CN108168535B - 一种用于运载火箭光纤速率陀螺的四点减振系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于运载火箭光纤速率陀螺的四点减振系统,T型减振器三方向等刚度,能够较大抑制线角耦合,提高了光纤速率陀螺在力学环境下的精度,硅橡胶温度适应范围广,覆盖光纤速率陀螺工作环境温度;减振器固有频率为160Hz~200Hz,产品内部元器件固有频率1000Hz以上,该减振器有效地对高频振动进行了衰减,有效避开了元器件的谐振频率,提高了产品的力学环境适应性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运载火箭光纤速率陀螺的四点减振系统,属于姿态控制技术领域。
背景技术
光纤速率陀螺仪是运载火箭控制系统的角速率敏感元件,其主要功能是测量火箭在飞行过程中的箭体俯仰角、偏航角和滚动角的变化速率,进行姿态稳定控制。
振动、冲击环境会对光纤速率陀螺的精度与可靠性产生影响,引起电路元器件损坏、结构变形等,从而引起产品性能下降影响正常工作。为了消除或减小振动、冲击带来的影响,光纤速率陀螺采用减振/隔冲措施。
减振器的安装方式多种多样,主要取决于产品的尺寸、重量、应用背景、产品应用带宽等要求,是个复杂的问题。现有的减振器安装方式对产品质心要求较高,线角耦合大,难以满足光纤速率陀螺在运载火箭的使用要求。
发明内容
本发明的技术解决问题是:为克服现有技术的不足,提供一种用于运载火箭光纤速率陀螺的四点减振系统,较大抑制线角耦合。
本发明的技术解决方案是:
一种用于运载火箭光纤速率陀螺的四点减振系统,包括后盖板、控制电路板、接插件、光学组件、光源及温控电路板、前盖板、减振器、壳体、底座和电源电路板,控制电路板、光学组件、光源及温控电路板依次沿壳体同一水平轴线连接在壳体中,电源电路板连接在水平轴线下方的壳体中,后盖板和前盖板连接在壳体左右两侧端框上,将控制电路板、光学组件、光源及温控电路板依次沿壳体、电源电路板封闭在壳体中,接插件连接在壳体外壁上,底座通过减振器与壳体连接。
减振器为T型硅橡胶材料,其固有频率为160Hz~200Hz。
减振器放大倍数小于5倍。
减振器三方向等刚度,减振效率大于40%。
底座外部设置有四个凸台,四个T型硅橡胶减振器固连在四个凸台上。
本发明的有益效果为:
(1)本发明T型减振器三方向等刚度,能够较大抑制线角耦合,提高了光纤速率陀螺在力学环境下的精度,硅橡胶温度适应范围广(一般为-50℃~200℃),覆盖光纤速率陀螺工作环境温度(-40℃~60℃);
(2)本发明减振器固有频率为160Hz~200Hz,产品内部元器件固有频率1000Hz以上,该减振器有效地对高频振动进行了衰减,有效避开了元器件的谐振频率,提高了产品的力学环境适应性。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明减振器结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步叙述。
一种用于运载火箭光纤速率陀螺的四点减振系统,如图1所示,包括后盖板1、控制电路板2、接插件3、光学组件4、光源及温控电路板5、前盖板6、减振器7、壳体8、底座9和电源电路板10,控制电路板2、光学组件4、光源及温控电路板5依次沿壳体8同一水平轴线连接在壳体8中,电源电路板10连接在水平轴线下方的壳体8中,后盖板1和前盖板6连接在壳体8左右两侧端框上,将控制电路板2、光学组件4、光源及温控电路板5依次沿壳体8、电源电路板10封闭在壳体8中,接插件3连接在壳体8外壁上,底座9通过减振器7与壳体8连接。
光纤速率陀螺的控制电路板2与电源电路板10布置于表头两侧,分开布局便于调试安装,增强通用性,同时减小大功耗元器件对陀螺的影响。前盖板6、壳体8、后盖板1、底座9均采用密度小、工艺性能良好、导热率高、抗腐蚀能力强的铝合金材料,满足运载质量轻的要求,热膨胀系数小,提高结构尺寸稳定性。
