本发明专利技术公开了用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置及其设计方法，所述热控装置设置于气浮陀螺稳定平台供气系统的减压器和过滤器之间，包括热氮气接入管道、温控器、继电器、电源、半导体制冷单元和冷氮气输出管道；本控温装置在使用时，通过半导体制冷产生低温源，利用对流换热原理对氮气进行降温，在使用过程中，能够有效降低平台气源的温度，进而延长气浮陀螺惯导平台的连续工作时长，具有控温效果好、能够实现气腔内气体温度的高精度控制的特点。的特点。的特点。
【技术实现步骤摘要】
用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置及其设计方法
[0001]本专利技术涉及电气设备及气浮陀螺稳定平台节能
，具体涉及用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置及其设计方法。
技术介绍
[0002]气浮陀螺稳定平台是利用陀螺仪特性保持平台台体方位稳定的装置，简称陀螺平台、惯性平台，用来测量运动载体姿态，并为测量载体线加速度建立参考坐标系，或用于稳定载体上的某些设备；而在气浮陀螺稳定平台使用的过程中，由于通电等作用，导致气浮陀螺稳定平台内的部件温度升高，惯导平台热控制系统的任务是控制惯导平台设备和结构的温度在要求的范围内，具体为：
[0003](1)常温要求，从可靠性角度考虑，NASA认为一般的电子设备应当保持在
‑
15～+50℃的范围；气浮陀螺稳定平台能在
‑
40～50℃的外部环境下工作，热待机状态装备外部环境温度为14～30℃，可以满足平台正常工作时对于外部环境的温度要求；
[0004](2)恒温要求，为保持系统的工作可靠性和稳定性，根据平台使用要求，热待机状态下，平台壳体内温度应保持在30
±
3℃；由于腔内温度环境受到腔内各发热元件的综合影响，腔内温度的恒定能够表明各单表均处在一定的温度范围，而这个温度下各单表能够保持高性能工作，因此需要保持腔内恒温；
[0005](3)温度均匀性和稳定性要求，这是指对于一些结构件的温度分布均匀性的要求，特别是有些有效载荷要求极高的结构稳定性，必须严格控制其热变形，对于陀螺仪，当沿陀螺马达陀螺马达的主轴承两端出现1℃的温度梯度时，约会产生0.01的漂移；
[0006](4)在装备进入发射状态前，装备系统就已经处于热待机状态，长时间通电作用下的温度上升需要有降温措施来进行控制，当装备由战备状态转为发射状态后，温控则完全由弹上设计的温控系统进行温度调节；
[0007]因此，亟需设计一种能够应用于气浮陀螺稳定平台连续工作时长的热控装置，以达到精准控温的效果。
技术实现思路
[0008]针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置及其设计方法，本热控装置通过半导体制冷产生低温源，利用对流换热原理对氮气进行降温，在使用过程中，能够有效降低平台气源的温度，进而延长气浮陀螺惯导平台的连续工作时长，具有控温效果好、能够实现气腔内气体温度的高精度控制的特点。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0010]用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置的设计方法，包括步骤
[0011]S1.对气浮陀螺惯导平台与其供气结构进行分析，确定热控装置控制方式；
[0012]S2.在热控装置控制方式确定后，分析气源供气温度对气浮线性加速度计和气浮摆的影响，确定热控装置在气浮陀螺惯导平台上的设置位置；
[0013]S3.利用Fluent有限元仿真定量研究降低供气温度对陀螺仪和陀螺加速度计陀螺马达温度变化的影响，采用差值法重新设置平台热分析的边界条件；
[0014]S4.在经步骤S3得到平台腔内温度受不同供气温度影响的变化规律后，利用对流换热原理设计热控装置。
[0015]优选的，步骤S1所述的对气浮陀螺惯导平台与其供气结构进行分析，确定热控装置控制方式的过程包括步骤
[0016]S101.对气浮陀螺惯导平台的供气系统进行结构和工作原理分析；
[0017]S102.对气浮陀螺惯导平台的气浮仪表进行分析；
[0018]其中所述气浮仪表包括气浮陀螺仪、气浮陀螺加速度计、气浮线性加速度计和气浮摆；
[0019]S103.分析气源供气温度的变化对气浮陀螺仪和气浮陀螺加速度计的影响，得到在一定范围内降低通气温度时，并不会对陀螺精度产生明显影响，确定可以利用降低供气温度来控制气浮陀螺惯导平台的温度变化；
[0020]优选的，步骤S2所述的气源供气温度对气浮线性加速度计和气浮摆的影响的分析过程包括步骤
[0021]S201.分析气源供气温度对气浮线性加速度计的影响，得到降低供气温度不会对气浮线性加速度计产生明显影响；
[0022]S202.分析气源供气温度对气浮摆的影响，得到供气温度的变化也不会对气浮摆的工作产生明显影响，得到可以将气体热控装置设置在气浮陀螺惯导平台供气系统中的减压器和过滤器之间。
