【技术实现步骤摘要】
一种确定惯导系统衰减大冲击缓冲装置缓冲间隙的方法
本专利技术涉及惯导系统衰减大冲击缓冲装置
，特别涉及一种确定惯导系统衰减大冲击缓冲装置缓冲间隙的方法。
技术介绍
火炮用惯导系统安装在炮管上，发射炮弹时冲击力很大，远远超过惯导系统的承受范围，因此必须使用能够衰减大冲击的缓冲装置将冲击量级衰减到惯导系统可以承受的范围。考虑到衰减大冲击的要求以及空间体积的限制，已公开专利CN20248550U提供了一种惯导系统衰减大冲击的缓冲装置，其具备冲击响应小、冲击位移空间充分的要求，已经广泛配备于火炮用惯导系统。随着武器装备小型化设计与实施的深入推进，惯导系统衰减大冲击缓冲装置受到的空间体积限制更加严苛，缓冲装置必须开展小型化设计。其中，缓冲间隙是惯导系统衰减大冲击缓冲装置小型化设计的重要参数。若结构设计预留的缓冲间隙小于实际的缓冲间隙，将会导致在发射炮弹过程中惯导系统碰撞缓冲装置，造成惯导系统损坏的严重后果；若结构设计预留的缓冲间隙大于实际的缓冲间隙，将会导致缓冲装置总体尺寸增大，无法满足小型化的要求。因此，确定缓冲装置缓冲间隙是其小型化设计的关键技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决上述技术问题实现确定惯导系统衰减大冲击缓冲装置缓冲间隙的方法。为此，本专利技术技术方案如下：一种确定惯导系统衰减大冲击缓冲装置缓冲间隙的方法，步骤如下：S1、对每个橡胶减振器进行六向刚度阻尼模型构建，并定义橡胶减振器的六向刚度阻尼模型的物理参数，包括其三个线性方向的刚度和阻尼、...
【技术保护点】
1.一种确定惯导系统衰减大冲击缓冲装置缓冲间隙的方法，其特征在于，步骤如下：/nS1、对每个橡胶减振器进行六向刚度阻尼模型构建，并定义橡胶减振器的六向刚度阻尼模型的物理参数，包括其三个线性方向的刚度和阻尼、及三个扭转方向的刚度和阻尼；/nS2、构建惯性坐标系、惯导坐标系以及减振器坐标系，并定义各坐标系之间的关系；/nS3、定义系统物理参数，包括惯导和缓冲装置支架的组合重量，惯导和缓冲装置支架的组合相对于惯导坐标系
【技术特征摘要】
1.一种确定惯导系统衰减大冲击缓冲装置缓冲间隙的方法，其特征在于，步骤如下：
S1、对每个橡胶减振器进行六向刚度阻尼模型构建，并定义橡胶减振器的六向刚度阻尼模型的物理参数，包括其三个线性方向的刚度和阻尼、及三个扭转方向的刚度和阻尼；
S2、构建惯性坐标系、惯导坐标系以及减振器坐标系，并定义各坐标系之间的关系；
S3、定义系统物理参数，包括惯导和缓冲装置支架的组合重量，惯导和缓冲装置支架的组合相对于惯导坐标系的转动惯量，缓冲装置相对于惯导坐标系的阻尼矩阵，以及缓冲装置相对于惯导坐标系的刚度矩阵；定义运动学参数，包括惯导相对缓冲装置底座的位移分量、以及惯导相对缓冲装置底座的旋转角度分量；定义缓冲间隙为惯导在减振器缓冲过程中相对缓冲装置底座的位移；定义外界激励由外界运动输入的各分量组成；
S4、基于步骤S3定义的系统物理参数、系统运动学参数和外界激励，构建缓冲装置的六自由度动力学方程；
S5、根据外界冲击计算得到y向缓冲间隙计算值的最大值和z向缓冲间隙计算值的最大值，进而基于设计裕度，得到第一缓冲间隙设计量Ly和第二缓冲间隙设计量Lz。
