CN215567644U - 一种用于捷联惯导系统的外部减振结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于捷联惯导系统的外部减振结构，包括底板，底板上设有第一减振单元，第一减振单元的避振方向垂直于底板，底板上沿底板的一边缘竖向连接有背板，背板靠近第一减振单元的一侧设有第二减振单元，第二减振单元的避振方向与第一减振单元的避振方向垂直，背板与底板之间形成用于安装捷联惯导系统的安装空间；本实用新型中，所述第一避振单元和第二避振单元基于板材设置，便于准确调节避振的平衡性，以提高避振效果；在第一避振单元和第二避振单元的作用下，捷联惯导系统所受的振动和冲击力均得以有效降低，以取得提高捷联惯导系统的输出精度和使用寿命的效果。

Description

一种用于捷联惯导系统的外部减振结构

技术领域

本实用新型属于惯导系统避振的技术领域，具体涉及一种用于捷联惯导系统的外部减振结构。

背景技术

捷联惯导系统是在平台式惯导系统基础上发展而来的，它是一种无框架系统，由三个速率陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成；陀螺仪和加速度计直接固连在运载体上，陀螺和加速度计分别用来测量运载体的角运动信息和线运动信息，机载计算机根据这些测量信息解算出运载体的航向、姿态、速度和位置。

捷联惯导系统的安装方式和误差、抗外界冲击、振动的能力，直接影响捷联惯导系统的输出精度、工作可靠性和使用寿命；如应用于火炮的捷联式定位定向导航系统，一般直接安装于火炮身管上，其承受的冲击较大，核心惯性器件（陀螺仪和加速度计）在大冲击环境下，性能会有所下降，甚至损坏。

为隔离外界冲击和振动，保证捷联惯导系统的正常工作，目前在捷联惯导系统与运载体固联时，通过在捷联惯导系统与运载体之间加装减振结构来避振，中国专利CN104948660A用于陆用惯导产品安装架的减振结构和CN207297738U一种高性能惯导减振装置中均有所涉及；或者直接在捷联惯导系统与运载体之间加装减振垫(圈)来隔离振源，这种减振方式存在如下缺点：1)安装紧固时，松紧程度不易控制，容易出现不平衡的情况，进而导致产生谐振或降低减振垫(圈)的隔离缓冲作用；2)抗振动能力差，且不能降低横向冲击；当捷联惯导系统的输出精度要求较高，或其抗振、耐冲击性能较差时，目前通过加装减振垫(圈)来减振的方式难以满足使用需求。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于捷联惯导系统的外部减振结构，避免捷联惯导系统容易受振动和冲击影响的问题，取得提高捷联惯导系统的输出精度和使用寿命的效果。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于捷联惯导系统的外部减振结构，包括底板，所述底板上设有第一减振单元，所述第一减振单元的避振方向垂直于底板；

所述底板上垂直连接有背板，所述背板朝向第一减振单元的一侧设有第二减振单元，所述第二减振单元的避振方向与第一减振单元的避振方向垂直；

所述背板与底板之间形成用于安装捷联惯导系统的安装空间。

本实用新型中，所述第一避振单元和第二避振单元基于板材设置，不受运载体本身结构的影响，便于准确调节避振的平衡性，以提高避振效果；在使用时，先将所述外部减振结构安装到运载体上，如火炮身管，且第二减振单元的避振方向与火炮射击方向同向，然后将捷联惯导系统安装到所述安装空间中，捷联惯导系统分别与第一减振单元和第二减振单元连接，当火炮射击时，火炮身管因炮弹出膛而产生较大的振动和后座力，第一避振单元可有效降低振动对捷联惯导系统的影响，第二避振单元可有效降低后坐力对捷联惯导系统产生较大冲击力；在第一避振单元和第二避振单元的作用下，捷联惯导系统所受的振动和冲击力均得以有效降低，以取得提高捷联惯导系统的输出精度和使用寿命的效果。

进一步地，所述第一减振单元包括设置在底板上的四个橡胶减振器，所述第二减振单元包括在背板上间隔设置的两个橡胶减振器。

这样，橡胶减震器的避振方向更加全面，不仅可以隔离轴向振动，还可以隔离横向振动和旋转振动；橡胶减震器的内部阻尼比远高于金属，具有良好的高频隔振和隔音性能，适用于捷联惯导系统的避振；橡胶减震器的重量轻，尺寸小，对运载体本身的影响小，且安装方便。

进一步地，所述背板朝向第一减振单元的一侧还设有与背板平行的连接板，所述第二减振单元位于连接板与背板之间，第二减振单元中的橡胶减振器的两端分别与连接板和背板连接。

这样，将捷联惯导系统安装到该外部减振结构中时，捷联惯导系统通过连接板间接与第二避振单元中的两个橡胶减振器连接，以增大橡胶减振器与捷联惯导系统的接触面积，从而避免当有较大冲击力时，因橡胶减振器与捷联惯导系统连接处的受力面积较小，而导致捷联惯导系统受损的情况。

