CN109084764B - 用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道设计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道设计，包括上旋转轴、下旋转轴、风机、导流风道和过风孔，上旋转轴和下旋转轴分别设置在旋转惯性组件的上端和下端，且上旋转轴和下旋转轴共线同轴形成一个主旋转轴；在旋转惯性组件的外侧绕主旋转轴对称均布设置多个风机，该多个风机为并联使用；风机连接导流风道，该导流风道设置在旋转惯性组件的外侧且绕主旋转轴对称布局，该导流风道上设置多个过风孔，该过风孔绕主旋转轴对称设置。本发明提供了两种用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道方案，保证了惯性组件在旋转过程中惯性元件敏感到的温度值不变，从而从物理上规避航向效应的产生，切实保证了高精度捷联惯性导航系统的高精度输出。

Description

用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道设计
技术领域
本发明涉及高精度旋转调制惯导系统技术领域，尤其是一种用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道设计。
背景技术
采用数学平台的捷联惯导系统因结构简单、体积小、可靠性高、成本相对较低，目前被广泛用于中低精度惯导技术领域。但是也由于其本身方案的局限性，很多误差无法从物理上完全消除，因而不能直接在高精度惯导技术领域进行应用。随着惯导误差抑制方法的发展与优化，捷联惯导系统原有的很多误差源都能有望被抑制消除，尤其是系统旋转调制与良好的系统温度控制相配合的误差抑制方法可使捷联惯导系统也能够满足系统高精度、长航时的需求，从而逐步进入高精度惯导技术领域。
捷联惯导系统中惯性元件对温度的变化非常敏感，因而，上述误差抑制方法中温度控制方案是一项关键技术，在高精度捷联惯导系统中必须采用温度控制手段。理论上，捷联惯导系统中惯性组件周围的空间温度场温度梯度为0时，惯性组件在旋转调制的过程中就不会有因温度的变化所引起的误差源产生。实际上这种理想化的条件在惯导设备中是无法做到的，惯性组件周围的空间温度都会存在一个大小不定的温度梯度，尤其是顺着风道流向的沿程温度梯度。惯性组件旋转调制过程中由于其周围空间温度不相等，在旋转到不同方位时惯性元件敏感到的温度值不同，从而使惯性元件输出精度受到影响并产生误差。这种在旋转调制过程中因惯性元件敏感到的温度变化而引起的系统航向误差叫做航向效应。航向效应一是无法通过旋转调制消除，二是会使系统输出精度大幅降低。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道设计，从物理上规避航向效应的产生，从而提高高精度捷联惯导系统的输出精度，使捷联惯导系统能跻身高精度惯导技术应用领域。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
一种用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道设计，其特征在于：包括上旋转轴、下旋转轴、风机、导流风道和过风孔，上旋转轴和下旋转轴分别设置在旋转惯性组件的上端和下端，且上旋转轴和下旋转轴共线同轴形成一个主旋转轴；在旋转惯性组件的外侧绕主旋转轴对称均布设置多个风机，该多个风机为并联使用；风机连接导流风道，该导流风道设置在旋转惯性组件的外侧且绕主旋转轴对称布局，该导流风道上设置多个过风孔，该过风孔绕主旋转轴对称设置。
而且，所述的风机置于旋转惯性组件的“赤道”平面内，过风孔置于主旋转轴上下两极处，从而构成绕主旋转轴对称的4道循环风道。
而且，所述的风机置于主旋转轴“北”极或“南”极处，过风孔置于风机相对的极点处，从而构成绕主旋转轴对称的2道循环风道。
本发明的优点和积极效果是：
本发明提供了两种能有效用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道方案，通过此种方案构成的循环风道，能使旋转惯性组件在旋转调制过程中敏感元件敏感到的温度值始终不变，从物理上规避旋转调制惯导系统在旋转调制过程中航向效应的产生，显著提高捷联惯导系统的输出精度，使捷联惯导系统也具备高精度、长航时特性并跻身高精度惯导技术应用领域。
