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CN109443335B - 一种用于摆式陀螺寻北仪的新型敏感部 - Google Patents

一种用于摆式陀螺寻北仪的新型敏感部 Download PDF

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CN109443335B CN201811282446.2A CN201811282446A CN109443335B CN 109443335 B CN109443335 B CN 109443335B CN 201811282446 A CN201811282446 A CN 201811282446A CN 109443335 B CN109443335 B CN 109443335B
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刘嘉倬
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Abstract

本发明涉及一种用于摆式陀螺寻北仪的新型敏感部，其主要特征包括陀螺房为球性密封结构，内部充有惰性气体；陀螺电机安装在陀螺房内，配重盘同轴安装在陀螺房下方，陀螺房外围设有屏蔽罩，屏蔽罩上方设有中心杆，中心杆、屏蔽罩通过螺钉与陀螺房固联；敏感部自带储能器件供电，与控制电路板一体设计，其中储能器件环形设置在屏蔽罩外围，控制电路板位于配重盘下方，储能器件、控制电路板外围设有保护罩；敏感部采用无线通信模块实现与陀螺寻北仪的通讯。本发明采用储能器件代替传统的导流丝供电方式，敏感部工作更加稳定，可有效提升陀螺寻北仪的寻北精度。

Description

一种用于摆式陀螺寻北仪的新型敏感部
技术领域
本发明涉及导航技术领域，尤其是一种用于摆式陀螺寻北仪的新型敏感部。
背景技术
摆式陀螺寻北仪是一种精确定向设备。其工作原理为：用一弹性金属丝将一内部装有高速旋转陀螺电机的部件(敏感部)悬挂于固定框架上，陀螺电机产生的进动力矩与吊带扭力矩相平衡，敏感部围绕地球子午面往复进动，通过光电传感装置测量进动的角度，解算出真北方向。
现有摆式陀螺寻北仪的敏感部一般采用几组导流丝供电，各组导流丝的安装状态、对称性及内部应力的差异，容易造成敏感部所受外力矩的改变，对敏感部的工作稳定性会产生影响，最终降低陀螺寻北仪的寻北精度。
现有敏感部陀螺电机的控制电路一般采用与敏感部分离设计，通过导流丝或旁路触点完成陀螺电机的启动、同步和停止控制，中间环节多，结构复杂，容易引起导流丝过流或因旁路触点接触不良造成启动不可靠等问题。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供一种基于自带储能器件馈电、无线通信技术的新型敏感部，该敏感部工作时无需导流丝供电，消除了不稳定的外力矩，能实现更高精度的寻北测量。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的：
一种用于摆式陀螺寻北仪的新型敏感部，其特征在于：包括控制电路板、配重盘、陀螺房、陀螺电机、储能器件、保护罩、无线通信模块、屏蔽罩、充电座、悬挂带压板、中心杆和平面镜，陀螺房为球性密封结构，内部充有惰性气体；陀螺电机安装在陀螺房内，配重盘同轴安装在陀螺房下方，陀螺房及配重盘外围设有屏蔽罩，储能器件环形设置在屏蔽罩外围，控制电路板位于配重盘下方，且位于屏蔽罩外部，储能器件、控制电路板外围设有保护罩；无线通信模块安装在屏蔽罩外侧；
屏蔽罩上方设有中心杆，中心杆和屏蔽罩通过螺钉与陀螺房固联；中心杆为圆柱中空结构，顶部附近粘接有平面镜，中心杆侧壁的中部开有槽口，槽口中装有悬挂带压板，悬挂带压板与中心杆间夹装有悬挂带；中心杆下部设有四个90度均匀分布的锥孔；
中心杆上设有两个对称分布的充电座，充电座与中心杆间有绝缘套隔离；两个充电座上焊接有导线，导线沿中心杆内孔、屏蔽罩外围对称布线并通过保护罩上端的开孔与储能器件相连；储能器件作为供电装置通过导线与控制电路板输入端相连；控制电路板输出端导线从陀螺房底部穿入并与陀螺电机绕组引线相连；无线通信模块通过导线与控制电路板相连。
而且，所述的储能器件可以是但不限于锂电池组、超级电容组等可快速充放电器件。
而且，所述的充电座设置于槽口和锥孔之间。
而且，所述的无线通信模块安装在屏蔽罩外侧壁的上部，且位于保护罩的外侧上方。
本发明的优点和积极效果是：
1、本新型敏感部自带储能器件供电，并与控制电路板一体化设计，免去了敏感部工作过程中通过多根导流丝供电引入的干扰力矩，使敏感部工作更加稳定，系统寻北精度更高。
2、本新型敏感部陀螺房采用球形对称密封结构，并充有惰性气体，可有效减小陀螺电机工作时的温升形变；陀螺房外围设有屏蔽罩，可有效屏蔽外部磁场对陀螺电机的扰动，提高系统工作的稳定性。
3、用于锁紧敏感部的四个锥孔位于敏感部中部，敏感部可采用中空式的径向锁脱机构实现锁紧和松脱，减小锁紧时悬挂带的受力的同时，使系统结构更加紧凑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图中标记为：
(1)控制电路板、(2)配重盘、(3)陀螺房、(4)陀螺电机、(5)储能器件、(6)保护罩、(7)无线通信模块、(8)屏蔽罩、(9)充电座、(10)悬挂带压板、(11)中心杆、(12)平面镜、(13)悬挂带。
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。
一种用于摆式陀螺寻北仪的新型敏感部，包括控制电路板(1)、配重盘(2)、陀螺房(3)、陀螺电机(4)、储能器件(5)、保护罩(6)、无线通信模块(7)、屏蔽罩(8)、充电座(9)、悬挂带压板(10)、中心杆(11)和平面镜(12)。
陀螺房(3)为球性密封结构，内部充有惰性气体。陀螺电机(4)安装在陀螺房(3)内，配重盘(2)同轴安装在陀螺房(3)下方，陀螺房(3)及配重盘外围设有屏蔽罩(8)，储能器件(5)环形设置在屏蔽罩(8)外围，所述储能器件(5)可以是但不限于锂电池组、超级电容组等可快速充放电器件。控制电路板(1)与敏感部一体设计，且控制电路板(1)位于配重盘(2)下方，且位于屏蔽罩外部，储能器件(5)和控制电路板(1)外围设有保护罩(6)。无线通信模块(7)安装在屏蔽罩(8)外侧壁的上部，且位于保护罩的外侧上方，用于与陀螺寻北仪的通讯。
屏蔽罩(8)上方设有中心杆(11)，中心杆(11)、屏蔽罩(8)通过螺钉与陀螺房(3)固联。中心杆(11)为圆柱中空结构，顶部附近粘接有平面镜(12)，用于输出敏感部工作时的摆动角度。中心杆(11)侧壁的中部开有槽口，槽口中装有悬挂带压板(10)，悬挂带压板(10)与中心杆(11)间夹装有悬挂带(13)。中心杆(11)下部设有四个90度均匀分布的锥孔，用于敏感部非工作状态下的锁紧。
中心杆(11)上设有两个对称分布的充电座(9)，充电座设置于槽口和锥孔之间，充电座(9)与中心杆(11)间有绝缘套隔离；两个充电座(9)上焊接有导线，导线沿中心杆(11)内孔、屏蔽罩(8)外围对称布线并通过保护罩(6)上端的开孔与储能器件(5)相连；储能器件(5)作为供电装置通过导线与控制电路板(1)输入端相连；控制电路板(1)输出端导线从陀螺房底部穿入并与陀螺电机(4)绕组引线相连；无线通信模块(7)通过导线与控制电路板(1)相连。因敏感部结构复杂，结构上无法做到绝对对称，装配完成后陀螺敏感轴方向应严格进行静平衡。
本敏感部的工作原理及过程如下：
陀螺寻北仪在非工作状态时，敏感部通过四个90度均匀分布的锥孔处于被锁紧状态，此时外部电源可以通过充电座(9)为储能器件(5)充电；陀螺寻北仪工作时，无线通信模块(7)接收到寻北命令，外部锁脱机构松脱敏感部，敏感部在悬挂带(13)的垂吊下处于自由悬挂状态，储能器件(5)充电停止并为控制电路板(1)和陀螺电机(4)供电；控制电路板(1)驱动陀螺电机(4)启动并监测其运行状态；陀螺电机(4)在陀螺房(3)内高速旋转，敏感部在陀螺效应下围绕北向往复摆动，中心杆(11)顶部的平面镜(12)将敏感部的摆动情况传递给陀螺寻北仪的光电传感装置，用于北向方位的计算；敏感部摆动过程中屏蔽罩(8)可屏蔽外部磁场对敏感部的扰动，配重盘(2)使敏感部的重心位置低于陀螺电机(4)质心，有利于消除摆动时的章动；寻北完成后，无线通信模块(7)接收到停止寻北命令，外部锁脱机构锁紧敏感部，控制电路板(1)控制陀螺电机(4)停转，工作结束。