进一步地，所述背板的两端还分别设有侧板，两侧板平行正对，所述侧板垂直于底板和背板并分别与底板和背板固定连接；背板、底板以及两侧板围设成的空间形成为所述安装空间，四个橡胶减振器分别设于与安装空间对应的底板部分的四角位置。

这样，两块侧板与背板在底板上形成一个半包围的结构，使上述安装空间的两侧也被阻挡，将捷联惯导系统安装到所述安装空间中时，在两块侧板的阻挡作用下，可有效避免捷联惯导系统因连接失效而朝两侧脱出的情况，使该外部减振结构的可靠性得以提高。

进一步地，所述底板和侧板上均设有若干用于减重的孔。

这样，在保证该外部减振结构的结构强度的情况下，可有效降低外部减振结构的重量，从而降低外部减振结构对运载体的影响。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型中，所述第一避振单元和第二避振单元基于板材设置，不受运载体本身结构的影响，便于准确调节避振的平衡性，从而提高避振效果。

2、本实用新型在使用时，第一避振单元和第二避振单元分别降低振动和冲击力对捷联惯导系统的影响，从而取得提高捷联惯导系统的输出精度和使用寿命的效果。

3、本实用新型中，第一避振单元和第二避振单元均采用橡胶减震器，使该外部减振结构的避振方向更加全面，对捷联惯导系统的避振效果更好。

附图说明

图1为实施例的一种用于捷联惯导系统的外部减振结构的结构示意图；

其中，底板1，侧板2，背板4，连接板5，橡胶减振器6。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例：

请参见图1，一种用于捷联惯导系统的外部减振结构，包括底板1，所述底板1上设有第一减振单元，所述第一减振单元的避振方向垂直于底板1，第一减振单元包括分别设置在底板1的四角的四个橡胶减振器6；本实施例中，底板1为矩形板。

所述底板1上任意相对的两侧设有竖向的侧板2，两侧板2分别沿对应底板1的两边缘设置，所述侧板2与底板1固定连接；底板1和侧板2可采用焊接或螺钉等连接方式，本实施例中，采用螺钉连接的方式，便于拆卸维护，每块侧板2均通过6颗M4的螺钉与底板1固定连接。

所述底板1上两款侧板2之间任一侧沿边缘竖向连接有背板4，所述背板4靠近第一减振单元的一侧设有第二减振单元，所述第二减振单元的避振方向与第一减振单元的避振方向垂直，第二减振单元包括在背板4上间隔设置的两个橡胶减振器6；本实施例中，所述背板4与底板1之间有间距，以减轻背板4的重量，背板4靠近两端的位置均通过4颗M4的螺钉与对应侧板2固定连接，所述两个橡胶减振器6分别通过1颗M8的螺钉与背板4固定连接。

所述背板4靠近第一减振单元的一侧还设有竖向的连接板5，所述第二减振单元位于连接板5与背板4之间，第二减振单元中的橡胶减振器6的两端分别与连接板5和背板4连接。

所述底板1和侧板2上均开设有若干用于减重的孔，即板材减重孔，减重孔的形状可以是圆形、椭圆、矩形等多种形式。

本实施例中，所述底板1、连接板5和两块侧板2之间形成用于安装捷联惯导系统的安装空间；所有橡胶减振器6均采用丁基橡胶材料的平板加固型减振器，硬度为邵氏硬度45度，阻尼比在0.12～0.15之间，该外部减振结构中各组件及橡胶减振器6之间均释加了一定的预紧力，各组件之间使用螺钉相互固连，防止产品在释加载荷后出现相对滑动或者缝隙，可靠性高。

所述外部减振结构的安装和使用：

首先将所述外部减振结构通过螺栓或螺钉等固定安装到运载体上，如火炮身管，使第二减振单元的避振方向与火炮射击方向同向，然后将捷联惯导系统安装到所述安装空间中，第一减振单元中的四个橡胶减振器分别通过1颗M8的螺钉与捷联惯导系统固定连接，连接板通过螺钉与捷联惯导系统固定连接；

当火炮射击时，火炮身管因炮弹出膛而产生较大的振动和后座力，第一避振单元可有效降低振动对捷联惯导系统的影响，第二避振单元可有效降低后坐力对捷联惯导系统产生较大冲击力；同时，由于第一避振单元和第二避振单元均采用橡胶减震器，橡胶减震器不仅可以隔离轴向振动，还可以隔离横向振动和旋转振动，使得该外部减振结构的避振方向更加全面；在第一避振单元和第二避振单元的作用下，捷联惯导系统所受的振动和冲击力均得以有效降低，以取得提高捷联惯导系统的输出精度和使用寿命的效果。

