ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ПРИБОР Российский патент 2002 года по МПК G01C19/02 

Предлагаемое изобретение относится к области гироскопических приборов, используемых в системах управления управляемых ракет.

Известен гироскоп [1], содержащий ротор с пружинным двигателем во внутренней полости, установленный в кардановом подвесе, состоящем из внутренней рамки, выполненной в виде кожуха, и наружной рамки в виде кольца. Пружинный двигатель в заведенном состоянии намотан на втулкообразную часть кожуха и своим внутренним отогнутым концом входит в канаву, выполненную на втулке. Удержание ротора в заведенном состоянии осуществляется стопорным механизмом, состоящим из качающегося рычага и соленоида. Палец, выполненный на рычаге, проходит через соосные отверстия, выполненные в кожухе и роторе. На оси рычага имеется пружина, стремящаяся развернуть его так, чтобы палец вышел из указанных отверстий. Этому повороту препятствует плунжер соленоида, в который упирается плечо рычага. Фиксация направления оси ротора гироскопа в процессе его разгона осуществляется подпружиненным плунжером, имеющим на конце винтовую нарезку, которая вместе с резьбой на оси ротора образует винтовую пару.

Недостатком указанной конструкции гироскопа является ее сложность и как следствие низкая надежность, а также возможность ограничения угла прокачки отогнутым внутренним концом пружинного двигателя.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является гироскопический прибор [2], содержащий ротор, выполненный в виде легкого кожуха по схеме, обеспечивающей присоединение массы двигательной пружины к массе ротора. Одним концом пружинный двигатель крепится к кожуху, а другой, внутренний конец, имеет прорезь, в которую входит язычок, выполненный на втулке, жестко скрепленной с внутренней рамкой карданова подвеса, имеющей форму чашки, охватывающей с одной стороны гиромотор. Гироузел с помощью подшипниковых узлов подвешен в наружной рамке, установленной в корпусе на консольной оси. Съем сигнала об угловом положении объекта осуществляется относительно наружной рамки посредством потенциометрического датчика. В конструкции гироскопа используется арретир совмещенного типа, удерживающий одним элементом - рычагом и ротор и карданов подвес. Рычаг в заарретированном положении входит своим концом в пазы, выполненные в наружной, внутренней рамках и в роторе. Концом короткого плеча рычаг упирается в стопорный сектор, на котором имеется отогнутый конец, препятствующий вращению диска, имеющего прорезь в торцевой части, вокруг втулкообразной части корпуса под действием пружины. Исполнительным элементом арретирующего механизма является пиропатрон.

При подаче напряжения на пиропатрон, последний срабатывает, разворачивая стопорный сектор. Конец короткого плеча рычага сходит с сектора и упирается в торцевую поверхность диска. При этом ходе рычага ротор освобождается и гиромотор начинает разгоняться. При повороте стопорного сектора его отогнутый конец выходит из взаимодействия с диском и последний начинает вращаться под действием пружины. Через время, необходимое для разгона ротора, под опорный конец рычага подходит прорезь в торцевой поверхности диска, в которую заскакивает конец рычага, разарретируя гироскоп.

Недостатком гироскопа является возможность изменения положения (сбой) оси ротора при разарретировании карданова подвеса вследствие того, что обеспечить одновременность окончания разгона ротора и разворота диска во всех условиях эксплуатации не представляется возможным, а также сложность механизма разарретирования.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности гироскопического прибора путем упрощения конструкции.

