(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210592010.3 (22)申请日 2022.05.28 (71)申请人 中国人民解 放军火箭军工程大 学 地址 710025 陕西省西安市灞桥区洪 庆同 心路2号 (72)发明人 汪立新　关永祥　李灿　沈强　 李新三　 (74)专利代理 机构 西安方诺专利代理事务所 (普通合伙) 61285 专利代理师 李思琼 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) F25B 21/02(2006.01) F28D 21/00(2006.01) G01C 19/00(2013.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 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 (57)摘要 本发明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。 权利要求书2页 说明书22页 附图12页 CN 114997008 A 2022.09.02 CN 114997008 A 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S 3所述的利用Flu ent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.对构建得到的浮子组件有限元模型进行流热耦合仿真 分析。 5.根据权利要求4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S4所述的热控 装置的设计过程包括 S401.热控 装置的硬件设计 (1)硬件的相关参数计算； (2)相关硬件的选择和安装； S402.热控 装置的性能测试。 6.利用如权利要求1所述的设计方法得到的用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装 置， 其特征在于： 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；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114997008 A 2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； 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； 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； 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； 所述电源用于给继电器供电。 7.根据权利要求6所述的用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置， 其特征在于： 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。 8.根据权利要求7所述的用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控装置， 其特征在于： 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。 9.根据权利要求6所述的用于延长气浮陀螺平台工作时长的热控 装置， 其特 征在于： 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； 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； 所述的电源为 直流开关电源。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114997008 A 3