×
27.10.2015
216.013.8aa3

БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к системам регулирования температуры и может быть использовано в инерциальных микромеханических навигационных системах на основе датчиков ускорения и угловой скорости. Блок стабилизации температуры инерциальной навигационной системы содержит микромеханическую инерциальную навигационную систему, электровентилятор, электронагреватель блока стабилизации температуры теплоносителя, датчик температуры, автоматический регулятор температуры. Датчик температуры и осушитель воздуха помещены в герметичном кожухе, содержащем минимальный объем воздуха, который через переходную плиту жестко связан с негерметичным кожухом, оснащенным радиатором, и который в свою очередь соединен с шаговым двигателем калибровки, размещенным на корпусе самодвижущейся платформы робототехнического комплекса. Электронагреватель блока стабилизации температуры теплоносителя и электровентилятор установлены внутри негерметичного кожуха. Автоматический регулятор температуры выполнен в виде блока управления, который включает в себя микроконтроллер, выполняющий программу стабилизации температуры и управляющий работой подсистем калибровки и стабилизации температуры. Технический результат - повышение точности навигационных определений. 2 ил.
Основные результаты: Блок стабилизации температуры инерциальной навигационной системы, содержащий объект стабилизации температуры, электровентилятор, электронагреватель блока стабилизации температуры теплоносителя, датчик температуры, автоматический регулятор температуры, отличающийся тем, что объект стабилизации температуры - микромеханическая инерциальная навигационная система, выполненная на основе MEMS-датчиков ускорения и угловой скорости, датчик температуры и осушитель воздуха помещены в герметичном кожухе, содержащем минимальный объем воздуха, который через переходную плиту жестко связан с негерметичным кожухом, оснащенным радиатором, и который в свою очередь соединен с шаговым двигателем калибровки, размещенным на корпусе самодвижущейся платформы робототехнического комплекса, электронагреватель блока стабилизации температуры теплоносителя, в качестве которого используется термоэлектрический преобразователь в виде элемента Пельтье, и электровентилятор установлены внутри негерметичного кожуха, автоматический регулятор температуры выполнен в виде блока управления, который включает в себя микроконтроллер, выполняющий программу стабилизации температуры и управляющий работой подсистем калибровки и стабилизации температуры, микроконтроллер связан через устройство согласования интерфейса с бортовой ЭВМ робототехнического комплекса.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к системам регулирования температуры и может быть использовано в инерциальных микромеханических навигационных системах на основе датчиков ускорения и угловой скорости.

Известен способ термостатирования гироскопа в проточном термостате. Система термостатирования, функционирующая по данному принципу (патент RU № 2282146 С1, МПК G01C 19/00, G05D 23/00, опубл. 20.08.2006. Бюл. № 23), принята за прототип. Изобретение относится к системам регулирования температуры и может быть использовано в гироскопическом приборостроении для повышения точности термостабилизации чувствительных элементов. Сущность изобретения: непрерывно подогревают термодатчик системы термостатирования теплоносителя постоянной мощностью, определяемой при настройке из условия, чтобы температура термодатчика изменялась при изменении расхода на такую же величину, что и температура чувствительного элемента. Ввиду подогрева температура термодатчика становится зависимой от интенсивности обдува, что позволяет системе термостабилизации за счет изменения температуры теплоносителя поддерживать температуру гироскопического чувствительного элемента постоянной при изменении расхода.

Система состоит из гироскопа, установленного в карданов подвес и выделяющего тепловую мощность, внутреннего кольца карданова подвеса с металлическими экранами, наружного кольца карданова подвеса с металлическими экранами, электроветилятора, электронагревателя системы термостабилизации теплоносителя, термодатчика системы термостабилизации с введенным в него постоянным подогревом, автоматического регулятора температуры.

Недостатками прототипа являются:

- недостаточная точность стабилизации температуры;

- необходимость проведения большого объема регулировочных работ и натурных испытаний;

- наличие достаточно высокого уровня конденсации влаги;

- неэффективная система управления системой термостабилизации;

- отсутствие возможности прямого отвода тепла или прямого обогрева прибора.