Claims (2)

1.一种用于摆式陀螺寻北仪的新型敏感部，其特征在于：包括控制电路板、配重盘、陀螺房、陀螺电机、储能器件、保护罩、无线通信模块、屏蔽罩、充电座、悬挂带压板、中心杆和平面镜，陀螺房为球性密封结构，内部充有惰性气体；陀螺电机安装在陀螺房内，配重盘同轴安装在陀螺房下方，陀螺房及配重盘外围设有屏蔽罩，储能器件环形设置在屏蔽罩外围，控制电路板位于配重盘下方，且位于屏蔽罩外部，储能器件、控制电路板外围设有保护罩；无线通信模块安装在屏蔽罩外侧；
屏蔽罩上方设有中心杆，中心杆和屏蔽罩通过螺钉与陀螺房固联；中心杆为圆柱中空结构，顶部附近粘接有平面镜，中心杆侧壁的中部开有槽口，槽口中装有悬挂带压板，悬挂带压板与中心杆间夹装有悬挂带；中心杆下部设有四个90度均匀分布的锥孔，用于敏感部非工作状态下的锁紧；
中心杆上设有两个对称分布的充电座，充电座与中心杆间有绝缘套隔离；两个充电座上焊接有导线，导线沿中心杆内孔、屏蔽罩外围对称布线并通过保护罩上端的开孔与储能器件相连；储能器件作为供电装置通过导线与控制电路板输入端相连；控制电路板输出端导线从陀螺房底部穿入并与陀螺电机绕组引线相连；无线通信模块通过导线与控制电路板相连；
所述的充电座设置于槽口和锥孔之间；
所述的无线通信模块安装在屏蔽罩外侧壁的上部，且位于保护罩的外侧上方。
2.根据权利要求1所述的一种用于摆式陀螺寻北仪的新型敏感部，其特征在于：所述的储能器件包括但不限于锂电池组、超级电容组。
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