2.根据权利要求1所述的确定惯导系统衰减大冲击缓冲装置缓冲间隙的方法，其特征在于，步骤S1的具体实施步骤为：
S101、以单个橡胶减振器的重心为原点，将橡胶减振器底座的前端面的法线方向定义为前向轴方向，将橡胶减振器底座的右端面的法线方向定义为右向轴方向，将橡胶减振器的顶面的法线方向定义为天向轴方向；则第n个橡胶减振器坐标系的三个轴分别为：前向轴JnRn、右向轴JnPn和天向轴JnSn，n＝1,2,3,4；
S102、定义橡胶减振器的六向刚度阻尼模型的三个线性方向的刚度分别为右向刚度kpn、前向刚度krn和朝上刚度ksn；三个线性方向的阻尼分别为右向阻尼cpn、前向阻尼crn和朝上阻尼csn；三个扭转方向的刚度分别为右旋刚度kλn、前旋刚度kξn和上旋刚度kυn；三个扭转方向阻尼分别为右旋阻尼cλn、前旋阻尼cξn和上旋阻尼cυn；
S103、采用矩阵形式对橡胶减振器的六向刚度阻尼模型的各项参数进行表示：
定义橡胶减振器的六向刚度阻尼模型的线性刚度矩阵为：
定义橡胶减振器的六向刚度阻尼模型的线性阻尼矩阵为：
定义橡胶减振器的六向刚度阻尼模型的扭转刚度矩阵为：
定义橡胶减振器的六向刚度阻尼模型的扭转阻尼矩阵为：
3.根据权利要求2所述的确定惯导系统衰减大冲击缓冲装置缓冲间隙的方法，其特征在于，步骤S2的具体实施步骤为：
S201、构建惯性坐标系、惯导坐标系和减振器坐标系：构建惯性坐标系O-XYZ，其静态下O与惯导质心重合，OY朝惯导正前方，OZ垂直于惯导朝上，由右手定则得到OX，惯性坐标系O-XYZ的特征为相对于大地静止，即始终和初始状态一致；构建惯导坐标系其静态下惯导坐标系与惯性坐标系O-XYZ重合，且固联于惯导，惯导坐标系的特征为随惯导的运动而运动；构建减振器坐标系：对每个减振器构建减振器坐标系Jn-PnRnSn；其中，n为减振器位号，Jn为第n个减振器的减振中心，JnRn朝第n个减振器的正前方，JnSn垂直于第n个减振器朝上，由右手定则得到JnPn，n＝1,2,3,4；
S202、定义惯性坐标系和减振器坐标系的关系：
设定任一矢量在第n个减振器的减振器坐标系Jn-PnRnSn下表示为pn，在惯性坐标系O-XYZ下表示为x，则x与pn的转换关系为：
x＝An·pn+rn，
式中，rn为O相对于Jn的位移矢量，其由下式确定：
rn＝[rxnrynrzn]T，
式中，rxn为O点相对于Jn的位移矢量在O-XYZ下在OX方向上的投影；ryn为O点相对于Jn的位移矢量在O-XYZ下在OY方向上的投影；rzn为O点相对于Jn的位移矢量在O-XYZ下在OZ方向上的投影；
An为Jn-PnRnSn与O-XYZ的正交转换矩阵，其由O-XYZ与Jn-PnRnSn间各个坐标轴的旋转角度确定：
式中，αn，βn和γn为O-XYZ相对于Jn-PnRnSn的旋转欧拉角的三个分量：γn为O-XYZ相对于Jn-PnRnSn的旋转欧拉角中第一步绕JnSn旋转的角度，βn为O-XYZ相对于Jn-PnRnSn的旋转欧拉角中第二步绕JnRn旋转的角度，αn为O-XYZ相对于Jn-PnRnSn的旋转欧拉角中第三步绕JnPn旋转的角度。
4.根据权利要求3所述的确定惯导系统衰减大冲击缓冲装置缓冲间隙的方法，其特征在于，步骤S3的具体实施步骤为：