Предлагаемым изобретением решается задача по точности работы инерциальной навигационной системы в реальных условиях эксплуатации.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании блока стабилизации температуры инерциальной навигационной системы, устанавливаемого на самодвижущейся платформе робототехнического комплекса и обладающего высокой степенью стабильности поддержания температуры окружающей среды в рабочей зоне, что позволяет поддерживать высокую точность навигационных определений.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом блоке стабилизации температуры инерциальной навигационной системы, содержащем объект стабилизации температуры, электровентилятор, электронагреватель блока стабилизации температуры теплоносителя, датчик температуры, автоматический регулятор температуры, новым является то, что объект стабилизации температуры - микромеханическая инерциальная навигационная система, выполненная на основе MEMS-датчиков ускорения и угловой скорости, датчик температуры и осушитель воздуха помещены в герметичном кожухе, содержащем минимальный объем воздуха, который через переходную плиту жестко связан с негерметичным кожухом, оснащенным радиатором, и который в свою очередь соединен с шаговым двигателем калибровки, размещенным на корпусе самодвижущейся платформы робототехнического комплекса, электронагреватель блока стабилизации температуры теплоносителя, в качестве которого используется термоэлектрический преобразователь в виде элемента Пельтье, и электровентилятор установлены внутри негерметичного кожуха, автоматический регулятор температуры выполнен в виде блока управления, который включает в себя микроконтроллер, выполняющий программу стабилизации температуры и управляющий работой подсистем калибровки и стабилизации температуры, микроконтроллер связан через устройство согласования интерфейса с бортовой ЭВМ робототехнического комплекса.

Размещение микромеханической инерциальной навигационной системы, датчика температуры и осушителя воздуха в герметичном кожухе, содержащем минимальный объем воздуха, позволяет с наименьшими затратами стабилизировать воздушный температурный режим.

Выполнение связи герметичного кожуха с негерметичным через переходную плиту позволяет осуществить тепловой обмен между блоком MEMS-датчиков и элементом Пельтье.

Оснащение негерметичного кожуха радиатором позволяет отводить тепловую энергию с элемента Пельтье в окружающую среду.

Соединение негерметичного кожуха с шаговым двигателем калибровки позволяет выполнять первичную калибровку MEMS-датчиков.

Размещение шагового двигателя на корпусе самодвижущейся платформы робототехнического комплекса позволяет:

- при размещении в наиболее удобном месте оптимизировать конструкцию в целом;

- использовать шаговый двигатель как базовый элемент для установки микромеханической инерциальной навигационной системы.

Использование в качестве электронагревателя блока стабилизации температуры теплоносителя элемента Пельтье позволяет:

- легко реализовать прямой отвод тепловой энергии или прямой обогрев системы без применения движущихся частей;

- обеспечить компактность и бесшумность работы электронагревателя;

- обеспечить как охлаждение, так и нагревание теплоносителя.

Установка электровентилятора внутри негерметичного кожуха позволяет обеспечить обдув радиатора потоком воздуха.

Выполнение автоматического регулятора температуры в виде блока управления на базе микроконтроллера позволяет:

- выполнить программу стабилизации температуры в зоне размещения блока MEMS-датчиков;

- управлять работой подсистемы калибровки;

- управлять работой подсистемы стабилизации температуры.

Реализация связи микроконтроллера через устройство согласования интерфейса с бортовой ЭВМ робототехнического комплекса позволяет:

- получать данные об уровне температуры теплоносителя;

- управлять работой микроконтроллера;

- передавать в бортовую ЭВМ данные о состоянии системы навигации.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, неизвестны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема блока стабилизации температуры инерциальной навигационной системы; на фиг. 2 - структурная схема блока управления.

Блок стабилизации температуры инерциальной навигационной системы содержит блок MEMS-датчиков 1, датчик температуры 2 и осушитель воздуха 3, которые помещены в герметичном кожухе 4, который через переходную плиту 5 жестко связан с негерметичным кожухом 6, оснащенным радиатором 7, и который в свою очередь соединен с шаговым двигателем калибровки 8, размещенным на корпусе 9 самодвижущейся платформы робототехнического комплекса. Внутри негерметичного кожуха установлены электронагреватель блока стабилизации температуры теплоносителя в виде элемента Пельтье 10 и электровентилятор 11. Блок управления 12 включает в себя микроконтроллер 13, который связан с подсистемами калибровки 14 и стабилизации температуры 15, датчиком температуры 2 и - через устройство согласования интерфейса 16 с бортовой ЭВМ 17 робототехнического комплекса. Микроконтроллер 13 связан с шаговым двигателем 8 через драйвер шагового двигателя 18, а с элементом Пельтье 10 и электроветилятором 11 - через схему контроля направления и величины тока 19.

