БЕСПЛАТФОРМЕННАЯ ИНЕРЦИАЛЬНО-СПУТНИКОВАЯ СИСТЕМА Российский патент 2020 года по МПК G01C21/00 

Изобретение относится к навигационным гироскопическим приборам и может быть применено в системах инерциальной навигации.

Известна навигационная система описанная в патенте на изобретение «Навигационная система и корпус навигационной системы» [п. РФ №2430333, МПК (2006.01) G01C 21/00, опубликован 27.09.2011 г.], содержащая корпус, крышки, три гироскопа, три акселерометра и блок электроники, при этом корпус выполнен в виде кронштейна, имеющего форму приближенную к прямоугольному параллелепипеду, во внутренней полости которого расположены акселерометры и блок электроники, а гироскопы и акселерометры установлены с обеспечением ортогональности их измерительных осей.

Гироскопы расположены со стороны двух смежных боковых граней и верхней грани корпуса. Гироскопы и акселерометры снабжены защитными крышками и закреплены в корпусе на базовых поверхностях. Смежные боковые грани корпуса снабжены защитными кожухами, выполненными с возможностью размещения в них гироскопов и акселерометров. Внутренняя поверхность защитных кожухов имеет сложную рельефную форму, обусловленную формированием базовых поверхностей, состоящих из базовых опорных элементов, расположенных по периметру внутренней поверхности защитных кожухов.

Достоинствами известной навигационной системы является компактность конструкции, за счет корпуса выполненного в виде моноблока.

Однако недостатками известной системы является отсутствие изоляции от воздействия тепловыделяющих элементов на гироскопы и акселерометры, что приводит к снижению точности их показаний.

Данная система принимается за прототип, как наиболее близкая по технической сущности к заявляемой системе.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание бесплатформенной инерциально-спутниковой системы, обеспечивающей тепловую развязку тепловыделяющих элементов от акселерометров.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в уменьшении температурной погрешности и увеличении стабильности выходного сигнала, за счет разделения внутренней полости корпуса на две полости перегородкой, отделяющей блок вторичного электропитания от акселерометров, зафиксированном на дополнительном кронштейне.

Указанный технический результат достигается тем, что бесплатформенная инерциально-спутниковая система содержит корпус, крышки, три гироскопа, три акселерометра и блок электроники, при этом корпус выполнен в виде кронштейна, имеющего форму, приближенную к прямоугольному параллелепипеду, во внутренней полости которого расположены акселерометры и блок электроники, а гироскопы и акселерометры установлены с обеспечением ортогональности их измерительных осей, согласно изобретению бесплатформенная инерциально-спутниковая система оснащена блоком вторичного электропитания, расположенным во внутренней полости корпуса и зафиксированным на одной из крышек, закрывающих верхнюю и нижнюю грани корпуса, гироскопы установлены в волоконно-оптическом измерителе угловой скорости, расположенном вне корпуса, а акселерометры зафиксированы на дополнительном кронштейне, при этом внутренняя полость корпуса разделена перегородкой на две полости, в одной из которых расположены акселерометры и блок электроники, а во второй - блок вторичного электропитания.

Кроме того, с целью снижения температурой погрешности на измерения акселерометров, дополнительный кронштейн выполнен из материала с низкой теплопроводностью.

Кроме того, с целью повышения точности измерений, каждый акселерометр установлен в металлический экран, выполненный в виде цилиндра.

Наличие в заявляемом изобретении признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию «новизна».

Новые признаки, которые содержит отличительная часть формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения, на этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется чертежами:

на фиг. 1 представлен общий вид бесплатформенной инерциально-спутниковой системы,

на фиг. 2 - продольный разрез корпуса,

на фиг. 3 - корпус, вид сверху.

Бесплатформенная инерциально-спутниковая система содержит корпус 1, крышки 2, три волоконно-оптических гироскопа (не показано), три акселерометра 3, блок электроники и блок вторичного электропитания 4.

Корпус 1 выполнен в виде кронштейна, имеющего форму приближенную к прямоугольному параллелепипеду с боковыми гранями и внутренней полостью, разделенной на две полости перегородкой 5, выполненной параллельно верхней и нижней граням корпуса 1, закрытым крышками 2. В одной полости корпуса 1 расположены акселерометры 3 и блок электроники, а во второй - блок вторичного электропитания 4, зафиксированный установочными элементами к крышке 2, закрывающей нижнюю грань корпуса 1. Перегородка 5 значительно снижает влияние температуры нагрева блока вторичного электропитания 4 на акселерометры 3, что обеспечивает повышение точности измерений системы. В нижней части корпуса 1 на двух противоположных боковых гранях выполнены базовые и опорные поверхности 6, обеспечивающие точное позиционирование корпуса 1 на объекте.

Гироскопы установлены с обеспечением ортогональности их измерительных осей в волоконно-оптическом измерителе угловой скорости 7, установленном вне корпуса 1 и соединенном с корпусом 1 электрическим кабелем 8. В качестве волоконно-оптического измерителя угловой скорости 7 использован прибор ТИУС500.

