一种应用于敏感器件的减振缓冲结构和弹载设备制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于敏感器件的减振缓冲结构和弹载设备，从核心敏感器件级、部件级和系统级的角度进行防护，针对高低频带宽冲击能量，材料上选用高阻抗滤波吸能复合材料，结构上采用多层介质隔振和多元减振结合的系统结构减振方法，提高了高低频冲击能量吸收效果，适合于对敏感器件的防护，冲击力方向从系统级到部件级，再到核心敏感器件级，通过冲击应力波的传入向逐级衰减，最终衰减至满足核心惯性器件的冲击耐受要求。采用局部环氧复合料进行整体灌封加固，提高关键核心器件的整体刚度和强度，对于核心敏感器件的连接用柔性连接，保证核心敏感器件的位移缓冲容错量，避免由于连接刚性太强造成的局部器件冲击下拉扯甚至脱落失效。

A shock absorption and buffer structure and missile borne equipment for sensitive devices

【技术实现步骤摘要】
一种应用于敏感器件的减振缓冲结构和弹载设备
本专利技术属于惯性导航系统领域，具体涉及一种应用于敏感器件的减振缓冲结构和弹载设备。
技术介绍
为了满足制导弹药高精度、小型化和低成本方向发展需求，目前各国大力发展集制导、控制为一体的一体化控制单元，其惯性测量单元(IMU)中的加速度计、陀螺仪等惯性器件大多为机械式，采用空腔或悬臂结构形式，极易受冲击载荷影响，造成器件性能降低甚至失效的可能，为产品最易失效部位。传统的抗冲击方法为施加减震器，该方法对中低频冲击能量有较好衰减效果，但未能对高频冲击应力波进行有效衰减。据数据分析，惯性测量单元的冲击敏感区域为高频10kHz左右，需对高频冲击应力波和冲击能量进行有效的衰减，否则会遭受冲击应力波的二次损伤。同时，传统抗冲击策略仅针对核心器件惯性测量单元展开，未从系统—局部—器件的角度考虑减振缓冲，故抗冲击效果不佳。高过载冲击防护技术至今仍是制约制导弹药的技术瓶颈。
技术实现思路
针对现有技术中的技术问题，本专利技术提供了一种应用于敏感器件的减振缓冲结构和弹载设备，其目的在于解决上述技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以解决：一种应用于敏感器件的减振缓冲结构，包括惯性测量单元壳体和设备壳体，敏感器件设置在所述惯性测量单元壳体内，所述惯性测量单元壳体设置在设备壳体内，其中：敏感器件与所述惯性测量单元壳体之间通过柔性材料连接，且所述惯性测量单元壳体内部灌封有环氧复合料，环氧复合料用于将敏感器件固封在所述惯性测量单元壳体中；所述惯性测量单元壳体与所述设备壳体之间设置有缓冲减振结构，所述缓冲减振结构为灌封在惯性测量单元壳体与设备壳体之间的聚氨酯复合料，或设置在惯性测量单元壳体与设备壳体之间的阻尼垫；所述设备壳体外侧还设置有阻尼垫。进一步地，所述环氧复合料的密度为0.8-1.0g/cm3。进一步地，所述聚氨酯复合料的密度为0.12-0.3g/cm3。进一步地，所述柔性材料为MC尼龙螺钉和MC尼龙螺柱。进一步地，所述惯性测量单元壳体与设备壳体之间的阻尼垫包括MC尼龙垫和蜂窝泡沫铝，且沿冲击的方向，先设置所述MC尼龙垫，再设置所述蜂窝泡沫铝。进一步地，当冲击波谱型为长带宽的冲击谱时，增加MC尼龙垫占惯性测量单元壳体与设备壳体之间的阻尼垫的占比，或选用密度为0.12-0.21g/cm3的聚氨酯复合料；当冲击波谱型为窄带宽的冲击谱时，增加蜂窝泡沫铝占惯性测量单元壳体与设备壳体之间的阻尼垫的占比，或选用密度为0.22-0.3g/cm3的聚氨酯复合料。