ГИРОСКОП Российский патент 2003 года по МПК G01C19/02 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно, к гироскопическим преобразователям инерциальной информации.

Известны гироскопы [1] , содержащие гиромотор, ротор, кардан, датчики угла и момента.

Наиболее близким по технической сущности является гироскоп, содержащий гиромотор, ротор с внутренним карданом, преобразователи угла и магнитоэлектрические преобразователи момента по первой и второй измерительным осям, причем бескаркасные компенсационные катушки преобразователей момента одной стороны закреплены по окружности на перпендикулярной оси вращения ротора торцевой плоскости оправки, установленной в корпусе гироскопа [2].

Недостатком такого гироскопа является погрешность измерения вследствие поперечных связей измерительных осей, вызванная неточностью выполнения расположения компенсационных катушек преобразователей момента по окружности торцевой плоскости оправки.

Техническим результатом изобретения является повышение точности гироскопа.

Данный технический результат достигается в гироскопе, содержащем гиромотор, ротор с внутренним карданом, преобразователи угла и магнитоэлектрические преобразователи момента по первой и второй измерительным осям, причем бескаркасные компенсационные катушки преобразователей момента с одной стороны закреплены по окружности на перпендикулярной оси вращения ротора торцевой плоскости оправки, установленной в корпусе гироскопа, тем, что каждая компенсационная катушка закреплена дополнительно еще с двух сторон в образованных на торцевой плоскости оправки выступах, охватывающих всю часть одной половины компенсационной катушки, в которой витки направлены параллельно торцевой плоскости оправки, выступы направлены в сторону второй половины компенсационной катушки с направлением витков параллельно торцевой плоскости оправки, выступы выполнены с конфигурацией, повторяющей конфигурацию охватываемой выступами части компенсационной катушки.

В частном случае в гироскопе размер выступов по торцевой плоскости оправки в направлении оси вращения ротора выполнен равным толщине компенсационной катушки, и по этому размеру выступы совмещены с компенсационными катушками.

Посредством установки в образованные на торцевой плоскости оправки выступы компенсационных катушек, охватываемых дополнительно с двух сторон данными выступами, повторяющими конфигурацию компенсационных катушек, обеспечивается более точное расположение компенсационных катушек по окружности на торцевой плоскости оправки, чем достигается более точная ориентация компенсационных катушек относительно измерительных осей гироскопа. В результате повышается точность измерений гироскопа за счет устранения поперечных связей между измерительными осями гироскопа ввиду уменьшения погрешности выполнения расположения измерительных осей гироскопа.

На фиг. 1 представлен общий вид гироскопа; на фиг.2 - разрез гироскопа; на фиг.3 - обойма в развернутом виде; на фиг.4 - вид компенсационной катушки; на фиг. 5 - обойма с компенсационными катушками в развернутом виде; на фиг.6 - разрез обоймы с компенсационными катушками.

В гироскопе (фиг. 1) в корпусе 1 с крышкой 2 и кожухом 3 установлен статор 4 гиромотора, ротор 5 которого установлен на валу 6 с подшипниками 7^I, 7^II, чем обеспечивается угловое движение ротора 5 гиромотора относительно оси вращения 8-8.

На валу 6 установлены рамка подвеса 9 и ротор 10, на котором закреплены намагниченные в радиальном направлении кольцевые постоянные магниты 11^I, 11^II.

В корпусе 1 на торцевой плоскости 12 оправки 13 установлены бескаркасные компенсационные катушки 14^I, 14^II первого преобразователя момента, а также П-образные магнитные системы 15^I, 15^II первого преобразователя угла, имеющие соответственно сердечники 16^I, 16^II и обмотки 17^I, 17^II.

