Блок инерциальный измерительный

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Климкович Борис Владимирович Староверов Николай Викторович(72) Авторы Климкович Борис Владимирович Староверов Николай Викторович(73) Патентообладатели Климкович Борис Владимирович Староверов Николай Викторович(57) 1. Блок инерциальный измерительный, содержащий основание, выполненное в виде прямоугольной рамки, установленной на плите, гироскопы, акселерометры, платы сервисной электроники, источники постоянного тока, отличающийся тем, что в качестве гироскопов применены одноосные кольцевые лазерные гироскопы с виброприводами, которые установлены на корпусе блока чувствительных элементов, расположенном внутри прямоугольной рамки основания, акселерометры установлены на базовых плоскостях корпуса блока акселерометров, выполненного в виде параллелепипеда, который установлен на амортизаторах во внутренней полости корпуса блока чувствительных элементов. 2. Блок инерциальный измерительный по п. 1, отличающийся тем, что корпус блока чувствительных элементов, расположенный внутри прямоугольной рамки основания, выполнен в виде параллелепипеда и установлен на амортизаторах. 78262011.12.30 Полезная модель относится к навигационным гироскопическим приборам и может найти применение в системах инерциальной навигации. Известен бесплатформенный инерциальный измерительный блок, содержащий основание, гироскопы-акселерометры, установленные на его базовых плоскостях, сервисные электронные блоки, источники постоянного и переменного токов 1. Недостатками известного бесплатформенного инерциального измерительного блока являются его значительные массогабаритные характеристики, а также сложность выставки или определения привязки осей чувствительности гироскопов-акселерометров к основанию блока. Известен бесплатформенный инерциальный измерительный блок, содержащий защитный корпус с двусторонней разводкой выводов микросборок сервисной электроники в плоскости, параллельной плоскости большей торцевой грани основания, с размещенными на других его гранях микромеханическими гироскопами и акселерометрами 2. Недостатком данного бесплатформенного инерциального измерительного блока является одновременное использование гибридной технологии с повышенными технологическими требованиями к изготовлению и эксплуатации основания пирамиды и тонкопленочных элементов, что приводит к ограничению его использования из-за различных диапазонов эксплуатационных требований. Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является бесплатформенный инерциальный измерительный блок, содержащий основание, выполненное в виде параллелепипеда с внутренней полостью и с базовыми плоскостями по его граням и установленное на подложке, микромеханические вибрационные гироскопы-акселерометры,содержащие чувствительные элементы, электроды возбуждения колебаний чувствительных элементов и электроды съема информации, сервисные электронные блоки, источники постоянного и переменного токов 3. Недостатком данного бесплатформенного инерциального измерительного блока является его недостаточно высокая точность измерения угловых скоростей и линейных ускорений из-за применения микромеханических вибрационных гироскопов-акселерометров,и поэтому он не может быть применен для высокоточной навигации. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности измерения угловых скоростей и линейных ускорений блоком для обеспечения высокоточной навигации. Указанный технический результат достигается тем, что в известном бесплатформенном инерциальном измерительном блоке, содержащем основание, выполненное в виде прямоугольной рамки, установленной на плите, гироскопы, акселерометры, платы сервисной электроники, источники постоянного тока, в качестве гироскопов применены одноосные кольцевые лазерные гироскопы с виброприводами, установленные на корпусе блока чувствительных элементов, расположенном внутри прямоугольной рамки основания, акселерометры установлены на базовых плоскостях корпуса блока акселерометров, выполненного в виде параллелепипеда, который установлен на амортизаторах во внутренней полости корпуса блока чувствительных элементов. Корпус блока чувствительных элементов выполнен в виде параллелепипеда и установлен внутри прямоугольной рамки основания на амортизаторах. Кольцевой лазерный гироскоп представляет собой замкнутый оптический контур,внутри которого существуют две бегущие навстречу друг другу световые волны. Наличие механического вращения корпуса кольцевого лазерного гироскопа относительно инерциального пространства приводит к разносу частот двух бегущих навстречу друг другу световых волн, что проявляется в наличии интерференциальных биений в фотоприемнике. Высокая точность измерения углового положения кольцевым лазерным гироскопом по сравнению с микромеханическим достигается за счет высокой стабильности параметров лазерного излучения, слабо зависящего от температуры, давления, влажности. 2 78262011.12.30 Установка блока акселерометров на амортизаторах уменьшает влияние внешних механических вибраций и влияние вибраций гироскопов на показания акселерометров, что повышает точность измерений блока инерциального измерительного. На фиг. 1 представлен блок инерциальный измерительный, общий вид на фиг. 2 - разрез - на фиг. 1 на фиг. 3 представлен блок чувствительных элементов на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3 на фиг. 5 - разрез - на фиг. 4. Блок инерциальный измерительный (фиг. 1, 2) содержит основание 1, выполненное в виде прямоугольной рамки, установленной на плите 2, блок чувствительных элементов 3,расположенный внутри основания 1, источники постоянного тока 4, 5, электронные платы гироскопов 6, 7 и 8, электронную плату акселерометров 9, электронную плату драйверов 10,электронную плату главного контроллера 11, защитный корпус 12. Блок чувствительных элементов 3 (фиг. 3, 4) содержит выполненный в виде параллелепипеда корпус 13, на гранях которого в выемках установлены одноосные кольцевые лазерные гироскопы 14, 15 и 16 с виброприводами, блок акселерометров 17, содержащий корпус 18, выполненный в виде параллелепипеда с базовыми плоскостями по его граням,на которых закреплены акселерометры 19, 20 и 21. Блок акселерометров 17 расположен во внутренней полости 22 корпуса 13 блока чувствительных элементов 3 (фиг. 5), причем корпус 18 блока акселерометров 17 установлен с помощью втулок-амортизаторов 23 на четырех стержнях 24, концы которых зафиксированы во втулках-амортизаторах 25, установленных в корпусе 13 блока чувствительных элементов 3, что обеспечивает двукратное демпфирование блока акселерометров. Блок чувствительных элементов 3 снабжен амортизаторами 26, с помощью которых он закреплен внутри прямоугольной рамки основания 1. Работа блока инерциального измерительного заключается в следующем. Напряжение с источника постоянного тока 4 поступает на источник постоянного тока 5 и на платы 6, 7, 8, 9, 10, 11. Переменное напряжение с платы драйверов 10 поступает на виброприводы кольцевых лазерных гироскопов 14, 15, 16, возбуждая их колебательно-вращательное движение. Сигналы с фотодатчиков кольцевых лазерных гироскопов поступают на платы 6, 7, 8, в которых проводится обработка полученных сигналов и вычисляются угловые положения каждого из трех кольцевых лазерных гироскопов (14, 15, 16). На плате 9 проводится аналогово-цифровое преобразование выходных сигналов с трех акселерометров (19, 20, 21) для передачи полученных значений линейных ускорений в плату главного контроллера 11. На плате главного контроллера 11 проводится математическая обработка полученной информации о линейных ускорениях, угловых положениях и температурах чувствительных элементов (акселерометров и кольцевых лазерных гироскопов). По результатам обработки вычисляется угловое положение блока инерциального измерительного и координаты его положения в одной из систем (-84, Гаусса-Крюгера, СК-42) при его перемещении относительно заданного начального положения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4