ИНЕРЦИАЛЬНЫЙ БЛОК С ПОДВЕСНЫМ ИНЕРЦИАЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2021 года по МПК G01C21/16 F16F15/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к области инерциального измерения и, в частности, но не исключительно, к области инерциальной навигации.

Уровень техники

Известны инерциальные блоки, содержащие инерциальное устройство, такое как инерциальный датчик или инерциальный счетчик текущих координат, оснащенное контактными зажимами, обеспечивающими крепление инерциального устройства на опорной раме, установленном на транспортном средстве, с промежуточной пластиной или без нее, независимо от того, предназначен ли инерциальный датчик инерциального устройства для оснащения транспортного средства или является неотъемлемой частью этого транспортного средства.

Каждый контактный зажим содержит площадку, ограничивающую отверстие, в котором подвешена вставка, соединенная с площадкой через тело из упруго деформирующегося материала.

Площадка имеет подошву, опирающуюся на опорную раму, и средства своего крепления на опорной раме.

Вставка имеет трубчатую форму с первой концевой стороной для опоры на инерциальное устройство. Вставка ограничивает канал, в котором установлен винт с резьбовым участком, выступающим из первой концевой стороны и завинчивающимся в резьбовое отверстие инерциального устройства.

Тело из упруго деформирующегося материала имеет кольцевую форму с наружным краем, неподвижно соединенным со стенкой отверстия площадки, и внутренним краем, неподвижно соединенным с наружной поверхностью вставки.

Когда площадку контактного зажима крепят на раме и вставку крепят на инерциальном устройстве, вставка не соприкасается с рамой, и корпус не соприкасается с площадкой. Таким образом, ничего не мешает относительным движениям корпуса и площадки, обеспечиваемым телом из упруго деформирующегося материала. Тело из упруго деформирующегося материала может, таким образом, ослаблять передачу на инерциальное устройство движений и толчков, которым может подвергаться рама. Такие движения или толчки могут снизить эффективность работы инерциального устройства временно и даже в течение длительного времени.

Тем не менее, при некоторых механических воздействиях инерциальные устройства не всегда имеют ожидаемые характеристики.

Раскрытие сущности изобретения

Задача изобретения состоит в создании средства для улучшения характеристик инерциальных устройств.

Для этого, согласно изобретению, предложен инерциальный блок, содержащий инерциальное устройство отслеживания, оснащенное контактными зажимами, обеспечивающими крепление инерциального устройства на опорной раме. По меньшей мере один из контактных зажимов содержит два элемента, один из которых закреплен на опорной раме и имеет опорную поверхность, входящую в контакт с опорной поверхностью опорной рамы, а другой закреплен на инерциальном устройстве и имеет опорную поверхность, входящую в контакт с опорной поверхностью инерциального устройства, и которые подвешены относительно друг друга при помощи тела из упруго деформирующегося материала. По меньшей мере один из элементов закреплен при помощи по меньшей мере одного винта. Соответствующие опорные поверхности имеют соответственно центровочный участок и гнездо, в которое заходит указанный центровочный участок посредством посадки, обеспечивающей зазор не более 50 мкм.

Было замечено, что в известных устройствах вставка иногда перемещается относительно инерциального устройства под действием ударов, вибраций или резких движений. Это перемещение создает механические напряжения, которые, даже будучи незначительными, могут снизить эффективность инерциального устройства. Центровочный участок препятствует этому скольжению или во всяком случае его ограничивает.

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания частных неограничивающих вариантов осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Описание представлено со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 показано заявленное инерциальное устройство, вид в перспективе;

на фиг. 2 показана часть этого инерциального устройства, вид в разрезе по плоскости II фиг. 1;

на фиг. 3 показан контактный зажим согласно варианту осуществления, вид в перспективе.

Осуществление изобретения

Показанный на фигурах инерциальный блок в соответствии с изобретением содержит не показанную на фигурах инерциальную систему, установленную в корпусе по существу кубической формы. Корпус и инерциальная система образуют инерциальное устройство 1.

Инерциальная система сама по себе известна и содержит линейные инерциальные датчики и угловые инерциальные датчики, расположенные по осям измерительной системы координат. Линейные инерциальные датчики являются акселерометрами, например, маятникового типа. Угловые датчики являются гироскопами, которые могут быть гиродатчиком угловой скорости или свободным гироскопом. Инерциальная система содержит также блок обработки сигналов, поступающих от инерциальных датчиков.

