何中屯、C1和本體、第一巧螺儀、第二巧螺 儀、第Ξ巧螺儀、第一電路盒、第二電路盒、第Ξ電路盒、加表組件、電路盒安裝支架和減振 器構(gòu)成的整體的質(zhì)屯、C2重合。
[0008] 所述第Ξ電路盒、加表組件和第一巧螺儀的質(zhì)屯、與第一電路盒、第二電路盒、電路 盒安裝支架和第Ξ巧螺儀的質(zhì)屯、位于過C1并與Z軸平行的線上。
[0009] 所述加表組件包括加表本體，固定在加表本體上的位置正交的第一加表、第二加 表和第Ξ加表，加表罩，用于給加表組件加熱的加熱片和用于測量加表罩內(nèi)溫度的溫度傳 感器；加表罩罩在第一加表、第二加表、第Ξ加表、加熱片和溫度傳感器外，與所述加表本體 通過第一螺釘固定連接，第一螺釘?shù)穆葆旑^下端面與加表罩圍繞螺釘?shù)牟糠諻及加表罩與 加表本體之間圍繞螺釘?shù)牟糠衷O(shè)有第一隔熱墊片，加表本體和加表罩之間涂抹第一娃橡膠 層。
[0010] 所述加表本體與本體通過第二螺釘固定連接，第二螺釘?shù)穆葆旑^下端面與加表本 體圍繞螺釘?shù)牟糠諻及加表本體與本體之間圍繞螺釘?shù)牟糠衷O(shè)有第二隔熱墊片，本體和加 表本體之間涂抹第二娃橡膠層。
[0011] 所述第一娃橡膠層或第二娃橡膠層的厚度為0. 5~1. 5mm。
[0012] 所述第一娃橡膠層或第二娃橡膠層的材料為GD414。
[0013] 所述第一隔熱墊片或第二隔熱墊片的材料為環(huán)氧層壓玻璃布板或聚諷材料。
[0014] 所述第一巧螺儀、第Ξ巧螺儀和第二巧螺儀兩兩垂直度的形位公差均小于 0. 05mm〇
[0015] 所述8個(gè)減振器的剛度值偏差最大值小于3N/m。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0017] 1)減振系統(tǒng)由按照規(guī)定尺寸安裝在本體八個(gè)角上的減振器構(gòu)成，運(yùn)種空間八點(diǎn)減 振安裝方式，相對(duì)于空間四點(diǎn)減振安裝方式，能夠有效避免線振動(dòng)與角振動(dòng)禪合的發(fā)生，使 角振動(dòng)頻率集中且遠(yuǎn)高于線振動(dòng)頻率，提高減振性能。
[0018] 2)通過對(duì)質(zhì)量的合理分布，實(shí)現(xiàn)質(zhì)屯、與安裝幾何中屯、的精確重合，通過Ξ軸光纖 巧螺儀本身的配件（第Ξ巧螺儀、第一巧螺儀、加表組件、第一電路盒、第二電路盒、第Ξ電 路盒及電路盒安裝支架與第二巧螺儀）進(jìn)行配平，質(zhì)屯、調(diào)整過程中未加入配重質(zhì)量。
[0019] 3)在對(duì)減振器的基頻控制基礎(chǔ)上，對(duì)減振器進(jìn)行了精細(xì)的等剛度篩選，大大提高 了減振器的一致性，減振器的剛度值最大偏差小于3N/m，外部裝置傳遞到減振器的變形均 勻，可有效避免線振動(dòng)與角振動(dòng)禪合的發(fā)生。
[0020] 4)在本體和加表本體W及加表罩和加表本體之間義用隔熱墊片和硅膠層進(jìn)行雙 層隔熱，隔熱墊片保證了組件之間的剛性連接，又將組件隔離開一定距離，降低了組件之間 的熱傳導(dǎo)，提高了保溫性能，明顯降低了加表組件的開機(jī)加溫時(shí)間，降低了巧螺儀組件的總 功耗。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明的構(gòu)成示意圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明的本體結(jié)構(gòu)圖； 陽024] 圖4為空間八點(diǎn)減振質(zhì)屯、偏移示意圖； 陽0巧]圖5為加表組件的構(gòu)成示意圖；
[00%] 圖6為加表組件隔熱安裝方式示意圖；
[0027] 圖7為圖6的局部A詳細(xì)視圖；