На фиг. 2, где условно штрих-пунктиром показано расположение магнитных систем 15^I, 15^II первого преобразователя угла и магнитных систем 15^III, 15^VI второго преобразователя угла относительно компенсационных катушек 14^I, 14^II первого преобразователя момента и компенсационных катушек 14^III, 14^IV второго преобразователя момента, с валом 6 рамка подвеса 9 соединена торсионами 18^I, 18^II. При указанном положении магнитных систем 15^I, 15^II первого преобразователя угла и компенсационных катушек 14^III, 14^IV второго преобразователя момента образована первая измерительная ось 19-19 гироскопа.

Рамка подвеса 9 соединена с ротором 10 торсионами 20^I, 20^II. При указанном положении магнитных систем 15^II, 15^IV второго преобразователя угла и компенсационных катушек 14^I, 14^II первого преобразователя момента образована вторая измерительная ось 21-21 гироскопа.

На торцевой плоскости 12 обоймы 13 (фиг.3) расположены выступы 22^I, 22^II, 22^III, 22^IV, имеющие с одной стороны соответственно криволинейные поверхности 23^I, 23^II, 23^III, 23^IV, а с другой стороны - криволинейные поверхности 24^I, 24^II, 24^III, 24^IV.

В компенсационной катушке 14^I (фиг.4) с осью симметрии 25-25 витки, расположенные в одной ее половине между внешней поверхностью 26 и внутренней поверхностью 27, направлены параллельно торцевой плоскости 12 оправки 13. Также направлены параллельно торцевой плоскости 12 оправки 13 витки, расположенные между внешней поверхностью 28 и внутренней поверхностью 29 компенсационной катушки 14^I. Боковые поверхности 30, 31 компенсационной катушки 14^I имеют криволинейную поверхность. Аналогичным образом выполнены компенсационные катушки 14^II, 14^III, 14^IV.

Конфигурация поверхности 23^I выступа 22^I (фиг.3) повторяет конфигурацию боковой поверхности 30 компенсационной катушки 14^I (фиг.4). Конфигурация поверхности 24^II выступа 22^II совпадает с конфигурацией боковой поверхности 31 компенсационной катушки 14^I.

Компенсационная катушка 14^I (фиг.5) установлена между выступами 22^I и 22^II обоймы 13 на ее торцевой плоскости 12 так, что ось симметрия 25-25 компенсационной катушки 14^I направлена перпендикулярно торцевой плоскости 12, внешняя поверхность 26 совмещена с торцевой плоскостью 12 обоймы 13, боковая поверхность 30 совмещена с поверхностью 23^I выступа 22^I, боковая поверхность 31 совмещена с поверхностью 24^II выступе 22^II. При этом выступы 22^I, 22^II направлены в сторону второй половины компенсационной катушки 14^I между внешней поверхностью 28 и внутренней поверхностью 29; выступы 22^I, 22^II охватывают с двух сторон всю часть первой половины компенсационной катушки 14^I между внешней поверхностью 26 и внутренней поверхностью 27.

Компенсационная катушка 14^II с ее осью симметрии 32-32 закреплена между выступами 22^III и 22^IV, компенсационная катушка 14^III с ее осью сисмметрии 33-33 закреплена между выступами 22^I и 22^IV, а компенсационная катушка 14^IV с ее осью симметрии 34-34 закреплена между выступами 22^II, 22^III.

Размер h выступа 22^I (фиг.6) по торцевой плоскости 12 обоймы 13 по ее диаметру (в направлении к оси вращения 8-8) выполнен равным толщине компенсационной катушки 14^I. При атом по размеру h выступ 22^I и компенсационная катушка 14^I совмещены.

Гироскоп работает следующим образом. В качестве чувствительного элемента индикаторного гиростабилизатора гироскоп посредством первого преобразователя угла с магнитными системами 15^I, 15^II измеряет угол отклонения гиростабилизированной платформы от положения, заданного ротором 10 гироскопа, относительно первой измерительной оси 19-19. Угол отклонения по второй измерительной оси 21-21 измеряется вторым преобразователем угла с магнитными системами 15^III, 15^IV.