Корпус инерциального устройства 1 имеет контактные зажимы 10, обеспечивающие крепление инерциального устройства 1 на опорной раме 100. Каждый контактный зажим 10 содержит первый элемент, образованный площадкой 20, ограничивающей отверстие 21, в котором подвешен второй элемент, образованный вставкой, обозначенной общей позицией 40 и соединенной с площадкой через тело 60 из упруго деформирующегося материала.

Отверстие 21 содержит первый конец, обращенный к корпусу инерциального устройства 1, и второй конец, направленный в противоположную сторону, и имеет центральную ось, по существу перпендикулярную к подошве, которой площадка 20 опирается на опорную раму 100. Отверстие 21 имеет первый цилиндрический участок 21.1 большего диаметра со стороны первого конца, второй цилиндрический участок 21.2 меньшего диаметра со стороны второго конца и усеченный конусный участок 21.3, соединяющий между собой цилиндрические участки 21.1, 21.2. Площадка 20 содержит средства своего крепления на опорной раме 100, в данном случае в виде отверстий, обеспечивающих установку крепежных винтов 50, проходящих через отверстия, выполненные в опорной раме 100.

Вставка 40 имеет форму тела вращения с первой концевой стороной 41, опирающейся на поверхность 4 корпуса инерциального устройства 1, и с противоположной ей второй концевой стороной 42. Вставка 40 содержит центровочный участок 43, выступающий от центра первой концевой стороны 41, и ограничивает центральный канал 44, выходящий, с одной стороны, в центр центровочного участка 43 и, с другой стороны, в центр второй концевой стороны 42. В данном случае канал 44 является ступенчатым и содержит главный участок, выходящий в центр центровочного участка 43, и зенкованный вход, выходящий в центр второй концевой стороны 42. Главный участок предназначен для установки стержня винта 70, имеющего головку, заходящую в зенкованный вход, при этом стержень имеет резьбовой концевой участок, выступающий из центровочного участка 43. Резьбовой концевой участок, выступающий из центровочного участка 43, взаимодействует с резьбовым отверстием 2, выходящим через зенкованный вход (гнездо) 3 на поверхность 4 корпуса инерциального устройства 1, и головка винта 70 доступна со второй концевой стороны 42 вставки 40. Центровочный участок 43 заходит гнездо 3 резьбового отверстия 2 посредством скользящей посадки, которая обеспечивает центровку вставки 40 на корпусе инерциального устройства 1 и которая является достаточной, чтобы относительное перемещение вставки и корпуса инерциального устройства 1 не создавало механических напряжений, которые могут привести к снижению эффективности инерциального устройства 1. В данном случае скользящая посадка является посадкой типа H7g6. Центровочный участок 43 не касается дна гнезда 3 и имеет достаточно малую длину для обеспечения короткой центровки.

Вставка 40 имеет общую длину, превышающую длину площадки 20 (длины измерены параллельно центральным осям отверстия 21 и канала 44).

Наружная поверхность вставки 40 является поверхностью тела вращения, которое содержит первый цилиндрический участок 45.1 большего диаметра вблизи первой концевой стороны 41, второй цилиндрический участок 45.2 меньшего диаметра вблизи второй концевой стороны 42, и усеченный конусный участок 45.3, соединяющий между собой цилиндрические участки 45.1, 45.2.

Цилиндрический участок 21.2 расположен напротив цилиндрического участка 45.2, усеченный конусный участок 21.3 расположен напротив усеченного конусного участка 45.3, и цилиндрический участок 21.1 расположен напротив усеченного конусного участка 45.3. Первый цилиндрический участок 45.1 и смежная часть усеченного конусного участка 45.3 выходят за пределы первого конца отверстия 21, выступая от площадки 40. Цилиндрические участки 21.1, 21.2 имеют диаметры, намного превышающие (на несколько миллиметров) диаметры цилиндрических участков 45.1, 45.2.

Таким образом, усеченный конусный участок 21.3 обращен к корпусу инерциального устройства 1 и имеет такой же угол, как и усеченный конусный участок 45.3, который обращен к усеченному конусному участку 21.3 отверстия 21.