Блок стабилизации температуры инерциальной навигационной системы функционирует следующим образом.

В робототехническом комплексе, размещенном на самодвижущейся платформе, используется микромеханическая инерциальная навигационная система на базе блока MEMS-датчиков 1. Данная система, будучи оснащенной собственным вычислительным модулем, позволяет решать задачу позиционирования робототехнического комплекса в пространстве, в том числе и в условиях ограничения или отсутствия сигналов навигационных систем GPS/Глонасс.

Но при вычислении углов Эйлера (крен, тангаж, курс) точность не всегда бывает удовлетворительной. Заявленная скорость ухода нуля блока MEMS-датчиков 1 инерциальной навигационной системы составляет 2,5 градуса в секунду и с ростом температуры увеличивается. Причем с изменением окружающей температуры меняется масштабный коэффициент выходного сигнала, т.е. появляется нелинейность показаний. Установление характера этой нелинейности требует большого объема регулировочных работ и натурных испытаний и является трудоемкой задачей.

Несмотря на то что заявленная рабочая температура находится в диапазоне от минус 40°С до +85°С, на практике система неработоспособна, так как не принято никаких мер для стабилизации ее температуры. Одной из мер повышения точности микромеханической инерциальной навигационной системы является стабилизация температуры и удержание ее постоянной с минимальными колебаниями. Практически следует считать целесообразным стабилизацию с точностью ±0,5°С температуры +20°С для летних условий и минус 5°С для зимних условий. Выбор температуры +20°С обусловлен тем, что данная температура является стандартной для производства MEMS-датчиков и при этой температуре их параметры наиболее стабильны. Выбор температуры минус 5°С обусловлен тем, что данная температура ниже точки росы при нормальном атмосферном давлении для сухого воздуха, что позволяет избежать конденсации влаги. Наличие двух точек стабилизации требует дополнительной калибровки системы.

Важным моментом является выбор электронагревателя блока стабилизации температуры. Наиболее рациональным является использование в качестве устройства нагрева/охлаждения элемента Пельтье 10, который является термоэлектрическим преобразователем, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье - возникновении разности температур при протекании электрического тока. Данные элементы позволяют легко реализовать прямой отвод тепла или прямой обогрев прибора. Они компактны и бесшумны в работе.

Блок MEMS-датчиков 1 помещен в герметичный объем, образованный герметичным кожухом 4, содержащим минимальный объем воздуха, осушаемый осушителем 3, содержащим технический силикагель, и переходной плитой 5, являющейся тепловым мостом между блоком MEMS-датчиков 1 и элементом Пельтье 10. Тепловая энергия с элемента Пельтье 10 отводится в окружающую среду путем теплопередачи конвекцией в результате обдува радиатора 7 потоком воздуха от электровентилятора 11.

Для проведения первичной калибровки блока MEMS-датчиков 1 путем поворота на фиксированный угол с известной величиной угла и заданной угловой скоростью служит шаговый двигатель 8, вращающий блок стабилизации температуры. Шаговый двигатель 8 является базовым элементом конструкции и служит для крепления к корпусу 9 самодвижущейся платформы робототехнического комплекса.

Блок управления 12 предназначен для обработки сигналов с датчика температуры 2 и формирования управляющих сигналов. Блок управления 12 включает в себя микроконтроллер 13, выполняющий программу стабилизации температуры и управляющий работой подсистемы калибровки 14 и подсистемы стабилизации температуры 15. Подсистема калибровки 14 включает в себя шаговый двигатель 8, управляемый драйвером шагового двигателя 18. Команды управления драйвером шагового двигателя 18 формируются микроконтроллером 13 в процессе выполнения цикла калибровки. Подсистема стабилизации температуры 15 включает в себя датчик температуры 2, размещаемый в герметичном кожухе 4 на переходной плите 5 в непосредственной близости от блока MEMS-датчиков 1, схему контроля направления и величины тока 19, управляющую током, подаваемым на элемент Пельтье 10, и электровентилятор 11, предназначенный для повышения эффективности теплоотвода. Для управления работой микроконтроллера 13, а также для передачи информации о состоянии системы в бортовую ЭВМ 17 робототехнического комплекса служит устройство согласования интерфейса 16.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача по достижению технического результата, заключающегося в создании блока стабилизации температуры инерциальной навигационной системы, устанавливаемого на самодвижущейся платформе робототехнического комплекса и обладающего высокой степенью стабильности поддержания температуры окружающей среды в рабочей зоне, что позволяет поддерживать высокую точность навигационных определений.