试验与分析：

1）随机振动试验：

试验内容如下：将捷联惯导系统安装到所述外部减振结构中，然后将所述外部减振结构安装置于减振试验系统中，减振试验系统分别沿三个轴向做随机振动，振动频率按C1谱输入。

试验结果与分析如下：沿Y轴向随机振动过程中，外部减振结构在频率大于126Hz后处于减振的状态，且随着频率的增加，减振效果越明显；而在频率较低的范围内，受外部减振结构固有频率的影响，在此频率附近的PSD值处于放大的状态，但放大的倍数不大，PSD处于一个可接受的范围；

同理，在Z轴向和X轴向随机振动过程中，频率分别大于113Hz和126Hz后，外部减振结构开始处于减振的状态，且随着频率的增加，减振效果越明显，且在外部减振结构的固有频率附近，放大的PSD值也不是很高。

将外部减振结构在整个随机过程中的均方根值与减振试验系统输入的均方根值进行比较，如下表所示：

可知，外部减振结构沿Y轴向整个随机过程体现为放大效果，记为“-”值，为30.78%；而沿X轴向时，整个随机过程体现为减振效果，记为“+”值，为14.86%；沿Z轴向时，整个随机过程体现为放大效果，为7.84%。

试验结论如下：由上述的各轴向随机振动现象可发现，所选择的高阻尼硅橡胶及其减振布局是一种较为理想的减振结构，在激振频率大于系统固有频率的

倍后，硅橡胶减振器就达到了减振的效果，且随着激振频率越高减振效果越好；而在该外部减振结构固有频率附近时，受硅橡胶减振器高阻尼特性影响，外部减振结构的功率谱密度PSD值的增加也不是很大。

2）冲击试验：

试验内容如下：将捷联惯导系统安装到所述外部减振结构中，然后将所述外部减振结构安装置于减振试验系统中，沿垂直方向Y轴向施加30g的冲击力，时间为11ms，冲击波形分别给定为锯齿波和正弦波。

试验结果与分析如下：当冲击为锯齿波冲击时，外部减振结构经过冲击后经过0.05s就达到了稳定的状态；当冲击为正弦波冲击时，外部减振结构经过冲击后经过0.05s就达到了稳定的状态；即在给定的冲击下，外部减振结构在很短的时间内（约0.05s）就达到了稳定的状态，且通过应力变化的分析，发现在第一减振单元中橡胶减振器的紧固螺钉所受应力更大些。

试验结论如下：通过随机振动和冲击物理场作用分析可知，冲击状态下，外部减振结构经过很短的时间（0.05s）就达到了稳定的状态，位移变形量也很小，不超过2mm，最大应力主要集中在橡胶减振器的紧固螺钉上，特别是底板上的紧固螺钉。而在随机振动状态下，该减振布局能在所述外部减振结构固有频率的

倍的激振频率下有着减振效果，且随着频率的增加减振效果越明显；激振频率在固有频率附近时，受橡胶高阻尼比的影响，此时放大的功率谱密度值也比较低，降低了放大倍数；而从整个随机过程中得到的均方根值来看，沿纵向方向具有减振的效果，在垂向和横向方向上有着放大的效果，但不超过0.5倍。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于捷联惯导系统的外部减振结构，其特征在于：包括底板，所述底板上设有第一减振单元，所述第一减振单元的避振方向垂直于底板；

所述底板上垂直连接有背板，所述背板朝向第一减振单元的一侧设有第二减振单元，所述第二减振单元的避振方向与第一减振单元的避振方向垂直；

所述背板与底板之间形成用于安装捷联惯导系统的安装空间。

2.根据权利要求1所述一种用于捷联惯导系统的外部减振结构，其特征在于：所述第一减振单元包括设置在底板上的四个橡胶减振器，所述第二减振单元包括在背板上间隔设置的两个橡胶减振器。

3.根据权利要求2所述一种用于捷联惯导系统的外部减振结构，其特征在于：所述背板朝向第一减振单元的一侧还设有与背板平行的连接板，所述第二减振单元位于连接板与背板之间，第二减振单元中的橡胶减振器的两端分别与连接板和背板连接。

4.根据权利要求3所述一种用于捷联惯导系统的外部减振结构，其特征在于：所述背板的两端还分别设有侧板，两侧板平行正对，所述侧板垂直于底板和背板并分别与底板和背板固定连接；背板、底板以及两侧板围设成的空间形成为所述安装空间，四个橡胶减振器分别设于与安装空间对应的底板部分的四角位置。

5.根据权利要求4所述一种用于捷联惯导系统的外部减振结构，其特征在于：所述底板和侧板上均设有若干用于减重的孔。

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