[0023]优选的，步骤S3所述的利用Fluent有限元仿真定量研究降低供气温度对陀螺仪和陀螺加速度计陀螺马达温度变化的影响，采用差值法重新设置平台热分析的边界条件的步骤包括
[0024]S301.构建浮子组件的有限元模型；
[0025]S302.对构建得到的浮子组件有限元模型进行流热耦合仿真分析。
[0026]优选的，步骤S4所述的热控装置的设计过程包括
[0027]S401.热控装置的硬件设计
[0028](1)硬件的相关参数计算；
[0029](2)相关硬件的选择和安装；
[0030]S402.热控装置的性能测试。
[0031]用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置，所述热控装置设置于气浮陀螺稳定平台供气系统的减压器和过滤器之间，包括热氮气接入管道、温控器、继电器、电源、半导体制冷单元和冷氮气输出管道；
[0032]所述半导体制冷单元包括空气对流换热器、半导体制冷元件和氮气对流换热腔，其中所述空气对流换热器和半导体制冷元件均设置在氮气对流换热腔内，且通过半导体制冷元件控制空气对流换热器动作；
[0033]所述热氮气接入管道的一端与气浮陀螺稳定平台气源的减压器连接，另一端与半导体制冷元件的气源接入端连接；
[0034]所述冷氮气输出管道的一端与气浮陀螺稳定平台气源的过滤器连接，另一端与半
导体制冷元件的气源输出端连接；
[0035]所述温控器设置在冷氮气输出管道的管路上，且所述温控器的信号输出端与继电器的信号输入端连接，所述继电器用于控制半导体制冷元件的功率；
[0036]所述电源用于给继电器供电。
[0037]优选的，所述的半导体制冷元件包括双层半导体制冷片、散热片和散热风扇，所述散热片采用翅片式散热片，所述散热风扇为轴流风扇，轴流风扇固定在散热片的肋片上，对散热片进行散热，所述双层半导体制冷片贴设在散热片的中间。
[0038]优选的，所述的半导体制冷片的四周用隔热垫包裹，且所述双层半导体制冷片的冷端贴设于铝合金的氮气对流换热腔的气腔一侧。
[0039]优选的，所述的温控器为微电脑数字温度控制器，且微电脑数字控制器由直流电源供电；
[0040]所述继电器单相固态继电器，且在所述固态继电器上安装有散热架和散热风扇；
[0041]所述的电源为直流开关电源。
[0042]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置及其设计方法，与现有技术相比，本专利技术的改进之处在于：
[0043]1.本专利技术设计了用于延长本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置的设计方法，其特征在于：包括步骤S1.对气浮陀螺惯导平台与其供气结构进行分析，确定热控装置控制方式；S2.在热控装置控制方式确定后，分析气源供气温度对气浮线性加速度计和气浮摆的影响，确定热控装置在气浮陀螺惯导平台上的设置位置；S3.利用Fluent有限元仿真定量研究降低供气温度对陀螺仪和陀螺加速度计陀螺马达温度变化的影响，采用差值法重新设置平台热分析的边界条件；S4.在经步骤S3得到平台腔内温度受不同供气温度影响的变化规律后，利用对流换热原理设计热控装置。2.根据权利要求1所述的用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置的设计方法，其特征在于：步骤S1所述的对气浮陀螺惯导平台与其供气结构进行分析，确定热控装置控制方式的过程包括步骤S101.对气浮陀螺惯导平台的供气系统进行结构和工作原理分析；S102.对气浮陀螺惯导平台的气浮仪表进行分析；其中所述气浮仪表包括气浮陀螺仪、气浮陀螺加速度计、气浮线性加速度计和气浮摆；S103.分析气源供气温度的变化对气浮陀螺仪和气浮陀螺加速度计的影响，得到在一定范围内降低通气温度时，并不会对陀螺精度产生明显影响，确定可以利用降低供气温度来控制气浮陀螺惯导平台的温度变化。3.根据权利要求1所述的用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置的设计方法，其特征在于：步骤S2所述的气源供气温度对气浮线性加速度计和气浮摆的影响的分析过程包括步骤S201.分析气源供气温度对气浮线性加速度计的影响，得到降低供气温度不会对气浮线性加速度计产生明显影响；S202.分析气源供气温度对气浮摆的影响，得到供气温度的变化也不会对气浮摆的工作产生明显影响，得到可以将气体热控装置设置在气浮陀螺惯导平台供气系统中的减压器和过滤器之间。4.根据权利要求1所述的用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置的设计方法，其特征在于：步骤S3所述的利用Fluent有限元仿真定量研究降低供气温度对陀螺仪和陀螺加速度计陀螺马达温度变化的影响，采用差值法重新设置平台热分析的边界条件的步骤包括S301.构建浮子组件的有限元模型；S302.对...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪立新，关永祥，李灿，沈强，李新三，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。