Блок стабилизации температуры инерциальной навигационной системы, содержащий объект стабилизации температуры, электровентилятор, электронагреватель блока стабилизации температуры теплоносителя, датчик температуры, автоматический регулятор температуры, отличающийся тем, что объект стабилизации температуры - микромеханическая инерциальная навигационная система, выполненная на основе MEMS-датчиков ускорения и угловой скорости, датчик температуры и осушитель воздуха помещены в герметичном кожухе, содержащем минимальный объем воздуха, который через переходную плиту жестко связан с негерметичным кожухом, оснащенным радиатором, и который в свою очередь соединен с шаговым двигателем калибровки, размещенным на корпусе самодвижущейся платформы робототехнического комплекса, электронагреватель блока стабилизации температуры теплоносителя, в качестве которого используется термоэлектрический преобразователь в виде элемента Пельтье, и электровентилятор установлены внутри негерметичного кожуха, автоматический регулятор температуры выполнен в виде блока управления, который включает в себя микроконтроллер, выполняющий программу стабилизации температуры и управляющий работой подсистем калибровки и стабилизации температуры, микроконтроллер связан через устройство согласования интерфейса с бортовой ЭВМ робототехнического комплекса.
БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 314 items.
10.01.2013
№216.012.18f2

Способ термической обработки бойков и тяжелонагруженных штампов

Изобретение относится к области машиностроения. Для повышения стойкости ударного инструмента в виде бойков и штампов, испытывающих при работе большие ударные нагрузки, сначала проводят подогрев инструмента в печи до температуры 500-550°С, затем до 800-850°С в соляной ванне. Окончательный нагрев...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471878
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a5c

Кронштейн для установки панельного компьютера на подвижном объекте

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для крепления средств вычислительной техники, преимущественно панельных компьютеров, устанавливаемым на подвижных объектах. Кронштейн для установки панельного компьютера на подвижном объекте содержит стойку, выполненную в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472240
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d7b

Унитарный боеприпас для гладкоствольного оружия

Изобретение относится к боеприпасам для гладкоствольного оружия. Унитарный боеприпас для гладкоствольного оружия, содержащий гильзу с метательным зарядом и капсюлем-воспламенителем в камере сгорания, снаряд со стабилизатором, удерживаемый в гильзе через разъемное соединение стабилизатора с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473041
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20a4

Автоматическое стрелковое оружие

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в автоматическом стрелковом оружии. Автоматическое стрелковое оружие содержит ствол, казенник с боевыми упорами, ствольную коробку с направляющими для затворной рамы, затворную раму, затвор с боевыми упорами и поперечным выступом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473857
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2329

Функциональный комплект установочных средств

Изобретение относится к устройствам для хранения и транспортирования изделий и оборудования, входящего в состав подвижного комплекса топогеодезической привязки и навигации или в иную военную технику. Функциональный комплект установочных средств подвижного комплекса топогеодезической привязки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474503
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.25b2

Стол для размещения аппаратных средств в подвижном объекте

Изобретение относится к военной и специальной технике и может быть использовано в подвижных пунктах управления и информационно-технического обеспечения комплексов вооружений, и направлено на обеспечение большей надежности и безопасности при пользовании данным столом. Стол состоит из связанных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475170
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.27c0

Способ контроля электрических параметров системы вооружений и автоматизированный комплекс для его осуществления

Группа изобретений относится к оборонной технике и, в частности, к комплексным средствам контроля электрических параметров управляемых зенитных ракет и пусковых устройств. Автоматизированный комплекс контроля электрических параметров системы вооружений состоит из комплекта раздельных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475696
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c0f

