ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ПРИБОР Российский патент 2002 года по МПК G01C19/02 

Изобретение относится к области гироскопических приборов, используемых в системах управления артиллерийских управляемых снарядов (АУС).

Известен пружинный гироскоп [1], содержащий ротор, установленный в наружной и внутренней рамках карданова подвеса. Ось ротора с помощью обгонной муфты соединена с осью пружинного двигателя, размещенного в отдельном блоке вне ротора. Взведенная двигательная пружина удерживается в этом положении защелкой, которая находится в зацеплении с одним из зубцов храпового колеса, жестко посаженного на оси пружинного двигателя. Защелка прижимается к храповому колесу плоской пружиной.

Достоинством данной конструкции гироскопа является отсутствие изменения углового положения (сбоя) ротора при разарретировании вследствие того, что расцепление ротора с осью пружинного двигателя, удерживающей его от угловых перемещений по осям карданова подвеса, происходит после его разгона, когда пружина полностью раскрутится и вращение оси пружинного двигателя прекратится. Штифт, установленный на оси ротора и вращающийся вместе с ней, ударяет по скошенному краю втулки, установленной на оси двигателя, и, перемещая ее, освобождает ротор. Поскольку ротор в этот момент полностью разогнался, возмущения, действующие на ротор при расцеплении, не приводят к большому сбою.

Недостатком данной конструкции гироскопа является отсутствие защиты опор и рамок карданова подвеса от инерционной нагрузки ротора, возникающей при выстреле.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является гирокоординатор (ГК) головки самонаведения артиллерийского управляемого снаряда "Копперхед" [2], содержащий корпус, ротор, ориентированный по продольной оси снаряда, установленный во внутреннем кардановом подвесе, пружинный двигатель, размещенный в корпусе ГК. С целью исключения воздействия на опоры и рамки карданова подвеса инерционной нагрузки ротора в гирокоординаторе используется специальная втулка " Gotcha", размещенная между ротором и корпусом и выполненная в виде подвижного в продольном направлении разрезного кольца с выступами, контактирующими с проточкой, выполненной в теле ротора, которая передает нагрузку, действующую в момент выстрела, на корпус прибора, минуя рамки карданова подвеса и его опоры. При подаче сигнала на разарретирование втулка " Gotcha", перемещаясь в продольном направлении относительно корпуса гирокоординатора, освобождает ротор и он начинает разгоняться под действием момента пружинного двигателя. При этом в процессе разгона ось ротора удерживается в первоначальном положении только внутренним концом спиральной двигательной пружины, взаимодействующим со втулкой, установленной на оси. А поскольку пружина вращается и имеет возможность в процессе разгона перемещаться в радиальном направлении, то возможен большой (порядка (1-2)^o) сбой при разгоне, что является недостатком данной конструкции.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности гироскопического прибора путем уменьшения сбоя при разарретировании.

Указанная задача достигается тем, что в гироскопическом приборе артиллерийского управляемого снаряда, содержащем корпус, ротор на внутреннем кардановом подвесе, ориентированный по продольной оси снаряда, пружинный двигатель для разгона ротора, опорную втулку, размещенную между ротором и корпусом с возможностью продольного перемещения упругим элементом, карданов подвес размещен в основании, установленном в корпусе с возможностью разворота упругим элементом, выполненным с дополнительной функцией кручения, и разъемно соединенном с внутренним концом пружинного двигателя, размещенного во внутренней полости ротора, а опорная втулка выполнена в виде двухступенчатого цилиндра, установленного ступенью меньшего диаметра на цилиндрической части корпуса и кинематически связанного с основанием карданова подвеса в угловом направлении, контактирующего торцевой частью ступени большего диаметра с опорной поверхностью ротора и поджатого выступами, выполненными с ее противоположной стороны, к корпусу, в котором выполнены пазы, совмещаемые с выступами опорной втулки при развороте, глубина которых не меньше высоты выступов, при этом момент кручения упругого элемента противоположно направлен и меньше по величине момента пружинного двигателя, приложенного к основанию карданова подвеса.

На фиг. 1 изображен общий вид описываемого устройства в осевом сечении; на фиг.2 приведен разрез, поясняющий конструкцию прибора.

Ротор 1 во внутреннем кардановом подвесе 2 установлен в имеющем возможность поворачиваться вокруг своей оси основании 3 карданова подвеса. Разгон ротора осуществляется спиральной двигательной пружиной 4, размещенной во внутренней полости ротора 1. Наружный конец пружины жестко закреплен на ободе ротора, а внутренний разъемно соединен с цилиндрической частью основания 3, установленного в корпусе 5. В заарретированном положении ротор 1 для защиты опор и рамок карданова подвеса от действия инерционной нагрузки при выстреле контактирует своей задней торцевой поверхностью с опорной втулкой 6, выполненной в виде двуступенчатого цилиндра, установленного выступами "а" на корпусе 5. Опорная втулка имеет возможность вращения вокруг продольной оси прибора и перемещения вдоль нее под действием упругого элемента 7 (пружина сжатия-кручения). Момент кручения упругого элемента 7 противоположно направлен, а по величине существенно меньше момента заведенного пружинного двигателя 4, приложенного к основанию.

