ГИРОСКОП Российский патент 2003 года по МПК G01C19/02 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к гироскопическим преобразователям угловой скорости.

Известны гироскопы, содержащие гиромотор, ротор, узел упругого подвеса, преобразователи положения и момента [1].

Наиболее близким по технической сущности является гироскоп [2], содержащий корпус, первую и вторую крышки, гиромотор, преобразователи положения, преобразователи момента магнитоэлектрического типа, имеющий центральное отверстие вал, на котором установлены ротор гиромотора, узел двухстепенного упругого подвеса с неподвижной частью и подвижной частью, на которой установлен узел ротора гироскопа, причем неподвижная и подвижная части узла двухстепенного упругого подвеса соединены двумя парами упругих перемычек, внутренняя полость гироскопа заполнена газовой средой, отличной от воздуха.

Недостатком такого гироскопа является погрешность измерения угловой скорости вследствие повышенной случайной составляющей скорости дрейфа, вызванной оседанием посторонних частиц на упругих перемычках узла двухстепенного упругого подвеса при проведении технологического процесса заполнения гироскопа газовой средой.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения угловой скорости.

Данный технический результат достигается в гироскопе, содержащем корпус, первую и вторую крышки, гиромотор, преобразователи положения, преобразователи момента магнитоэлектрического типа, имеющий центральное отверстие вал, на котором установлены ротор гиромотора, узел двухстепенного упругого подвеса с неподвижной частью и подвижной частью, на которой установлен узел ротора гироскопа, причем неподвижная и подвижная части узла двухстепенного упругого подвеса соединены двумя парами упругих перемычек, внутренняя полость гироскопа заполнена газовой средой, отличной от воздуха, тем, что вал выполнен состоящим из сочлененных клеевым соединением первой и второй частей, ротор гиромотора установлен на первой части вала, узел двухстепенного упругого подвеса с узлом ротора гироскопа установлен на второй части вала, в расположенной напротив торцевой части гиромотора первой крышке установлена первая пробка, с торца расположенной напротив первой крышки первой части вала в его центральное отверстие установлена вторая пробка, образующая плотное соединение второй пробки с первой частью вала по поверхности центрального отверстия первой части вала.

Посредством расположения узла двухстепенного упругого подвеса на второй части вала, образования первой пробки в первой крышке, расположенной с торцевой части гиромотора, установки второй пробки в центральное отверстие первой части вала, расположенной напротив первой крышки, обеспечивается такой путь прохода воздуха во время технологического процесса обезгаживания гироскопа, что воздух не проходит через центральное отверстие вала к упругим перемычкам узла двухстепенного упругого подвеса.

В результате на упругих перемычках не осаждаются содержащиеся в воздухе примеси, их деформация при изменении угловой скорости остается стабильной. Поэтому стабильной становится случайная составляющая скорости дрейфа гироскопа, и повышается точность измерения угловой скорости. При выполнении вала состоящим из двух частей и сочленении их посредством клеевого соединения при балансировке узла ротора гироскопа обеспечивается перемещение второй части вала относительно первой части и фиксации второй части вала в таком положении, в котором статические моменты узла ротора гироскопа минимальны. В результате повышается точность гироскопа.

На фиг.1 представлен общий вид гироскопа,
на фиг.2 - схема расположения осей гироскопа.

В корпусе 1 гироскопа (фиг.1) установлены статор 2 гиромотора, обойма 3 с компенсационными катушками 4', 4'' преобразователя момента магнитоэлектрического типа, магнитные системы 5', 5'' преобразователя положения индуктивного типа, подшипники 6', 6'', на которых установлен вал 7 с центральным отверстием 8. Вал 7 выполнен из первой части 9 и второй части 10, сочлененных клеевым соединением 11. На первой части 9 вала 7 установлен ротор 12 гиромотора. На второй части 10 вала 7 установлены узел двухстепенного упругого подвеса 13 с узлом ротора 14 гироскопа, на котором расположены кольцевые постоянные магниты 15', 15'' преобразователя момента магнитоэлектрического типа.

