ГИРОПРИБОР Российский патент 1997 года по МПК G01C21/18 

Изобретение относится к приборам точного приборостроения, в частности гирогоризонткомпасам, гировертикалям и другим приборам, чувствительным к изменению температуры окружающей среды.

Известна конструкция принудительновентилируемого гироприбора, например гирокомпаса типа PL-41, содержащей полый корпус с основанием, закрытый крышкой, закрепленные в корпусе кронштейны, на которых установлен блок гироскопических чувствительных элементов, размещенные в корпусе электронные блоки, расположенные параллельно двум боковым граням корпуса, и вентилируемый радиатор, размещенный на крышке [1]
Применение принудительной вентиляции увеличивает энергоемкость гироприбора и уменьшает точность гироприбора за счет конвективных потоков воздуха.

В гироприборе, принятом прототипом и содержащем полый корпус с основанием, закрытый крышкой, закрепленные в корпусе кронштейны, на которых установлен блок гироскопических чувствительных элементов, размещенные в корпусе электронные блоки и обогреватель, обогреватель выполнен в виде пленочных нагревателей, закрепленных на свободной от оребрения грани радиатора и на корпусе [2]
При низких температурах окружающей гироприбор среды включены все пленочные нагреватели и ввиду того, что лучистая составляющая теплообмена от пленочных нагревателей к блоку гироскопических чувствительных элементов значительно превышает конвективную к воздуху, окружающему блок гироскопических чувствительных элементов, возникают тепловые наводки, приводящие к увеличению погрешности гироприбора.

Цель изобретения увеличение точности и надежности гироприбора.

Это достигается тем, что в гироприбор, содержащий полый корпус с основанием, закрытый крышкой, закрепленные в корпусе кронштейны, на которых установлен блок гироскопических чувствительных элементов, размещенные в корпусе электронные блоки, расположенные параллельно двум боковым граням корпуса, и обогреватель, выполненный в виде пленочных нагревателей, закрепленных на радиаторе, введены три дополнительных обогревателя, а корпус выполнен в виде восьмигранной, при этом обогреватели расположены между электронными блоками и кронштейнами вдоль четырех боковых граней корпуса и прикреплены к основанию с образованием зазора относительно корпуса, а каждый обогреватель введен теплообменник, выполненный в виде угольника с оребрением, обращенным в сторону блока гироскопических чувствительных элементов, при этом теплообменник жестко скреплен с пленочными нагревателями.

Такое решение обеспечивает точность гироприбора в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды при естественном охлаждении при одновременном снижении мощности электропотребления и увеличения надежности за счет исключения из состава гироприбора вентиляторов.

Изобретение поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 дано сечение прибора по обогревателям и электронным блокам;
на фиг. 2 вид сверху на прибор без крышки.

Гироприбор содержит полый корпус 1, выполненный в виде восьмигранной призмы с одним основанием 2. На основании 2 крепятся обогреватели 3, размещенные между электронными блоками 4 и кронштейнами 5 вдоль четырех боковых граней, причем между корпусом 1 и обогревателями имеется зазор, обеспечивающий свободную конвекцию воздуха в гироприборе в режиме охлаждения и теплоизоляцию в режиме обогрева.

Оптимальный размер зазора определяется по результатам теоретического или экспериментального исследования и зависит от рабочей температуры и мощности тепловыделения в гироприборе.

Обогреватели 3 состоит из плотно скрепленных между собой теплообменника 6 и радиатора 7 с пленочными нагревателями 8, плотно зажатыми в зазоре между поверхностями теплообменника и радиатора.

Теплообменник 6 имеет форму угольника с оребрением, обращенным в сторону блока гироскопических чувствительных элементов 9. Электронные блоки 4 и кронштейны 5 размещены вдоль соответствующих им боковых граней корпуса 1, образуя совместно с обогревателями 3 дополнительную оболочку (экран) между блоком гироскопических элементов 9 и корпусом 1.

Корпус 1 закрыт восьмигранной крышкой 10. Пленочные нагреватели 8 включены в электрическую схему автоматической системы термостабилизации воздуха в приборе, чувствительным элементом в которой является датчик температуры 11, размещенный в приборе и электрически связанный через один из модулей блока 4 управления с пленочными нагревателями 6.

Гироприбор снабжен системой термостабилизации блока гироскопических чувствительных элементов (на чертежах не показана).

Устройство работает следующим образом.

Тепло от блока гироскопических чувствительных элементов 9 частично рассеивается в воздух внутри гироприбора, а частично передается на корпус 1 и крышку 10 через рамы карданова подвеса и оболочку, образованную обогревателями 3, кронштейнами 5 и электронными блоками 4.

Для обеспечения максимальной теплоотдачи в условиях естественной конвекции при повышенной температуре окружающей среды между электронными блоками 4, обогревателями 3 и корпусом 1 имеется зазор, через который осуществляется циркуляция воздуха внутри прибора.

Мощность, рассеиваемая от платформы в воздух внутри прибора, передается конвекцией корпусу 1 и крышке 10. В окружающую среду мощность, выделяемая в приборе, рассеивается корпусом 1 и крышкой 10.