Спусковой механизм автоматического оружия

Изобретение относится к оружейной технике и может быть использовано в спусковых механизмах оружия. Спусковой механизм автоматического оружия содержит спусковой крючок, разобщитель, шептало, пружину спускового крючка, пружину разобщителя, пружину шептала. Разобщитель имеет два плеча и установлен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476806
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2db4

Контрольно-проверочная машина

Изобретение относится к военной и специальной технике и может быть использовано в подвижных контрольных пунктах, размещенных на базе шасси транспортных средств и предназначенных для проведения контроля, диагностики и технического обслуживания сложных технических систем. Контрольно-проверочная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477231
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e82

Огнестрельное оружие с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выброса гильзы

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в стрелковом оружии с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выбрасывания гильзы. Огнестрельное оружие с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выброса гильзы содержит ствол, ствольную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477437
Дата охранного документа: 10.03.2013
Showing 1-10 of 265 items.
10.01.2013
№216.012.18f2

Способ термической обработки бойков и тяжелонагруженных штампов

Изобретение относится к области машиностроения. Для повышения стойкости ударного инструмента в виде бойков и штампов, испытывающих при работе большие ударные нагрузки, сначала проводят подогрев инструмента в печи до температуры 500-550°С, затем до 800-850°С в соляной ванне. Окончательный нагрев...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471878
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.1a5c

Кронштейн для установки панельного компьютера на подвижном объекте

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для крепления средств вычислительной техники, преимущественно панельных компьютеров, устанавливаемым на подвижных объектах. Кронштейн для установки панельного компьютера на подвижном объекте содержит стойку, выполненную в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472240
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d7b

Унитарный боеприпас для гладкоствольного оружия

Изобретение относится к боеприпасам для гладкоствольного оружия. Унитарный боеприпас для гладкоствольного оружия, содержащий гильзу с метательным зарядом и капсюлем-воспламенителем в камере сгорания, снаряд со стабилизатором, удерживаемый в гильзе через разъемное соединение стабилизатора с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473041
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20a4

Автоматическое стрелковое оружие

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в автоматическом стрелковом оружии. Автоматическое стрелковое оружие содержит ствол, казенник с боевыми упорами, ствольную коробку с направляющими для затворной рамы, затворную раму, затвор с боевыми упорами и поперечным выступом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473857
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2329

Функциональный комплект установочных средств

Изобретение относится к устройствам для хранения и транспортирования изделий и оборудования, входящего в состав подвижного комплекса топогеодезической привязки и навигации или в иную военную технику. Функциональный комплект установочных средств подвижного комплекса топогеодезической привязки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474503
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.25b2

Стол для размещения аппаратных средств в подвижном объекте

Изобретение относится к военной и специальной технике и может быть использовано в подвижных пунктах управления и информационно-технического обеспечения комплексов вооружений, и направлено на обеспечение большей надежности и безопасности при пользовании данным столом. Стол состоит из связанных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475170
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.27c0

Способ контроля электрических параметров системы вооружений и автоматизированный комплекс для его осуществления

Группа изобретений относится к оборонной технике и, в частности, к комплексным средствам контроля электрических параметров управляемых зенитных ракет и пусковых устройств. Автоматизированный комплекс контроля электрических параметров системы вооружений состоит из комплекта раздельных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475696
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2c0f

Спусковой механизм автоматического оружия

Изобретение относится к оружейной технике и может быть использовано в спусковых механизмах оружия. Спусковой механизм автоматического оружия содержит спусковой крючок, разобщитель, шептало, пружину спускового крючка, пружину разобщителя, пружину шептала. Разобщитель имеет два плеча и установлен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476806
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2db4

Контрольно-проверочная машина

Изобретение относится к военной и специальной технике и может быть использовано в подвижных контрольных пунктах, размещенных на базе шасси транспортных средств и предназначенных для проведения контроля, диагностики и технического обслуживания сложных технических систем. Контрольно-проверочная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477231
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e82

Огнестрельное оружие с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выброса гильзы

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано в стрелковом оружии с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выбрасывания гильзы. Огнестрельное оружие с устройством для выбора правостороннего или левостороннего выброса гильзы содержит ствол, ствольную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477437
Дата охранного документа: 10.03.2013
+ добавить свой РИД