В данном случае тело 60 изготовлено из упруго деформирующегося материала и выполнено с возможностью подпружинивать вставку 40, с одной стороны, в боковом направлении в коаксиальное положение относительно отверстия 21 и, с другой стороны, в продольном направлении в положение выступания от площадки 20 к корпусу инерциального устройства 1. Для этого тело 60 имеет кольцевую форму с наружной поверхностью, прилегающей и полностью перекрывающей поверхность отверстия 21, и внутренней поверхностью, прилегающей и полностью перекрывающей наружную поверхность вставки 40. Таким образом, тело 60, выполненное в виде единой детали, имеет: первый кольцевой участок, расположенный между усеченным конусным участком 45.3 и усеченным конусным участком 21.3 и первым цилиндрическим участком 21.1; и второй кольцевой участок, расположенный между вторыми цилиндрическими участками 45.2, 21.2. Второй кольцевой участок содержит вогнутую концевую поверхность с вогнутостью, ориентированной так же, как и вторая концевая сторона 42. В данном случае вогнутая концевая поверхность представляет собой плоскую канавку с поперечным сечением по существу U-образной формы.

Предпочтительно тело 60 выполнено посредством совместного литья на площадке 20 и вставке 40 таким образом, что его наружная поверхность неподвижно соединена за счет сцепления со стенкой отверстия 21 площадки 20, а его внутренняя поверхность неподвижно соединена за счет сцепления с наружной поверхностью вставки 40.

В варианте, как показано на фиг. 3, центровочный участок и гнездо расположены на уровне контакта между опорными поверхностями опорной рамы 100 и площадки 20.

В частности, площадка 20 имеет опорную поверхность 25, опирающуюся на опорную раму 100. Центровочный участок 26, выполненный в виде кольцеобразного обода, выступает от опорной поверхности 25 коаксиально с отверстием 21.

На своей опорной поверхности, входящей в контакт с опорной поверхностью 25, опорная рама 100 содержит углубление, выполненное с возможностью захождения в него центровочного участка 26. Например, углубление имеет форму расточного отверстия, в которое заходит центровочный участок 25 с зазором не более 50 мкм.

В варианте центровочный участок 26 может выступать относительно опорной поверхности опорной рамы 100, и гнездо, предназначенное для размещения указанного центровочного участка, может быть выполнено в площадке 20.

Посадка центровочного участка 26 опорной рамы в гнездо площадки может быть плотной или скользящей, допускающей зазор в 50 мкм.

Разумеется, изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления и охватывает любую версию, входящую в объем защиты изобретения, определенный формулой изобретения.

В частности, вставка может иметь другую форму и, в частности, другую наружную форму, и отверстие тоже может иметь другую форму.

Тело 60 может иметь формы, отличные от описанной, и, например, может не полностью перекрывать стенку отверстия и/или наружную поверхность вставки.

Тело 60 может быть выполнено из нескольких деталей, например, из нескольких отдельных угловых сегментов.

Винты могут завинчиваться в площадку и/или вставку.

Диаметр первого цилиндрического участка 45.1 может быть меньше диаметра второго цилиндрического участка 21.2.

Центровочный участок может быть образован первым цилиндрическим участком 45.1.

Центровочный участок 43 может выступать от опорной поверхности инерциального устройства 1, и гнездо, предназначенное для размещения указанного центровочного участка, может быть выполнено во вставке 40.

Посадка центровочного участка 43 в гнездо 3 может быть плотной или скользящей, допускающей зазор в 50 мкм.

Центровочный участок 43 может быть смещен относительно канала 44.

