CN111156999A - 集成化惯性导航系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集成化惯性导航系统，其支撑框架上设有包括加表安装腔槽、电控安装腔槽和三个相互正交陀螺安装腔槽的多个安装腔槽；加表座设有三个相互正交的加速度计，加表座嵌装在加表安装腔槽内；三个陀螺分别嵌装在三个陀螺安装腔槽内；电气控制模块嵌装在电控安装腔槽内，电气控制模块分别连接三个陀螺和三个加速度计，多个安装腔槽均通过盖板密封。该集成化惯性导航系统的整体结构更紧凑、小型，便于实现轻量化，并可保持高刚度。

Description

集成化惯性导航系统
技术领域
本发明涉及导航技术领域，尤其涉及一种集成化惯性导航系统。
背景技术
为了保证惯性导航(简称“惯导”)设备的适装性，惯性导航设备的小型化是未来发展的趋势。
目前主流小型惯导主要采用“基座-本体座-外罩”的结构形式，惯性器件安装到本体座上，本体座安装在基座上，电气组件环绕设置在本体座的四周或内部，再通过安装在基座上的外罩密封本体座，通过基座对外构成机械接口。该小型惯导的布局方式依然不够紧凑，且整体结构不便于实现轻量化。
发明内容
基于此，有必要提供一种集成化惯性导航系统，整体结构更紧凑，且便于实现小型化和轻量化。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供一种集成化惯性导航系统，包括支撑框架、三个陀螺、加表座、三个加速度计、电气控制模块和盖板；
所述支撑框架上设有多个安装腔槽，包括加表安装腔槽、电控安装腔槽和三个相互正交的陀螺安装腔槽；
所述加表座设有三个相互正交的加速度计安装位，所述三个加速计分别安装在三个加速度计安装位内，所述加表座嵌装在所述加表安装腔槽内；
所述三个陀螺分别嵌装在三个陀螺安装腔槽内；
所述电气控制模块嵌装在所述电控安装腔槽内，所述电气控制模块分别连接所述三个陀螺和所述三个加速度计；
所述多个安装腔槽均通过所述盖板密封。
在其中一个实施例中，所述支撑框架整体上呈长方体结构，所述多个安装腔槽的安装口分别设在所述支撑框架的不同表面上。
在其中一个实施例中，密封加表安装腔槽的盖板上还设有气阀。
在其中一个实施例中，所述支撑框架的器壁上设有散热孔阵。
在其中一个实施例中，所述支撑框架上还设有用于安装到载体上的对接孔位。
在其中一个实施例中，所述支撑框架和/或所述加表座的材质为铝合金。
在其中一个实施例中，所述陀螺通过螺钉固定在所述陀螺安装腔槽内。
在其中一个实施例中，所述加速度计通过螺钉安装到所述加速度计安装位上。
在其中一个实施例中，所述盖板通过螺钉安装到所述支撑框架上。
在其中一个实施例中，所述电气控制模块设有导流散热通道。
本发明的有益效果是：
本发明集成化惯性导航系统通过在支撑框架上设置多个独立安装腔槽，实现陀螺、加速计以及电气控制模块的紧凑化装配，该共用支撑框架结构实现了惯导的小型化，同时还便于保证高刚度特性，便于通过材质改进实现轻量化，便于保证多个安装腔槽内具备均匀的热场环境，提高导航精度。
附图说明
图1为一实施方式的集成化惯性导航系统的结构示意图；
图2为图1集成化惯性导航系统的支撑框架的结构示意图；
图3为图1集成化惯性导航系统的加表组件的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
10、集成化惯性导航系统，100、支撑框架，101、对接孔位，110、陀螺安装腔槽，120、散热孔阵，130、电控安装腔槽，140、通信模块安装腔槽，200、陀螺，300、加表组件，310、加表座，320、加速度计，400、电气控制模块，500、盖板，600、气阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请结合图1，一实施方式的集成化惯性导航系统10，包括支撑框架100、陀螺200、加表组件300、电气控制模块400和盖板500。
请进一步结合图2，在本实施方式中，具体地，支撑框架100整体上呈长方体结构，具有顶面、底面、第一侧面、与第一侧面相邻的第二侧面以及与第一侧面相邻的第三侧面。支撑框架100上设有多个安装腔槽，包括加表安装腔槽、电控安装腔槽130以及三个相互正交的陀螺安装腔槽110。加表安装腔槽的安装口设于底面上。电控安装腔槽130的安装口设于第三侧面上。三个相互正交陀螺安装腔槽110的安装口分别设于顶面、第一侧面和第二侧面上。多个安装腔槽均通过盖板500密封。采用多腔体结构设计的支撑框架100使惯导系统具备高紧凑性及高动刚度特性。
优选地，支撑框架100采用铝合金等高比刚度材料制备而成，轻质，且能够满足系统高动态刚度要求。