В гироскопе как датчике угловой скорости по первой измерительной оси 19-19 первый преобразователь угла с магнитными системами 15^I, 15^II выдает сигнал отклонения ротора 10 от начального положения.

Сигнал с первого преобразователя угла усиливается и подается на компенсационные катушки 14^III, 14^IV второго преобразователя момента, создаваемым моментом которого ротор 10 возвращается в начальное положение. Ток компенсационных катушек 14^III, 14^IV является мерой угловой скорости по первой измерительной оси 19-19 гироскопа. Аналогичным образом при использовании второго преобразователя угла и компенсационных катушек 14^I, 14^II первого преобразователя момента измеряется угловая скорость по второй измерительной оси 21-21.

Расположением выступов 22^I, 22^II, 22^III, 22^IV на оправке 13 достигается то, что ось симметрии 25-25 компенсационной катушки 14^I и ось симметрии 32-32 компенсационной катушки 14^II располагаются точно по второй измерительной оси 21-21 гироскопа, а ось симметрии 33-33 компенсационной катушки 14^III и ось симметрии 34-34 компенсационной катушки 14^IV располагаются точно во первой измерительной оси 19-19 гироскопа. В результате создаваемый компенсационными катушками 14^I-14^II момент по второй измерительной оси 21-21 не передается на первую измерительную ось 19-19, в создаваемый компенсационными катушками 14^III-14^IV момент по первой -измерительной оси 19-19 не передается на вторую измерительную ось 21-21. Поэтому устраняются перекрестные связи между первой 19-19 и второй 21-21 измерительными осями гироскопа, чем достигается повышение точности гироскопа.

Источники информации
1. Гироскопические системы. Под редакцией Д.С.Пельпора. М., Высшая школа, 1980 г., стр.64, 65.

2. Д. С. Пельпор, В.А.Матвеев, В.Д.Арсеньев. Динамически настраиваемые гироскопы. М., Машиностроение , 1988 г., стр.231, рис. 6, 8.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к гироскопическим преобразователям инерциальной информации. Гироскоп содержит гиромотор, ротор с внутренним карданом, преобразователи угла и магнитоэлектрические преобразователи момента по первой и второй измерительным осям, причем бескаркасные компенсационные катушки преобразователей момента с одной стороны закреплены по окружности на перпендикулярной оси вращения ротора торцевой плоскости оправки, установленной в корпусе гироскопа. Каждая компенсационная катушка закреплена дополнительно еще с двух сторон в образованных на торцевой плоскости оправки выступах, охватывающих всю часть одной половины компенсационной катушки, в которой витки направлены параллельно торцевой плоскости оправки, выступы направлены в сторону второй половины компенсационной катушки с направлением витков параллельно торцевой плоскости оправки, выступы выполнены с конфигурацией, повторяющей конфигурацию охватываемой выступами части компенсационной катушки. Техническим результатом изобретения является повышение точности гироскопа. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Гироскоп, содержащий гиромотор, ротор с внутренним карданом, преобразователи угла и магнитоэлектрические преобразователи момента по первой и второй измерительным осям, причем бескаркасные компенсационные катушки преобразователей момента с одной стороны закреплены по окружности на перпендикулярной оси вращения ротора торцевой плоскости оправки, установленной в корпусе гироскопа, отличающийся тем, что каждая компенсационная катушка закреплена дополнительно еще с двух сторон в образованных на торцевой плоскости оправки выступах, охватывающих всю часть одной половины компенсационной катушки, в которой витки направлены параллельно торцевой плоскости оправки, выступы направлены в сторону второй половины компенсационной катушки c направлением витков параллельно торцевой плоскости оправки, выступы выполнены с конфигурацией, повторяющей конфигурацию охватываемой выступами части компенсационной катушки. 2. Гироскоп по п. 1, отличающийся тем, что размер выступов по торцевой плоскости оправки в направлении оси вращения ротора выполнен равным толщине компенсационной катушки, и по этому размеру выступы совмещены с компенсационными катушками.