發(fā)布時間：2020-09-14 10:34

　　 旋轉(zhuǎn)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是旋轉(zhuǎn)調(diào)制補償技術(shù)應(yīng)用于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)而發(fā)展形成的,它可以在系統(tǒng)成本增加有限的情況下大幅度地提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度。在結(jié)構(gòu)層面,旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)相較捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)多了一個旋轉(zhuǎn)機構(gòu),結(jié)構(gòu)會相應(yīng)地動剛度變差,環(huán)境動態(tài)適應(yīng)能力降低,不適應(yīng)慣導(dǎo)系統(tǒng)小型化輕量化的發(fā)展趨勢。模態(tài)分析是處理振動問題的重要手段,圍繞其開展的各種動態(tài)設(shè)計理論是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要基礎(chǔ)。在單軸旋轉(zhuǎn)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中進行振動模態(tài)分析,有助于了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的振動特性和可能的變形方式,判斷結(jié)構(gòu)的性能缺陷和振動風險,并可以進一步開展優(yōu)化設(shè)計,探尋最佳設(shè)計方案,以最大可能地實現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)適應(yīng)能力的優(yōu)化、滿足小型化輕量化設(shè)計的需求。單軸旋轉(zhuǎn)式激光陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)是雙滾動軸承支承的旋轉(zhuǎn)機械,連接狀態(tài)復(fù)雜,結(jié)構(gòu)中存在的非線性因素相互耦合,模態(tài)特性復(fù)雜,仿真建模難度大。本文基于模態(tài)理論、轉(zhuǎn)子動力學理論,探討單軸旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)一階模態(tài)的高精度、高效率模態(tài)仿真方法,為后續(xù)圍繞模態(tài)特性開展優(yōu)化設(shè)計和動態(tài)設(shè)計奠定了堅實基礎(chǔ)。首先設(shè)計系統(tǒng)整機的模態(tài)試驗,將獲取的系統(tǒng)模態(tài)試驗值作為模態(tài)仿真結(jié)果正確性的評判標桿。其次,根據(jù)單軸旋轉(zhuǎn)式激光陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點,探討單軸旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)有限元模型創(chuàng)建的難點,并對模態(tài)仿真的誤差進行了探討,確定了需要重點探究的方向。然后,開展單軸旋轉(zhuǎn)式激光陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)一階模態(tài)的高可信度、高效率的模態(tài)仿真研究。通過三種仿真方案的對比,將研究對象從支撐結(jié)構(gòu)部分逐步延展到滾動軸承和旋轉(zhuǎn)部件上。并就結(jié)構(gòu)合理等效簡化、軸承的等效建模方法、如何合理引入轉(zhuǎn)子動力學以表征旋轉(zhuǎn)力學行為、如何保證邊界條件接近真實情況以及軸承剛度非線性的影響等五個方面的內(nèi)容進行了探究。最終確定的彈性元件模擬軸承的轉(zhuǎn)子動力學仿真方案的仿真結(jié)果與試驗值十分靠近,偏差小于3Hz,符合度優(yōu)于90%。最后根據(jù)高可信度的模態(tài)仿真分析結(jié)果研究單軸旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的模態(tài)特性。對系統(tǒng)進行部件分解,分別對支撐結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)部件進行部件級模態(tài)仿真計算,了解各組部件的固有剛度特性,同時對兩者的耦合關(guān)系進行分析。據(jù)此辨識出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),,并明確了未來單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向。
【學位單位】：中國艦船研究院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN96
【部分圖文】：

圖 1-1 旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)工作原理圖題背景和意義式慣導(dǎo)系統(tǒng)一經(jīng)問世，以其低成本、易實現(xiàn)、高精度、高可靠性的特導(dǎo)航技術(shù)研究機構(gòu)的關(guān)注和青睞。目前，旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)先后發(fā)展形成三軸的三種方案。作為國內(nèi)主要的慣性導(dǎo)航技術(shù)研究所，我所也逐步系統(tǒng)的研制工作，研制開發(fā)了多款單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)和雙軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系式慣導(dǎo)系統(tǒng)的研制需要不斷研究和解決諸多技術(shù)難點和重點。旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)系統(tǒng)面臨著一些共性技術(shù)難點，如慣性儀表技術(shù)、慣性器件標定與始對準技術(shù)以及姿態(tài)更新技術(shù)等是。另一方面，旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)又有系統(tǒng)，原理上和結(jié)構(gòu)上具有一些新的特點，有其特有的技術(shù)重點和技面，旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)面臨的技術(shù)難題可以概括為以下兩點[11]：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一階模態(tài)的高可信度、高效率仿國內(nèi)外研究現(xiàn)狀perry 公司提出利用激光陀螺研制長時航海制了單軸旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)[3]，并進行了相案來補償激光陀螺的漂移。由于磁鏡偏頻技術(shù)，成功研制了機抖激光陀螺單軸旋轉(zhuǎn)Mod3C 單軸旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)航系統(tǒng)，隨后又在 M軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)。這兩種型號的產(chǎn)品性能優(yōu)旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)[4]。

3 MK49 雙軸旋轉(zhuǎn)式激光陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)過程中用到光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。20務(wù)，并于 2004 年初完成測試和研制，2009 年第一套正式裝船的能夠抵消慣性器件所有相關(guān)誤差

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 孫楓;孫偉;;旋轉(zhuǎn)自動補償捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù)研究[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2010年01期

2 翁海娜;陸全聰;黃昆;張宇飛;楊功流;;旋轉(zhuǎn)式光學陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方案設(shè)計[J];中國慣性技術(shù)學報;2009年01期

3 謝濤,劉品寬,陳在禮;轉(zhuǎn)臺軸系軸承剛度矩陣的理論推導(dǎo)與數(shù)值計算[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2003年03期

本文編號：2818070