[发明专利]一种捷联式海洋重力仪主机减摇装置

说明书

本发明涉及一种捷联式海洋重力仪主机减摇装置，属于海洋重力测量设备领域。该海洋重力仪减摇装置通过利用两组轴承，实现重力仪主机屏蔽横摇轴纵摇轴两轴向的角运动，避免船体在高海况下对重力仪主机的大角度转角的输入，进而提高海洋重力仪的测量精度。该装置可通过调整设备重心控制系统转动频率，进而适用不同船体环境，通过调整轴承阻尼可实现控制系统稳定周期。通过三轴等刚度金属隔振器与外界固连可降低垂向、径向的加速度干扰。并且该装置具有易于拆装，纯机械式结构可靠性高。

技术领域

本发明涉及海洋重力测量设备领域，具体而言，涉及所述的一种捷联式海洋重力仪主机减摇装置。

背景技术

海洋重力仪是舰船上或潜艇内使用的重力测量装置。测量船在海洋中保持匀速航行，连续地进行重力测量，由于仪器安放在运动的船体上，船体在航行中受海浪影响必然会有横摇、纵摇旋转角输入以及垂向、水平向的线加速度。修睿在《导航与控制》2019年第18卷第1期中发表的文章《海空重力仪的技术现状及新应用》中综合比较了国内外海空重力仪发现现状，其中平台式原理的美国LRIII、德国KSS海洋重力仪，在恶劣海况中测量精度分别为1.0mGal和2.0mGal，国内捷联式海洋重力仪在稳定海况环境下精度可达0.7mGal。然而捷联式海洋重力仪在此高海况环境下，重力仪主机传感器与重力垂线产生较大偏角，将会明显影响到重力测量精度。因此，需要一套减摇装置，用以为重力仪主机提供稳定环境，屏蔽舰船等载体的运动干扰，使得捷联式海洋重力仪传感器方向始终保持在重力垂线附近，从而有效提高海洋重力仪的测量精度。减摇装置的引入弥补了捷联原理重力仪在大偏角输入下重力解算误差的缺点。随着捷联算法发展，未来捷联重力仪搭配减摇装置的组合在测量精度，稳定性上将大幅提高，并取代平台式重力仪。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种捷联式海洋重力仪主机减摇装置，通过降低外界角度输入、隔离垂向、径向上的干扰线加速度，提高重力测量精度。

本发明解决技术的方案是：一种捷联式海洋重力仪主机减摇装置，包括内框架、中框架、外框架、横摇转动组件、纵摇转动组件；

横摇转动组件，由一对同一轴线上两只轴承组成，该轴线平行于水平面横轴，用于屏蔽隔离船体横摇轴上的旋转；

纵摇转动组件，由另一对同一轴线上两只轴承组成，该轴线平行于水平面纵轴，用于屏蔽隔离船体纵摇轴上的旋转；

内框架，用于与重力仪主机固连，安装重力仪之后的内框架与纵摇转动组件两只轴承的内圈固定连接；

中框架，纵向与纵摇转动组件两只轴承的外圈连接；横向与横摇转动组件两只轴承的内圈固定连接；

外框架，固定在船体上，横向与横摇转动组件的外圈固定连接。

上述捷联式海洋重力仪主机减摇装置还包括隔振单元；

隔振单元，由至少四只三轴等刚度金属隔振器组成，金属隔振器一端与外框架固定连接，另一端与船体固定连接，用于屏蔽隔离船体垂向、径向上的线加速度。

上述捷联式海洋重力仪主机减摇装置还包括配重单元，配重单元位于内框架下端，与内框架固定连接中，通过改变配重块重量，调整系统重心，进而调整减摇装置转动频率。

所述配重单元用于来控制重力仪与减摇装置组成的系统的重心，控制减摇装置转动频率，用以避开船体摇摆频率，进而适用不同船体使用环境。

所述减摇装置转动频率根据如下公式确定：

其中，f为系统转动频率，m为重力仪、内框架、外框架和配重单元的总重量，s为系统重心与旋转中心距离，I为转动惯量。

所述内框架、中框架、外框架三个框架均由铝合金材质制成。

本发明与现有技术相比的有益效果是：