优选地，电气控制模块400通过铜片或导热垫等传导散热方式将热量导流至支撑框架100上，由支撑框架100上的散热孔阵120传导至外界，保证系统内部热场的均匀性，提高导航精度。
优选地，支撑框架100的底端角部还设有用于安装到载体上的安装对接孔位101，形成系统对位安装接口基座，实现高紧凑性和小型化。
另外，支撑框架100上还设有通信模块安装腔槽140，将通信模块嵌入式安装在该通信模块安装腔槽140内。
具体地，三个陀螺200分别嵌装在三个相互正交的陀螺安装腔槽110内，敏感载体三轴(X轴、Y轴和Z轴)方向的角加速度。
请进一步结合图3，加表组件300包括加表座310和三个加速度计320。加表座310设有三个相互正交加速度计安装位，三个加速计320分别安装在三个加速度计安装位内，加表座310嵌装在加表安装腔槽内，敏感载体三轴的线加速度。加表座310的材质优选为铝合金，加表座310为加速度计提供支持结构，具备高动刚度特性。
另外，密封加表安装腔槽位的盖板500上还设有气阀600。气阀600可通过锁紧螺纹固定在支撑框架100加表安装腔槽的盖板500上，便于充排氮气对加速度计320进行干燥。
具体地，电气控制模块400嵌装在电控安装腔槽130内，电气控制模块400分别连接三个陀螺200和三个加速度计320，对陀螺200、加速度计320等采集信息进行解算与输出，获得载体的姿态、位置等导航信息。
优选地，电气控制模块400设有导流散热通道，可通过铜片等高导热材料设置导流路径，保证系统热场均匀。
在本实施方式中，优选地，各陀螺200均通过螺钉固定在陀螺安装腔槽110内，各加速度计320均通过螺钉安装到加速度计安装位上，各盖板500通过螺钉安装到支撑框架100上，紧固性好，便于拆卸。
本发明集成化惯性导航系统10实质涉及一种集成结构力学与热特性设计小型惯导，能够有效克服以下两大矛盾：(1)小体积、轻量化导致的薄壁支撑与系统高动刚度要求的矛盾；(2)集成式系统散热问题与系统均匀热场环境需求间的矛盾。
本发明的集成化惯性导航系统10能够在小体积约束下，集成结构力学特性及热特性设计，提高系统的环境适应性，具体优势如下：
(1)采用“共支持框架-腔槽盖板”结构模式替代传统“基座-本体座-外罩”结构模式，避免外罩重量大导致轻量化困难的情况，使系统重量集中在支撑框架100上，从而使系统实现高度紧凑性、轻量化。
(2)支撑框架100采用多安装腔槽布局，在轻量化薄壁结构件的不利条件下，有效提升结构的动刚度。
(3)电气控制模块400进行集成化设计，配合支撑框架100多安装腔槽体布局设计，采用导流式散热路径，避免内部温度场高、惯性器件热场不均匀的问题，保证系统各腔热场的均匀稳定性。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成化惯性导航系统，其特征在于，包括支撑框架、三个陀螺、加表座、三个加速度计、电气控制模块和盖板；
所述支撑框架上设有多个安装腔槽，包括加表安装腔槽、电控安装腔槽和三个相互正交的陀螺安装腔槽；
所述加表座设有三个相互正交的加速度计安装位，所述三个加速计分别安装在所述三个加速度计安装位内，所述加表座嵌装在所述加表安装腔槽内；
所述三个陀螺分别嵌装在三个陀螺安装腔槽内；
所述电气控制模块嵌装在所述电控安装腔槽内，所述电气控制模块分别连接所述三个陀螺和所述三个加速度计；
所述多个安装腔槽均通过所述盖板密封。
2.根据权利要求1所述的集成化惯性导航系统，其特征在于，所述支撑框架整体上呈长方体结构，所述多个安装腔槽的安装口分别设在所述支撑框架的不同表面上。
3.根据权利要求1所述的集成化惯性导航系统，其特征在于，密封加表安装腔槽的盖板上还设有气阀。
4.根据权利要求1所述的集成化惯性导航系统，其特征在于，所述支撑框架器壁上设有散热孔阵。
5.根据权利要求1至4任一项所述的集成化惯性导航系统，其特征在于，所述支撑框架上还设有用于安装到载体上的对接孔位。
6.根据权利要求1至4任一项所述的集成化惯性导航系统，其特征在于，所述支撑框架和/或所述加表座的材质为铝合金。
7.根据权利要求1至4任一项所述的集成化惯性导航系统，其特征在于，所述陀螺通过螺钉固定在所述陀螺安装腔槽内。
8.根据权利要求1至4任一项所述的集成化惯性导航系统，其特征在于，所述加速度计通过螺钉安装到所述加速度计安装位上。
9.根据权利要求1至4任一项所述的集成化惯性导航系统，其特征在于，所述盖板通过螺钉安装到所述支撑框架上。
10.根据权利要求1至4任一项所述的集成化惯性导航系统，其特征在于，所述电气控制模块设有导流散热通道。
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