Акселерометры 3 установлены в дополнительном кронштейне 9 с обеспечением ортогональности их измерительных осей внутри металлических экранов 10. Дополнительный кронштейн 9 зафиксирован крепежными элементами на перегородке 5 и выполнен из материала с низкой теплопроводностью, например из поликарбоната ПК-ЭТ-3,5, что обеспечивает снижение влияния температуры на измерения акселерометров 3. Металлические экраны 10 выполнены в виде цилиндров и исключают влияние внешнего магнитного поля на акселерометры 3, что позволяет повысить точность измерений.

Блок электроники состоит из плат цифрового блока 11, блока возбуждения и преобразования информации 12 и спутникового модуля 13, установленных рядом с дополнительным кронштейном 9 над перегородкой 5 корпуса 1.

Устройство предназначено для работы в диапазоне температур от минус 50°С до плюс 70°С при напряжении питания от 20 до 30 В.

Работает устройство следующим образом

Бесплатформенную инерциально-спутниковую систему устанавливают на объект и фиксируют с помощью базовых и опорных поверхностей 6 корпуса 1. Автономный режим работы системы обеспечен блоком вторичного электропитания 4, реализованным на базе двух модулей питания ИВЭП24В. Во время работы системы блок вторичного электропитания 4 нагревается, при этом передача тепла от блока вторичного электропитания 4 к акселерометрам 3 снижена за счет разделения внутренней полости корпуса 1 перегородкой 5. Дополнительное снижение влияния температуры на акселерометры 3 обеспечивается дополнительным кронштейном 9.

При движении объекта волоконно-оптические гироскопы из состава измерителя угловой скорости 7 фиксируют угловую скорость объекта и передают зафиксированные данные в корпус 1 по электрическому кабелю 8. Одновременно акселерометры 3, по средствам платы блока возбуждения и преобразования 12 блока электроники, фиксируют приращение линейной скорости объекта. Все зафиксированные данные поступают в блок электроники на плату цифрового блока 11, в котором преобразуются в цифровой вид. Спутниковый модуль 13 из состава блока электроники, с помощью спутниковой навигационной системы ГЛОНАС (не показано), получает информацию о параметрах движения объекта. Далее вся полученная информация по мультиплексному каналу информационного обмена поступает в бортовую цифровую вычислительную машину (не показано).

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для навигационных гироскопических приборов и может быть применено в системах инерциальной навигации;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при осуществлении, способно обеспечить тепловую развязку тепловыделяющих элементов от акселерометров.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «Промышленная применимость».

Изобретение относится к навигационным гироскопическим приборам и может быть применено в системах инерциальной навигации. Бесплатформенная инерциально-спутниковая система содержит корпус, крышки, три гироскопа, три акселерометра и блок электроники. При этом корпус выполнен в виде кронштейна, имеющего форму, приближенную к прямоугольному параллелепипеду, во внутренней полости которого расположены акселерометры и блок электроники, а гироскопы и акселерометры установлены с обеспечением ортогональности их измерительных осей. Бесплатформенная инерциально-спутниковая система оснащена блоком вторичного электропитания, расположенным во внутренней полости корпуса и зафиксированным на одной из крышек, закрывающих верхнюю и нижнюю грани корпуса. Гироскопы установлены в волоконно-оптическом измерителе угловой скорости, расположенном вне корпуса, а акселерометры зафиксированы на дополнительном кронштейне, при этом внутренняя полость корпуса разделена перегородкой на две полости, в одной из которых расположены акселерометры и блок электроники, а во второй - блок вторичного электропитания. Дополнительный кронштейн выполнен из материала с низкой теплопроводностью. Каждый акселерометр установлен в металлический экран, выполненный в виде цилиндра. Технический результат изобретения заключается в уменьшении температурной погрешности и увеличении стабильности выходного сигнала. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Бесплатформенная инерциально-спутниковая система, содержащая корпус, крышки, три гироскопа, три акселерометра и блок электроники, при этом корпус выполнен в виде кронштейна, имеющего форму, приближенную к прямоугольному параллелепипеду, во внутренней полости которого расположены акселерометры и блок электроники, а гироскопы и акселерометры установлены с обеспечением ортогональности их измерительных осей, отличающаяся тем, что бесплатформенная инерциально-спутниковая система оснащена блоком вторичного электропитания, расположенным во внутренней полости корпуса и зафиксированным на одной из крышек, закрывающих верхнюю и нижнюю грани корпуса, гироскопы установлены в волоконно-оптическом измерителе угловой скорости, расположенном вне корпуса, а акселерометры зафиксированы на дополнительном кронштейне, при этом внутренняя полость корпуса разделена перегородкой на две полости, в одной из которых расположены акселерометры и блок электроники, а во второй - блок вторичного электропитания.

2. Бесплатформенная инерциально-спутниковая система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительный кронштейн выполнен из материала с низкой теплопроводностью.

3. Бесплатформенная инерциально-спутниковая система по п. 1, отличающаяся тем, что каждый акселерометр установлен в металлический экран, выполненный в виде цилиндра.