进一步地，所述设备壳体外侧的阻尼垫包括MC尼龙垫和金属丝减振垫，且沿冲击的方向，先设置所述金属丝减振垫，再设置所述MC尼龙垫。进一步地，当冲击波谱型为长带宽的冲击谱时，增加MC尼龙垫占设备壳体外侧的阻尼垫的占比，或选用密度为0.12-0.21g/cm3的聚氨酯复合料；当冲击波谱型为窄带宽的冲击谱时，增加金属丝减振垫占设备壳体外侧的阻尼垫的占比，或选用密度为0.22-0.3g/cm3的聚氨酯复合料。一种弹载设备，包括弹舱、设置在所述弹舱内的惯性测量单元以及设置在惯性测量单元壳体内的若干敏感器件，所述弹载设备的减振缓冲结构应用所述减振缓冲结构。进一步地，所述敏感器件包括陀螺仪、加速度计和印制板组件。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种应用于敏感器件的减振缓冲结构，敏感器件与惯性测量单元壳体之间通过柔性材料连接，且在惯性测量单元壳体内部灌封有环氧复合料，通过环氧复合料将敏感器件固封；在惯性测量单元壳体与设备壳体之间灌封有聚氨酯复合料，或在惯性测量单元壳体与设备壳体之间设置阻尼垫；设备壳体和与其接触的其他设备之间设置有阻尼垫。即本专利技术从核心敏感器件级、部件级和系统级的角度进行防护，针对高低频带宽冲击能量，材料上选用高阻抗滤波吸能复合材料，结构上采用多层介质隔振和多元减振结合的系统结构减振方法，提高了高低频冲击能量吸收效果，适合于对敏感器件的防护，冲击力方向从系统级到部件级，再到核心敏感器件级，通过冲击应力波的传入向逐级衰减，最终衰减至满足核心惯性器件的冲击耐受要求。采用局部环氧复合料进行整体灌封加固，提高关键核心器件的整体刚度和强度，对于核心敏感器件的连接用柔性连接，保证核心敏感器件的位移缓冲容错量，避免由于连接刚性太强造成的局部器件冲击下拉扯甚至脱落失效，改善内部核心器件的低频段受力状态。在冲击应力波传递过程中，通过层级界面间的应力波反射，阻尼层内应力波折射，阻尼介质对冲击能量吸收转化和耗散，达到衰减冲击能量的目的。MC尼龙垫具有很好的波阻抗和冲击能量吸收率，且成本较低易于加工，可作为理想的非金属减振缓冲材料；蜂窝泡沫铝具有低质、高冲击能衰减系数，是很好的金属减振缓冲材料；灌封料中聚氨酯复合料的密度为0.12-0.3g/cm3，密度较小，吸能缓冲效果好，灌封填充性高，兼具轻质、多孔和能量吸收率高特点，环氧复合料的密度为0.8-1.0g/cm3，为高密度、高强度以及耐腐蚀耐老化，对于局部器件的加固支撑能力强。本专利技术采用高阻尼MC尼龙垫和多孔金属隔振装置(蜂窝泡沫铝)的结合，材料成本低且易于加工安装，尤其适宜于弹药产品低成本要求，推广性强；本专利技术的抗高过载多元减振缓冲结构可根据被设计结构空间的实际尺寸和安装方式进行灵活变化，抗冲击效果方便评估预测，可普遍应用于各类系统级产品的冲击防护，方法适用性强。进一步地，当冲击波谱型为长带宽的冲击谱时，增加MC尼龙垫占惯性测量单元壳体与设备壳体之间的阻尼垫的占比，或选用密度为0.12-0.21g/cm3的聚氨酯复合料，有利于提高系统的总体吸能效率；当冲击波谱型为窄带宽的冲击谱时，增加蜂窝泡沫铝占惯性测量单元壳体与设备壳体之间的阻尼垫的占比，或选用密度为0.22-0.3g/cm3的聚氨酯复合料，有利于提高应力波衰减效果。