Изобретение относится к области инерциального измерения и, в частности, но не исключительно, к области инерциальной навигации. Инерциальный блок содержит инерциальное устройство (1) отслеживания, оснащенное контактными зажимами (10), обеспечивающими крепление инерциального устройства на опорной раме (100). При этом, по меньшей мере, один из контактных зажимов (10) содержит два элемента, один из которых закреплен на опорной раме и имеет опорную поверхность, входящую в контакт с опорной поверхностью опорной рамы, а другой закреплен на инерциальном устройстве и имеет опорную поверхность, входящую в контакт с опорной поверхностью инерциального устройства, и которые подвешены относительно друг друга при помощи тела из упруго деформирующегося материала. При этом, по меньшей мере, один из элементов закреплен при помощи по меньшей мере одного винта, и соответствующие опорные поверхности имеют соответственно центровочный участок (43) и гнездо (3), в которое заходит указанный центровочный участок посредством посадки, обеспечивающей зазор не более 50 мкм. Технический результат - повышение эффективности работы инерциального устройства за счет демпфирования воздействий различного характера. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Инерциальный блок, содержащий инерциальное устройство (1) отслеживания, оснащенное контактными зажимами (10), обеспечивающими крепление инерциального устройства на опорной раме (100), при этом по меньшей мере один из контактных зажимов (10) содержит два элемента, один из которых закреплен на опорной раме и имеет опорную поверхность, входящую в контакт с опорной поверхностью опорной рамы, а другой закреплен на инерциальном устройстве и имеет опорную поверхность, входящую в контакт с опорной поверхностью инерциального устройства, при этом эти два элемента подвешены относительно друг друга при помощи тела из упруго деформирующегося материала, при этом по меньшей мере один из элементов закреплен при помощи по меньшей мере одного винта, и соответствующие опорные поверхности имеют соответственно центровочный участок (43) и гнездо (3), в которое заходит указанный центровочный участок посредством посадки, обеспечивающей зазор не более 50 мкм.

2. Инерциальный блок по п. 1, в котором один из элементов является площадкой (20), содержащей средства своего крепления на опорной раме и ограничивающей отверстие (21), а другой из элементов является вставкой (40), удерживаемой в подвешенном положении в отверстии при помощи тела (60) из упруго деформирующегося материала, при этом вставка (40) имеет первую концевую сторону (41), которая образует опорную поверхность, входящую в контакт с опорной поверхностью инерциального устройства (1) и ограничивающую канал (44), в который заходит винт (70), имеющий резьбовой участок, выступающий от первой концевой стороны, заходя в резьбовое отверстие (2) инерциального устройства (1).

3. Инерциальный блок по п. 2, в котором центровочный участок (43) выступает от первой концевой стороны (41).

4. Инерциальный блок по п. 2 или 3, в котором центровочный участок (43) является коаксиальным относительно канала (44).

5. Инерциальный блок по любому из пп. 2-4, в котором площадка (20) имеет подошву для опоры на опорную раму (100).

6. Инерциальный блок по любому из пп. 2-5, в котором отверстие (21) содержит усеченный конусный участок (21.3), обращенный к инерциальному устройству (1), а вставка (40) содержит усеченный конусный участок (45.3) наружной поверхности, обращенный к усеченному конусному участку (21.3) отверстия (21), при этом кольцевой участок тела (60) из упруго деформирующегося материала расположен между усеченным конусным участком (21.3) отверстия (21) и усеченным конусным участком (45.3) наружной поверхности вставки (40).

7. Инерциальный блок по п. 6, в котором вставка (40) содержит вблизи второй концевой стороны (42) цилиндрический участок (45.2) наружной поверхности напротив цилиндрического участка (21.2) отверстия (21), при этом тело (60) из упруго деформирующегося материала содержит между цилиндрическим участком (45.2) наружной поверхности вставки (40) и цилиндрическим участком (21.2) отверстия (21) вогнутую кольцевую часть с вогнутостью, ориентированной так же, как и вторая концевая сторона (42).

8. Инерциальный блок по п. 7, в котором вставка (40) содержит вблизи первой концевой стороны (41) цилиндрический участок (45.1) наружной поверхности, выступающий от площадки (20).

9. Инерциальный блок по любому из пп. 2-8, в котором тело (60) из упруго деформирующегося материала имеет кольцевую форму с наружной поверхностью, неподвижно соединенной с отверстием (21) площадки (20), и внутренней поверхностью, неподвижно соединенной с наружной поверхностью вставки (40).

10. Инерциальный блок по любому из пп. 2-9, в котором центровочный участок (43) выступает от опорной поверхности инерциального устройства (1), а гнездо выполнено во вставке (40).

11. Инерциальный блок по п. 1 или 2, в котором центровочный участок и гнездо расположены на уровне контакта между опорными поверхностями опорной рамы и соответствующего элемента.

12. Инерциальный блок по любому из пп. 1-11, в котором скользящая посадка является посадкой H7g6.

13. Инерциальный блок по любому из пп. 1-12, в котором центровочный участок выполнен с возможностью обеспечения короткой центровки.