Вал 7 вместе с ротором 12 гиромотора, узлом двухстепенного упругого подвеса 13 с узлом ротора 14 гироскопа имеет свободу неограниченного углового движения относительно оси вращения 16-16.

Узел двухстепенного упругого подвеса 13 содержит неподвижную часть 17 и подвижную часть 18, на которой закреплен узел ротора 14 гироскопа.

В узле двухстепенного упругого подвеса 13 одна степень свободы углового перемещения узла ротора 14 гироскопа относительно первой оси образована первой парой упругих перемычек, а другая степень свободы углового перемещения узла ротора 14 относительно второй оси, перпендикулярной первой оси, образована второй парой упругих перемычек. Для этого в узле двухстепенного упругого подвеса 13 между отверстиями 19', 19'' образована первая упругая перемычка 20 из первой пары упругих перемычек.

Образованная между аналогичными отверстиями вторая упругая перемычка из первой пары упругих перемычек расположена диаметрально по направлению перпендикуляра к плоскости чертежа. Обе эти перемычки первой пары перемычек обеспечивают угловое перемещение узла ротора 14 гироскопа относительно первой оси, перпендикулярной оси вращения 16-16.

Между отверстием 21 и расположенным симметрично относительно плоскости чертежа аналогичным отверстием образована первая упругая перемычка 22' из второй пары упругих перемычек. Вторая упругая перемычка 22'' из второй пары упругих перемычек расположена диаметрально относительно упругой перемычки 22' в плоскости чертежа по направлению, перпендикулярному оси вращения 16-16, и образована между отверстием 23 и аналогичным ему отверстием, расположенным симметрично относительно плоскости чертежа. Первая упругая перемычка 22' и вторая упругая перемычка 22" обеспечивают угловое перемещение узла ротора 14 гироскопа относительно второй оси, перпендикулярной первой оси и оси вращения 16-16.

Напротив торцевой части 24 гиромотора в корпусе I установлена первая крышка 25 с первой пробкой 26. Со стороны обращенного к первой крышке 25 торца 27 первой части 9 вала 7 в центральном отверстии 8 установлена вторая пробка 28, например, с помощью резьбового соединения, так, чтобы второй пробкой 28 было образовано плотное соединение с первой частью 9 вала 7 по поверхности 29 центрального отверстия 8. Со стороны, противоположной первой крышке 25, корпус 1 закрыт второй крышкой 30. Внутренняя полость 31 гироскопа заполнена водородом при пониженном давлении.

На обойме 3 (фиг.2) расположены компенсационные катушки 4', 4'' и аналогичные компенсационные катушки 4''', 4^IV преобразователей момента.

Здесь также условно показано расположение магнитных систем 5', 5'', 5''', 5^IV преобразователей положения, имеющих соответственно сердечники 32', 32'', 32''', 32^IV и катушки 33', 33'', 33''', 33^IV.

Преобразователями положения с магнитными системами 5', 5'' и преобразователями момента с компенсационными катушками 4''', 4^IV образована первая измерительная ось 34-34 гироскопа. Преобразователями положения с магнитными системами 5''', 5^IV и преобразователями момента с компенсационными катушками 4', 4'' образована вторая измерительная ось 35-35 гироскопа.

Гироскоп работает следующим образом. При наличии угловой скорости по первой измерительной оси 34-34 гироскопа преобразователь положения с магнитными системами 5', 5'' измеряет угловое отклонение узла ротора 14 гироскопа, обеспечиваемое узлом двухстепенного упругого подвеса 13. Сигнал от преобразователя положения с магнитными системами 5', 5'' усиливается и подается в компенсационные катушки 4''', 4^IV преобразователя момента, создаваемым моментом которого узел ротора 14 возвращается в исходное положение. Ток компенсационных катушек 4''', 4^IV является мерой угловой скорости по первой измерительной оси 34-34 гироскопа.