附图说明
图1为本发明的示意图(实施例一)；
图2为本发明的示意图(实施例二)；
图3为典型错误情况的示意图。
图中标号分别为：
1为旋转惯性组件、2为上旋转轴、3为风机、4为导流风道、5为下旋转轴、6为过风孔。
具体实施方式
下面结合附图详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道设计，包括上旋转轴2、下旋转轴5、风机3、导流风道4和过风孔6，上旋转轴和下旋转轴分别设置在旋转惯性组件1的上端和下端，且上旋转轴和下旋转轴共线同轴形成一个主旋转轴，即确定旋转惯性组件的旋转轴。要求惯性组件能绕上旋转轴和下旋转轴构成的主旋转轴旋转，实现系统误差旋转调制功能。
在旋转惯性组件的外侧绕主旋转轴对称均布设置多个风机，风机作为动力执行元件，且该多个风机为并联使用。风机连接导流风道，该导流风道设置在旋转惯性组件的外侧且绕主旋转轴对称布局，该导流风道上设置多个过风孔，该过风孔绕主旋转轴对称设置。
风机和过风孔的设计可以多种多样：如图1所示，为本发明的实施例一，风机置于旋转惯性组件的“赤道”平面内，过风孔置于主旋转轴上下两极处，从而构成绕主旋转轴对称的4道循环风道。如图2所示，为本发明的实施例二，风机置于主旋转轴“北”极或“南”极处，过风孔置于风机相对的极点处，从而构成绕主旋转轴对称的2道循环风道。上述两种风机放置方案均实现其进、出风的对称流通。
本发明所述的两种有效用于消除旋转调制系统中设备航向效应的风道方案，首先确定旋转惯性组件的旋转轴，即上旋转轴和下旋转轴上下两轴需共线同轴，构成一根主旋转轴；其次风机绕旋转轴对称均布，使用方式必须并联使用，并且方案1中风机置于旋转惯性组件的“赤道”平面内，方案2中风机置于旋转轴“北”极或“南”极处；然后导流风道绕旋转轴尽量对称布局，避免沿程不同造成沿程温度变化；最后过风孔在方案1中需置于旋转轴上下两极处从而构成绕旋转轴对称的4道循环风道，过风孔在方案2中置于风机相对的极点处，从而构成绕旋转轴对称的2道循环风道。
本发明所述的两种有效用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道方案，通过旋转惯性组件、上旋转轴、风机、导流风道、下旋转轴和过风孔可构成方案1所示的绕旋转轴对称的4道循环风道或方案2所示的绕旋转轴对称的2道循环风道。此时，循环风道在垂直于旋转轴的截面上不同点的风流向均相同，即在旋转惯性组件绕旋转轴旋转任意角度θ后，旋转惯性组件上任意两点均有：T1＝T′1，T2＝T′2。此时，旋转惯性组件在旋转调制的过程中惯性元件敏感到的温度值均相等，无航向效应产生。因此，本发明所提供的风道方案在系统旋转调制过程中均可有效消除航向效应误差，显著提高系统输出精度。
本发明所述的两种有效用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道方案，风机和过风孔还有多种组合配置方式，不管哪种组合方式其关键之处为形成的循环风道能以旋转惯性组件的旋转轴为中心轴对称循环，避免非对称情况出现，例如方案1中风机偏离“赤道”平面，或出现图3所示的典型错误情况，此时旋转惯性组件绕旋转轴旋转任意角度θ后，旋转惯性组件上任意两点敏感到的温度值肯定为：T1≠T′1，T2≠T′2，系统必定产生航向效应误差。

Claims (1)

1.一种用于消除旋转调制惯导系统中设备航向效应的风道设计，其特征在于：包括上旋转轴、下旋转轴、风机、导流风道和过风孔，上旋转轴和下旋转轴分别设置在旋转惯性组件的上端和下端，且上旋转轴和下旋转轴共线同轴形成一个主旋转轴；在旋转惯性组件的外侧绕主旋转轴对称均布设置多个风机，该多个风机为并联使用；风机连接导流风道，该导流风道设置在旋转惯性组件的外侧且绕主旋转轴对称布局，该导流风道上设置多个过风孔，该过风孔绕主旋转轴对称设置；
上述风机和过风孔的设计采用以下任意一种方案：
方案1：所述的风机置于旋转惯性组件的“赤道”平面内，过风孔置于主旋转轴上下两极处，从而构成绕主旋转轴对称的4道循环风道；
方案2：所述的风机置于主旋转轴“北”极或“南”极处，过风孔置于风机相对的极点处，从而构成绕主旋转轴对称的2道循环风道。
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