进一步地，当冲击波谱型为长带宽的冲击谱时，增加MC尼龙垫占设备壳体外侧的阻尼垫的占比，或选用密度为0.12-0.21g/cm3的聚氨酯复合料，有利于提高系统的总体吸能效率；当冲击波谱型为窄带宽的冲击谱时，增加金属丝减振垫占设备壳体外侧的阻尼垫的占比，或选用密度为0.22-0.3g/cm3的聚氨酯复合料，有利于提高应力波衰减效果。本专利技术一种弹载设备，对惯性测量敏感器件进行防护，采用环氧复合灌封料对内部器件灌封，使其为一个固化整体，提高整体强度和刚度，避免了电路元件、印制板等在大冲击作用下产生相对错动。采用高波阻聚氨酯复合灌封料，衰减入射应力波，吸能降低应力波峰值，同时考虑异性介质的波反射界面效应，采用不同材料介质隔振，即采用MC尼龙减振垫和蜂窝泡沫铝的组合方式，根据冲击来向决定加放顺序，使入射冲击波先经蜂窝泡沫铝散射衰减能量后再经MC尼龙减振垫进一步能量耗散衰减。在弹舱段间上下加装阻尼减振垫，并预留缓冲间隙，上下减振垫与惯性测量单元舱段共同形成阻尼简谐振子系统，通过减振材料的冲击变形来延长冲击能量的释放时间，拉低入射冲击载荷峰值。综上，本专利技术的抗高过载减振缓冲结构能达到很好的减振缓冲效果。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于敏感器件的减振缓冲结构，其特征在于：包括惯性测量单元壳体和设备壳体，敏感器件设置在所述惯性测量单元壳体内，所述惯性测量单元壳体设置在设备壳体内，其中：敏感器件与所述惯性测量单元壳体之间通过柔性材料连接，且所述惯性测量单元壳体内部灌封有环氧复合料，环氧复合料用于将敏感器件固封在所述惯性测量单元壳体中；所述惯性测量单元壳体与所述设备壳体之间设置有缓冲减振结构，所述缓冲减振结构为灌封在惯性测量单元壳体与设备壳体之间的聚氨酯复合料，或设置在惯性测量单元壳体与设备壳体之间的阻尼垫；所述设备壳体外侧还设置有阻尼垫。

【技术特征摘要】
1.一种应用于敏感器件的减振缓冲结构，其特征在于：包括惯性测量单元壳体和设备壳体，敏感器件设置在所述惯性测量单元壳体内，所述惯性测量单元壳体设置在设备壳体内，其中：敏感器件与所述惯性测量单元壳体之间通过柔性材料连接，且所述惯性测量单元壳体内部灌封有环氧复合料，环氧复合料用于将敏感器件固封在所述惯性测量单元壳体中；所述惯性测量单元壳体与所述设备壳体之间设置有缓冲减振结构，所述缓冲减振结构为灌封在惯性测量单元壳体与设备壳体之间的聚氨酯复合料，或设置在惯性测量单元壳体与设备壳体之间的阻尼垫；所述设备壳体外侧还设置有阻尼垫。2.根据权利要求1所述的一种应用于敏感器件的减振缓冲结构，其特征在于：所述环氧复合料的密度为0.8-1.0g/cm3。3.根据权利要求1所述的一种应用于敏感器件的减振缓冲结构，其特征在于：所述聚氨酯复合料的密度为0.12-0.3g/cm3。4.根据权利要求1所述的一种应用于敏感器件的减振缓冲结构，其特征在于：所述柔性材料为MC尼龙螺钉和MC尼龙螺柱。5.根据权利要求3所述的一种应用于敏感器件的减振缓冲结构，其特征在于：所述惯性测量单元壳体与设备壳体之间的阻尼垫包括MC尼龙垫和蜂窝泡沫铝，且沿冲击的方向，先设置所述MC尼龙垫，再设置所述蜂窝泡沫铝。6.根据权利要求5所述的一种应用于敏感器件的减振...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎彬，龚荣文，张波，左君龙，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61