Указанная задача достигается тем, что в гироскопическом приборе, содержащем корпус, установленный в кардановом подвесе, состоящем из наружной и внутренней рамок, ротор с пружинным двигателем, на внутреннем конце которого выполнен паз, пиротехнический элемент, введены основание, установленное в корпусе, зацеп в виде цилиндрического стержня с эксцентричным выступом на его торце и выполненным в плоскости выступа с противоположной стороны скосом, упругий элемент, контактирующий с зацепом, и фиксатор, установленный в корпусе и кинематически связанный с пиротехническим элементом, при этом карданов подвес размещен в основании, пружинный двигатель намотан на втулкообразной части основания, размещенной во внутренней полости ротора, зацеп установлен в основании в радиальном направлении с возможностью продольного перемещения, цилиндрическая часть зацепа размещена в соосных отверстиях, выполненных в наружной и внутренней рамках карданова подвеса, его выступ расположен на наружной поверхности втулкообразной части основания и взаимодействует с пазом на конце пружинного двигателя, а скос направлен в сторону вращения ротора, в торце ротора выполнен паз, с которым взаимодействует фиксатор, выполненный в виде рычага, установленного на цилиндрической оси, размещенной в корпусе, на поверхности рычага параллельно оси выполнен паз, с которым контактирует стопор, установленный в проточке подвижной в осевом направлении втулки, взаимодействующей с пиротехническим элементом, при этом зазор между осью и стенкой проточки больше глубины паза.

На фиг. 1, 2, и 3 изображен общий вид описываемого устройства в осевом сечении и разрезы, поясняющие работу отдельных элементов. Ротор 1 с пружинным двигателем 2 в его внутренней полости установлен на внутренней 3 и наружной 4 рамках карданова подвеса, размещенных внутри ротора в основании 5, установленном в корпусе 6. Наружный конец пружинного двигателя 2 жестко закреплен на ободе ротора 1, а внутренний намотан на втулкообразную часть "А" основания 5 карданова подвеса и с помощью паза разъемно соединен с зацепом 7. Зацеп, выполненный в виде цилиндрического стержня, на торце которого имеется эксцентричный выступ 8, взаимодействующий с пазом на внутреннем конце пружинного двигателя 2, установлен в основании 5 в радиальном направлении с возможностью продольного перемещения таким образом, что выступ 8 находится на наружной поверхности втулкообразной части "А" основания 5 карданова подвеса. При этом витками заведенного пружинного двигателя зацеп 7 перемещается в радиальном направлении до упора эксцентричного выступа во втулкообразную часть "А" основания 5. Зацеп 7 своей цилиндрической частью входит в соосные отверстия 9, выполненные в основании 5, наружной 4 и внутренней 3 рамках карданова подвеса. Для обеспечения арретирования обеих рамок отверстия выполнены вне плоскостей, проходящих через оси подвеса. Для перемещения зацепа в обратном направлении используется усилие упругого элемента, выполненного, например, в виде плоской пружины 10, взаимодействующего с ним. Обеспечение безударного схода внутреннего конца пружинного двигателя 2 с зацепа 7 осуществляется с помощью скоса "Б", выполненного в плоскости выступа 8 со стороны, противоположной ему, и направленного в сторону вращения ротора.

Удержание ротора от вращения вокруг своей оси под действием момента пружинного двигателя 2 осуществляется фиксатором 11, взаимодействующим с пазом 12, выполненным на задней торцевой поверхности ротора 1. Фиксатор выполнен в виде рычага, установленного с возможностью вращения на оси 13, размещенной в корпусе 6. На рычаге параллельно оси 13 выполнен паз 14, с которым контактирует стопор 15, размещенный в пазу 16 подвижной в осевом направлении втулки 17. При этом паз 14 расположен в плоскости, образованной осью втулки 17 и осью 13. Для перемещения втулки 17 используется пиротехнический элемент 18.

Работает гироскопический прибор следующим образом. При подаче электрического импульса срабатывает пиротехнический элемент 18, перемещая втулку 17. Стопор 15, перемещаясь вместе с втулкой, выходит из зацепления с пазом 14, в результате чего фиксатор 11 освобождается. Ротор 1 под действием момента пружинного двигателя 2 разворачивает фиксатор и начинает разгоняться. По окончании разгона ротора внутренняя стенка паза, выполненного на конце пружинного двигателя, набегая на скос на зацепе 7, обеспечивает приложение к концу пружины радиально направленной силы, которая совместно с силой упругости осуществляет разъединение пружинного двигателя с зацепом и перемещение ленты двигателя до упора в витки спущенной пружины. Зацеп, освобождаясь, перемещается под действием усилия упругого элемента 10, в результате чего его цилиндрическая часть выходит из отверстий 9 рамок карданова подвеса, разарретируя гироскоп.