При наличии угловой скорости по второй измерительной оси 35-35 гироскопа преобразователь положения с магнитными системами 5''', 5^IV измеряет угловое отклонение узла ротора 14 гироскопа. После усиления сигнал преобразователя положения подается в компенсационные катушки 4', 4'' преобразователя момента, создаваемым моментом которого узел ротора 14 возвращается в исходное положение, а ток компенсационных катушек 4', 4'' является мерой угловой скорости по второй измерительной оси 35-35 гироскопа.

При балансировке узла ротора 14 гироскопа вторую часть 10 вала 7 перемещают относительно первой части 9, подсоединяясь к резьбовому отверстию в торцевой части второй части 10 вала 7 через его центральное отверстие 8 со стороны первой крышки 25.

Во время технологического процесса заполнения гироскопа водородом гироскоп через отверстие в первой крышке 25, еще не закрытое первой пробкой 26, герметично соединяют с вакуумной системой и обезгаживают. Если бы отсутствовала вторая пробка 28, то путь удаляемого при обезгазживании воздуха проходил через центральное отверстие 8 вала 7. При этом находящиеся в воздухе посторонние частицы оседали бы на упругих перемычках 20, 22', 22'' и второй упругой перемычке из первой пары упругих перемычек, аналогичной упругой перемычке 20.

Осевшие на упругих перемычках посторонние частицы изменяют динамическую настройку узла ротора 14 гироскопа, что приводит к появлению погрешности измерения угловой скорости.

При установке второй пробки 28 в центральном отверстии 8 вала 7 перекрывается путь прохождения воздуха через центральное отверстие 8 и упругие перемычки, устраняя тем самым осаждение посторонних частиц на упругих перемычках. В результате сохраняется динамическая настройка узла ротора 14 гироскопа и обеспечивается заданная точность гироскопа.

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

2. Пельпор Д.С., Матвеев В.А., Арсеньев В.Д. Динамически настраиваемые гироскопы. М., Машиностроение, 1988, с. 228-231, рис. 6, 8.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к гироскопическим преобразователям угловой скорости. Гироскоп включает корпус, две крышки, гиромотор, преобразователи положения, преобразователи момента магнитоэлектрического типа, имеющий центральное отверстие вал, выполненный состоящим из сочлененных клеевым соединением двух частей, на первой части которого установлен ротор гиромотора, а на второй - узел двухстепенного упругого подвеса с неподвижной частью и подвижной частью, на которой установлен узел ротора гироскопа, причем неподвижная и подвижная части узла двухстепенного упругого подвеса соединены двумя парами упругих перемычек, внутренняя полость гироскопа заполнена газовой средой, а в расположенной напротив торцевой части гиромотора первой крышке установлена первая пробка, с торца расположенной напротив первой крышки первой части вала в его центральное отверстие установлена вторая пробка. Техническим результатом является повышение точности измерения угловой скорости. 2 ил.

Гироскоп, содержащий корпус, первую и вторую крышки, гиромотор, преобразователи положения, преобразователи момента магнитоэлектрического типа, имеющий центральное отверстие вал, на котором установлены ротор гиромотора, узел двухстепенного упругого подвеса с неподвижной частью и подвижной частью, на которой установлен узел ротора гироскопа, причем неподвижная и подвижная части узла двухстепенного подвеса соединены двумя парами упругих перемычек, внутренняя полость гироскопа заполнена газовой средой, отличной от воздуха, отличающийся тем, что вал выполнен состоящим из сочлененных клеевым соединением первой и второй частей, ротор гиромотора установлен на первой части вала, узел двухстепенного упругого подвеса с узлом ротора гироскопа установлен на второй части вала, в расположенной напротив торцевой части гиромотора первой крышке установлена первая пробка, с торца расположенной напротив первой крышки первой части вала в его центральное отверстие установлена вторая пробка, образующая плотное соединение второй пробки с первой частью вала по поверхности центрального отверстия первой части вала.