S301、定义系统物理参数，包括：
定义惯导和缓冲装置支架的组合重量为m；
定义惯导和缓冲装置支架的组合相对于惯导坐标系的转动惯量为：
其中，为惯导和缓冲装置支架的组合相对于轴的转动惯量在轴上的分量，为惯导和缓冲装置支架的组合相对于轴的转动惯量在轴上的分量，为惯导和缓冲装置支架的组合相对于轴的转动惯量在轴上的分量，为惯导和缓冲装置支架的组合相对于轴的转动惯量在轴上的分量，为惯导和缓冲装置支架的组合相对于轴的转动惯量在轴上的分量，为惯导和缓冲装置支架的组合相对于轴的转动惯量在轴上的分量，为惯导和缓冲装置支架的组合相对于轴的转动惯量在轴上的分量，为惯导和缓冲装置支架的组合相对于轴的转动惯量在轴上的分量，为惯导和缓冲装置支架的组合相对于轴的转动惯量在轴上的分量；
定义缓冲装置相对于惯导坐标系的阻尼矩阵和刚度矩阵分别为：
其中，惯导相对缓冲装置底座的位移分量为x、y和z；其中，x为惯导坐标系中心相对于惯性坐标系中心O的位移在OX上的投影，y为惯导坐标系中心相对于惯性坐标系中心O的位移在OY上的投影，z为惯导坐标系中心相对于惯性坐标系中心O的位移在OZ上的投影；惯导相对缓冲装置底座的旋转角度分量为θ、φ和ψ；其中，θ为惯导坐标系中心坐标轴相对于惯性坐标系坐标轴OX上的旋转角，φ为惯导坐标系中心坐标轴相对于惯性坐标系坐标轴OY上的旋转角，ψ为惯导坐标系中心坐标轴相对于惯性坐标系坐标轴OZ上的旋转角。因此，缓冲装置相对于惯导坐标系的阻尼矩阵中各个符号的含义为：Cxx为缓冲装置由惯导的x方向位移产生的x方向的阻尼力；Cxy为缓冲装置由惯导的y方向位移产生的x方向的阻尼力；Cxz为缓冲装置由惯导的z方向位移产生的x方向的阻尼力；Cxθ为缓冲装置由惯导的θ方向旋转产生的x方向的阻尼力；Cxφ为缓冲装置由惯导的φ方向旋转产生的x方向的阻尼力；Cxψ为缓冲装置由惯导的ψ方向旋转产生的x方向的阻尼力；Cyx为缓冲装置由惯导的x方向位移产生的y方向的阻尼力；Cyy为缓冲装置由惯导的y方向位移产生的y方向的阻尼力；Cyz为缓冲装置由惯导的z方向位移产生的y方向的阻尼力；Cyθ为缓冲装置由惯导的θ方向旋转产生的y方向的阻尼力；Cyφ为缓冲装置由惯导的φ方向旋转产生的y方向的阻尼力；Cyψ为缓冲装置由惯导的ψ方向旋转产生的y方向的阻尼力；Czx为缓冲装置由惯导的x方向位移产生的z方向的阻尼力；Czy为缓冲装置由惯导的y方向位移产生的z方向的阻尼力；Czz为缓冲装置由惯导的z方向位移产生的z方向的阻尼力；Czθ为缓冲装置由惯导的θ方向旋转产生的z方向的阻尼力；Czφ为缓冲装置由惯导的φ方向旋转产生的z方向的阻尼力；Czψ为缓冲装置由惯导的ψ方向旋转产生的z方向的阻尼力；Cθx为缓冲装置由惯导的x方向位移产生的θ方向的阻尼力矩；Cθy为缓冲装置由惯导的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨功碧，张江源，涂勇强，
申请(专利权)人：厦门华源嘉航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35
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