Палец 8, установленный в основании 3, проходит через паз, выполненный в корпусе 5, и осуществляет кинематическую связь между основанием 3 и опорной втулкой 6 в угловом направлении. Для выставки зазора между ротором и опорной втулкой, необходимого для обеспечения возможности вращения ротора и равного, например, 0.01-0.05 мм, служат прокладки 9.

Удержание ротора от вращения в заарретированном положении осуществляется фиксатором 10, для перемещения которого применяется пиротехнический элемент 11.

В снаряде прибор устанавливается по продольной оси. Во время действия стартовых перегрузок гироскоп заарретирован и ротор опирается на втулку 6, контактирующую с корпусом 5. В результате этого инерционная нагрузка ротора приложена к корпусу, минуя опоры и рамки карданова подвеса. Запуск гироскопа осуществляется после прекращения действия стартовой перегрузки по команде с программного устройства. При подаче электрического импульса срабатывает пиротехнический элемент 11, освобождая фиксатор 10. Ротор под действием момента пружинного двигателя разворачивает фиксатор и начинает разгоняться. В процессе разгона ротора за счет того, что момент пружинного двигателя больше крутящего момента упругого элемента 7, опорная втулка находится в начальном положении. Зазор между ротором и опорной втулкой при этом имеет малую величину, равную, например, 0,01-0,05 мм. По мере разгона ротора момент пружинного двигателя 4 уменьшается и когда его величина станет меньше крутящего момента упругого элемента 7, основание 3 вместе с кинематически связанной с ним опорной втулкой 6 разворачивается под действием момента упругого элемента 7. При этом выступы "а" опорной втулки 6 совмещаются с пазами "б", выполненными на корпусе, и под действием осевого усилия пружины 7 опорная втулка перемещается в положение 11, обеспечивая ротору возможность прокачки. В дальнейшем ротор вращается на выбеге.

Так как в процессе разгона ротора зазор между ним и опорной втулкой, равный, например, 0,01-0,05 мм, мал, а радиус опорной поверхности ротора 20-30 мм, максимальный угол возможного разворота ротора по осям карданова подвеса при действии момента пружинного двигателя равен При отсутствии в конструкции механизма, задерживающего отход опорной втулки до окончания разгона ротора, ротор во время разгона под действием составляющих момента пружинного двигателя может отклоняться от начального положения, т.е. сбиваться, на угол ~1,5 - 2^o. Таким образом, применение предлагаемого устройства существенно уменьшает величину сбоя ротора при разарретировании, т.е. повышает точность.

Проведенные испытания описанного устройства подтвердили уменьшение сбоя оси ротора гироскопического прибора при разарретировании.

Источники информации
1. Патент США 2982140 от 6.02.59 г., нац. кл.74-5.12.

2. "Electrоnic packaging and production", 1980 г., volume 20, number 5, стр.68-86 (рис.11).

Прибор предназначен для использования в системах управления артиллерийских управляемых снарядов. Технический результат - повышение точности путем уменьшения изменения углового положения (сбоя) оси ротора при разарретировании. Прибор содержит корпус, ротор на внутреннем карданном подвесе, ориентированный по продольной оси снаряда, пружинный двигатель для разгона ротора, опорную втулку, размещенную между ротором и корпусом с возможностью продольного перемещения упругим элементом. Карданов подвес размещен в основании, установленном в корпусе с возможностью разворота упругим элементом. Опорная втулка выполнена в виде двухступенчатого цилиндра, установленного ступенью меньшего диаметра на цилиндрической части корпуса и кинематически связанного с основанием карданова подвеса в угловом направлении, контактирующего торцевой частью ступени большего диаметра с опорной поверхностью ротора и поджатого выступами, выполненными с ее противоположной стороны, к корпусу, в котором выполнены пазы, совмещаемые с выступами опорной втулки при развороте. Глубина пазов не меньше высоты выступов. Момент кручения упругого элемента противоположно направлен и меньше по величине момента пружинного двигателя, приложенного к основанию карданова подвеса. 2 ил.

Гироскопический прибор артиллерийского управляемого снаряда, содержащий корпус, ротор на внутреннем кардановом подвесе, ориентированный по продольной оси снаряда, пружинный двигатель для разгона ротора, опорную втулку, размещенную между ротором и корпусом с возможностью продольного перемещения упругим элементом, отличающийся тем, что карданов подвес размещен в основании, установленном в корпусе с возможностью разворота упругим элементом, выполненным с дополнительной функцией кручения, и разъемно соединенном с внутренним концом пружинного двигателя, размещенного во внутренней полости ротора, а опорная втулка выполнена в виде двухступенчатого цилиндра, установленного ступенью меньшего диаметра на цилиндрической части корпуса и кинематически связанного с основанием карданова подвеса в угловом направлении, контактирующего торцевой частью ступени большего диаметра с опорной поверхностью ротора и поджатого выступами, выполненными с ее противоположной стороны, к корпусу, в котором выполнены пазы, совмещаемые с выступами опорной втулки при развороте, глубина которых не меньше высоты выступов, при этом момент кручения упругого элемента противоположно направлен и меньше по величине момента пружинного двигателя, приложенного к основанию карданова подвеса.