Уменьшение сбоя при разарретировании достигается путем использования скоса на зацепе, направленного в сторону вращения ротора, за счет взаимодействия которого с пазом на конце пружины осуществляется безударный сход внутреннего конца пружинного двигателя и обеспечения выхода зацепа из отверстий в рамках карданова подвеса после расцепления внутреннего конца пружинного двигателя, т. е. когда движущий момент, действующий на ротор, становится равным нулю и, таким образом, отсутствуют возмущающие моменты, способные привести к изменению положения оси ротора.

Требование, чтобы величина зазора между осью и стенкой проточки была больше глубины паза, выполненного на рычаге, необходимо для обеспечения надежного выхода стопора из паза.

Проведенные испытания предложенной конструкции гироскопического прибора показали, что величина сбоя при разарретировании не превышает величины люфтов между цилиндрической частью зацепа и поверхностями соосных отверстий в рамках карданова подвеса, т.е. достаточно мал.

Источники информации
1. Патент США, нац. кл. 74-5.41 N 2732721 от 2.08.1954 г.

2. Патент США, нац. кл. 74-5.12 N 3434354 от 1.04.1966 г.

Прибор предназначен для использования в системах управления артиллерийских управляемых снарядов. Технический результат - повышение точности гироскопического прибора путем уменьшения сбоя оси ротора при разарретировании. В прибор, содержащий корпус, установленный в кардановом подвесе, ротор с пружинным двигателем, на внутреннем конце которого выполнен паз, пиротехнический элемент, введены основание, установленное в корпусе, зацеп в виде цилиндрического стержня с эксцентричным выступом на его торце и выполненным в плоскости выступа с противоположной стороны скосом, упругий элемент, контактирующий с зацепом, и фиксатор, установленный в корпусе и кинематически связанный с пиротехническим элементом. Карданов подвес размещен в основании. Пружинный двигатель намотан на втулкообразной части основания, размещенной во внутренней полости ротора. Зацеп установлен в основании в радиальном направлении с возможностью продольного перемещения, цилиндрическая часть зацепа размещена в соосных отверстиях, выполненных в наружной и внутренней рамках карданова подвеса, его выступ расположен на наружной поверхности втулкообразной части основания и взаимодействует с пазом на конце пружинного двигателя, а скос направлен в сторону вращения ротора. В торце ротора выполнен паз, с которым взаимодействует фиксатор, выполненный в виде рычага, установленного на цилиндрической оси, размещенной в корпусе. На поверхности рычага параллельно оси выполнен паз, с которым контактирует стопор, установленный в проточке подвижной в осевом направлении втулки, взаимодействующей с пиротехническим элементом. Зазор между осью и стенкой проточки больше глубины паза. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гироскопический прибор, содержащий корпус, установленный в кардановом подвесе, состоящем из наружной и внутренней рамок, ротор с пружинным двигателем, на внутреннем конце которого выполнен паз, пиротехнический элемент, отличающийся тем, что в него введены основание, установленное в корпусе, зацеп в виде цилиндрического стержня с эксцентричным выступом на его торце и выполненным в плоскости выступа с противоположной стороны скосом, упругий элемент, контактирующий с зацепом, и фиксатор, установленный в корпусе и кинематически связанный с пиротехническим элементом, при этом карданов подвес размещен в основании, пружинный двигатель намотан на втулкообразной части основания, размещенной во внутренней полости ротора, зацеп установлен в основании в радиальном направлении с возможностью продольного перемещения, цилиндрическая часть зацепа размещена в соосных отверстиях, выполненных в наружной и внутренней рамках карданова подвеса, его выступ расположен на наружной поверхности втулкообразной части основания и взаимодействует с пазом на конце пружинного двигателя, а скос направлен в сторону вращения ротора, в торце ротора выполнен паз, с которым взаимодействует фиксатор. 2. Гироскопический прибор по п. 1, отличающийся тем, что фиксатор выполнен в виде рычага, установленного на цилиндрической оси, размещенной в корпусе, на поверхности рычага параллельно оси выполнен паз, с которым контактирует стопор, установленный в проточке подвижной в осевом направлении втулки, взаимодействующей с пиротехническим элементом, при этом зазор между осью и стенкой проточки больше глубины паза.