根据重要参数优化模型设计,将后盖板1、控制电路板2、接插件3、光学组件4、光源及温控电路板5、前盖板6、壳体8和电源电路板10作为输入,质量尽量小及结构强度尽量高作为约束,质心尽可能通过几何中心作为输出,通过重要参数迭代调整输入,调整内部组件、电路板位置及壳体形状,使产品最终各方向质心与几何中心偏差均小于2mm。
减振器7为T型硅橡胶材料,如图2所示,减振器上表面为金属片,通孔内表面也是金属片,减振器两个为一对,用螺钉固定,一对减振器中间为被减振对象,光纤速率陀螺四点减振一共用平行分布的4对减振器。其固有频率为160Hz~200Hz,减振器7放大倍数小于5倍,减振器7三方向等刚度,减振效率大于40%,底座9外部设置有四个凸台,四个T型硅橡胶减振器7固连在四个凸台上,四个凸台与几何中心在同一平面上。
该四点减振系统采用四个T型硅橡胶减振器支撑方式,对光纤速率陀螺内部所有器件进行隔离减振,改善光纤速率陀螺内部光学表头和电路工作的力学环境,保证工作可靠性和产品测试精度。该四点减振系统结构设计简单,对质心与几何中心重合度要求较低,安装简单,能较大抑制线角耦合,保证角速率信息的精度,满足运载火箭的使用要求。
减振器的固有频率、放大倍数是通过将带有模拟配重的减振器装在振动台上,进行正弦扫频振动试验。通过相应的传感器将输入基准信号和输出的响应值,用记录仪予以记录,输入与输出的比值最大的一点,也就是放大倍数最大的一点为共振峰值,其对应频率即为减振器的固有频率。减振器减振效率是用光纤速率陀螺模拟配重作为负载,按光纤速率陀螺试验技术条件进行随机振动试验,通过相应的传感器将输入基准信号和输出的响应值比较,计算减振效率。
减振器设计中弹性系数或刚度、阻尼系数等是通过上述光纤速率陀螺需求的减振器固有频率、放大倍数等指标设计保证。减振器结构是通过光纤速率陀螺底座9外形尺寸、壳体8外部凸台外形尺寸作为输入,用等刚度作为约束,迭代调整减振器外形尺寸,设计成目前所使用的T型硅橡胶结构。
减振器的安装方式多种多样,主要取决于产品的尺寸、重量、应用背景、产品应用带宽等要求,是个复杂的问题。现有的减振器安装方式对产品质心要求较高,线角耦合大,难以满足光纤速率陀螺在运载火箭的使用要求。
光纤速率陀螺的俯仰失准角、方位失准角对被减振对象和减振器有较高的安装精度要求,该精度通过专用工装,用定力矩扳手拧紧螺钉,保证俯仰失准角、方位失准角的指标要求。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
Claims (3)
1.一种用于运载火箭光纤速率陀螺的四点减振系统,其特征在于,包括后盖板(1)、控制电路板(2)、接插件(3)、光学组件(4)、光源及温控电路板(5)、前盖板(6)、减振器(7)、壳体(8)、底座(9)和电源电路板(10),控制电路板(2)、光学组件(4)、光源及温控电路板(5)依次沿壳体(8)同一水平轴线连接在壳体(8)中,电源电路板(10)连接在水平轴线下方的壳体(8)中,后盖板(1)和前盖板(6)连接在壳体(8)左右两侧端框上,将控制电路板(2)、光学组件(4)、光源及温控电路板(5)依次沿壳体(8)、电源电路板(10)封闭在壳体(8)中,接插件(3)连接在壳体(8)外壁上,底座(9)通过减振器(7)与壳体(8)连接;减振器(7)三方向等刚度,减振效率大于40%,减振器(7)分布有4对,减振器两个为一对,用螺钉固定,一对减振器中间为被减振对象,光纤速率陀螺四点减振一共用平行分布的4对减振器实现,光纤速率陀螺最终各方向质心与几何中心偏差均小于2mm;
底座(9)外部设置有四个凸台,四个T型硅橡胶减振器(7)固连在四个凸台上;
四个凸台与几何中心在同一平面上;
减振器(7)将光纤速率陀螺底座外形尺寸、壳体(8)外部凸台外形尺寸作为输入,用等刚度作为约束,迭代调整减振器(7)外形尺寸。
2.如权利要求1所述的一种用于运载火箭光纤速率陀螺的四点减振系统,其特征在于,减振器(7)为T型硅橡胶材料,其固有频率为160Hz~200Hz。
3.如权利要求2所述的一种用于运载火箭光纤速率陀螺的四点减振系统,其特征在于,减振器(7)放大倍数小于5倍。
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