[0028] 圖8為圖6的局部B詳細(xì)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 如圖1和2示，一種Ξ軸光纖巧螺儀結(jié)構(gòu)，包括本體1、第一巧螺儀2、第二巧螺儀 3、第Ξ巧螺儀4、第一電路盒5、第二電路盒6、第Ξ電路盒7、加表組件8、減振器10和對(duì)外 接插件11 ;如圖3所示，本體1為六面體框架，材料為侶合金2A12。第一巧螺儀2、第Ξ巧螺 儀4和第二巧螺儀3均為光纖巧螺儀，位置正交固定連接于本體1Ξ個(gè)面上，其軸向分別為 直角坐標(biāo)系中的X、y、Z軸，兩兩垂直度的形位公差均小于0. 05。第二巧螺儀3位于頂面。 巧螺儀組件的對(duì)外接插件均置于組件頂部平面內(nèi)，用于與外界裝置的電路連接。第一電路 盒5、第二電路盒6和第Ξ電路盒7為信號(hào)處理與接口電路盒，信號(hào)處理與接口電路盒用于 將巧螺儀敏感到的角速度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。第一電路盒5和第二電路盒6疊放安裝于本 體1與第Ξ巧螺儀4相對(duì)的面上，第一電路盒5和第二電路盒6之間為電路盒安裝支架9， 第Ξ電路盒7和加表組件8安裝于本體1與第一巧螺儀2相對(duì)的面上，加表組件8位于第 Ξ電路盒7上方。
[0030] 有減振措施的慣性測量單元需要保證慣性測量單元的質(zhì)屯、和安裝點(diǎn)幾何中屯、重 合，為實(shí)現(xiàn)運(yùn)一目的，采取W下設(shè)計(jì)方法：第一巧螺儀2、第二巧螺儀3和第Ξ巧螺儀4安裝 的正交性要求和巧螺儀本身的質(zhì)量屬性，決定了組件可調(diào)整的方式不多，本發(fā)明采用零部 件配平和本體微調(diào)的方式進(jìn)行質(zhì)屯、與中屯、的重合設(shè)計(jì)，即通過本體1、第一巧螺儀2、第二 巧螺儀3和第Ξ巧螺儀4W外的零部件作為配重安裝在本體上，8個(gè)減振器的幾何中屯、C1 和所有部件的質(zhì)屯、C2重合，再通過本體局部的微小調(diào)整使C1與C2精確重合。首先，在X 方向，第Ξ電路盒7和加表組件8作為整體與對(duì)面的第一巧螺儀2配平，通過調(diào)整第Ξ電路 盒7和加表組件8在X方向的安裝位置，使得第一巧螺儀2自身重量在組合幾何中屯、點(diǎn)產(chǎn) 生的力矩能夠剛好被第Ξ電路盒7和加表組件8在組合幾何中屯、點(diǎn)產(chǎn)生的力矩抵消，從而 實(shí)現(xiàn)X方向的平衡。同理，在Y方向，第一電路盒5、第二電路盒6W及電路盒支架9整體與 第Ξ巧螺儀4配平，在Z方向，第二巧螺儀3對(duì)面無配重，使四個(gè)側(cè)面整體下移，四個(gè)側(cè)面重 屯、均向Z負(fù)向移動(dòng)，W此抵消第二巧螺儀3自重在組合幾何中屯、點(diǎn)產(chǎn)生的力矩，運(yùn)樣，在不 增加額外配重的前提下，實(shí)現(xiàn)Ξ個(gè)軸向的配平，即組合質(zhì)屯、和安裝點(diǎn)幾何中屯、的精確重合。 然后通過對(duì)本體結(jié)構(gòu)件的減重及各部分安裝位置的微調(diào)，實(shí)現(xiàn)本體組件質(zhì)屯、和安裝點(diǎn)幾何 中屯、精確重合。
[0031] 本體1的8個(gè)角上分別裝有一個(gè)減振器10,用于提供與外部機(jī)箱的機(jī)械接口，提 高抗力學(xué)性能。如圖4,8個(gè)減振器的幾何中屯、C1和所有組件的質(zhì)屯、C2重合；C1、C2之間 的矢量L為兩者之間的偏差，通過仿真軟件反復(fù)的仿真優(yōu)化，L沿x、y、zΞ軸的投影均不超 過0. 3mm，即本體組件的安裝點(diǎn)幾何中屯、和質(zhì)屯、沿各個(gè)方向上的偏差均不超過0. 3mm，則認(rèn) 為C1和C2重合；可有效減少線角禪合的發(fā)生。
[0032] 減振器10的諧振頻率為80化+甜Z，減振效率大于60%，放大倍數(shù)不大于3倍。減 振器10經(jīng)過等剛度測試，選取8個(gè)剛度值最為接近的減振器為一組使用，等剛度測試的兩 個(gè)要素為最大力F和加載速率V，其中Γ= ^。其中，G為本體組件重量，k為力學(xué)環(huán)境下 N 的隨機(jī)振動(dòng)量級(jí)，N為減振器數(shù)量。按照速率V擠壓減振器直至壓力達(dá)到F，再W相同速率 釋放，在壓力最大點(diǎn)處的瞬態(tài)剛度值定義為減振器在該力學(xué)環(huán)境下的剛度值。由于減振器 多為有阻尼材料，如橡膠制成，其剛度均有非線性的特點(diǎn)，需要根據(jù)總體設(shè)計(jì)的要求和減振 器使用情況，選取某一點(diǎn)的剛度值等效為減振器有效剛度值，等剛度測試的兩