По мере снижения температуры окружающего воздуха начинают работать система термостабилизации температуры воздуха внутри прибора и система термостабилизации блока гироскопических чувствительных элементов.

По сигналу датчика температуры 11 модулем электронного блока 4 управления включаются пленочные нагреватели 8.

Тепло от пленочных нагревателей передается как на радиатор 7, так и на теплообменник 6. Восходящие конвективные потоки воздуха от радиатора 7 противодействуют нисходящим потокам воздуха от более холодных граней корпуса 1. В прямоугольных зазорах между обогревателями 3 и корпусом 1 образуются застойные зоны воздуха, выполняющие роль теплоизоляции и препятствующие неэкономичному рассеиванию тепла от обогревателей на корпус 1 и далее в окружающую среду.

Обогреватели 3 совместно с электронными блоками 4 и кронштейнами 5 примерно на 70% экранируют поверхность блока гироскопических чувствительных элементов 9 от более "холодного" корпуса 1.

Благодаря развитой поверхности теплообменника 6, направленной в сторону блока гироскопических чувствительных элементов 5, возникает интенсивная конвекция воздуха в области размещения блока гироскопических чувствительных элементов 9 даже при незначительном перегреве поверхностей теплообменника 6 относительно температуры воздуха в области размещения блока гироскопических чувствительных элементов 9.

Расчетами и экспериментально установлено, что при использовании указанного технического решения возникает направленный тепловой поток от поверхности теплообменника 6 к поверхности блока чувствительных элементов 9, что позволяет снизить мощность электропотребления системы обогрева в 1,5 раза, улучшает тепловые характеристики гироприбора; во-первых, уменьшается время тепловой готовности гироприбора в 1,3 раза, во-вторых, снижается градиент температуры воздуха по высоте гироприбора без применения внутреннего перемешивания вентиляторами, в-третьих, при сохранении температуры воздуха вокруг платформы постоянный температурный фон от компонентов гироприбора (обогревателей, электронных блоков, карданных колец, кронштейнов) остается примерно постоянным и не зависит от температуры окружающего гироприбор воздуха. При температуре от -50^oC до +50^oC градиент температуры воздуха в приборе на 5 -10^oC ниже, чем в подобных гироприборах с естественной вентиляцией (например, в прототипе без использования вентиляторов). Известно же, что градиент температуры воздуха внутри прибора в 2 3^oC вызывает тепловой дрейф платформы около 0,01^o/час.

Таким образом, предлагаемое устройство гироприбора обеспечивает точность гироприбора в широком диапазоне изменения температуры окружающего воздуха, при одновременном снижении энергопотребления по сравнению с прототипом в 1,5 раза, повышении надежности по сравнению с прототипом за счет отказа от использования вентиляторов.

Использование: изобретение относится к приборам точного приборостроения, в частности гирогоризонткомпасам, гировертикалям и другим гироприборам, и может быть использовано в навигационном оборудовании. Цель - повышение точности гироприбора в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды и увеличение надежности. Сущность изобретения: гироприбор содержит полый корпус 1 с основанием 2, закрытый крышкой 10, закрепленные в корпусе кронштейны 5, на которые установлен блок гироскопических чувствительных элементов 9, размещенные в корпусе электронные блоки 4, расположенные параллельно двум боковым граням корпуса и обогреватели 3, выполненные в ходе пленочных нагревателей 8, закрепленных на радиаторе 7. Новым в гироприборе является введение в него трех дополнительных обогревателей, выполнение корпуса 1 в виде восьмигранной прямой призмы и крышки 10, соответственно восьмигранной, при этом обогреватели 3 расположены между электронными блоками 4 и кронштейнами 5 вдоль четырех боковых граней корпуса 1 и прикреплены к основанию 2 с образованием зазора относительно корпуса 1, а в каждый обогреватель введен теплообменник 6, выполненный в виде угольника с оребрением, обращенным в сторону блока гироскопических чувствительных элементов 9, при этом теплообменник 6 жестко скреплен с пленочными нагревателями 8. 2 ил.

Гироприбор, содержащий полый корпус с основанием, закрытый крышкой, закрепленные в корпусе кронштейны, на которых установлен блок гироскопических чувствительных элементов, размещенные в корпусе электронные блоки, расположенные параллельно двум боковым граням корпуса, и обогреватель, выполненный в виде пленочных нагревателей, закрепленных на радиаторе, отличающийся тем, что в него введены три дополнительных обогревателя, а корпус выполнен в виде восьмигранной прямой призмы, крышка выполнена соответственно восьмигранной, при этом обогреватели расположены между электронными блоками и кронштейнами вдоль четырех боковых граней корпуса и прикреплены к основанию с образованием зазора относительно корпуса, а в каждый обогреватель введен теплообменник, выполненный в виде угольника с оребрением, обращенным в сторону блока гироскопических чувствительных элементов, при этом теплообменник жестко скреплен с пленочными нагревателями.