ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ПРИБОР Российский патент 2003 года по МПК G01C19/02 

Предлагаемое изобретение относится к области гироскопических приборов, используемых в системах управления противотанковых управляемых ракет и артиллерийских управляемых снарядов, а именно к гироскопическим приборам с пружинным двигателем для разгона ротора.

Известен гироскопический прибор [1] , содержащий гироузел, пружинный двигатель, выполненный в виде отдельного блока, арретирующий механизм. Пружинный двигатель, выполненный в виде спиральной пружины, размещен в расточке корпуса, объединяющего двигатель и арретирующий механизм. Наружный отогнутый конец пружины входит в паз, выполненный на корпусе, а внутренний - в прорезь оси, соединенной через поводок с ротором.

Пружинный двигатель в такой конструкции, обеспечивая разгон ротора, не влияет на точностные характеристики гироскопа, т.к. не связан с элементами карданова подвеса.

Однако прибор, выполненный по такой схеме, имеет существенный недостаток, связанный с увеличением габаритно-массовых характеристик при компоновке двигателя в виде отдельного блока, что неприемлемо в малогабаритных управляемых ракетах и снарядах.

Указанного недостатка лишены гироскопические приборы, в которых пружинный двигатель размещен внутри ротора, например, гироскоп [2], содержащий ротор в кардановом подвесе, корпус и стопорный механизм. Спиральная пружина двигателя размещена внутри полого ротора и в заведенном состоянии намотана навтулкообразную часть внутренней рамки и своим внутренним отогнутым концом входит в канавку, выполненную на втулке. Наружный конец пружины жестко приклепан к ротору.

Недостатком такого гироскопа является разброс от спуска к спуску величины момента дебаланса вдоль оси ротора из-за неоднозначной установки пружины в камере ротора по ширине, что приводит к изменению моментов дебаланса относительно осей карданова подвеса и, как следствие, снижению точности прибора. Разброс обусловлен тем, что для обеспечения нормальных условий работы пружинного двигателя ширина камеры, выполненной в роторе, должна быть больше ширины спиральной пружины. Вследствие этого имеется зазор между витками спиральной пружины и стенками камеры и пружина имеет возможность неоднозначно раскладываться в пределах этого зазора по своей длине.

Известны также другие способы крепления наружного конца спиральной пружины [3], [4].

Недостатком этих способов крепления наружного конца спиральной пружины является то, что они не обеспечивают стабильную установку пружины в камере после разгона ротора.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности гироскопического прибора с пружинным двигателем для разгона ротора путем уменьшения разброса момента дебаланса, вызванного изменением положения центра масс пружинного двигателя после разгона ротора.

Указанная задача достигается тем, что в гироскопическом приборе, содержащем корпус, ротор в кардановом подвесе, установленную во внутренней полости ротора спиральную двигательную пружину, фиксатор, жестко закрепленный на наружном конце пружины, фиксатор выполнен в виде двухступенчатого цилиндра, установленного ступенью меньшего диаметра перпендикулярно плоскости пружины, контактирующего боковой цилиндрической поверхностью меньшего диаметра со скошенной стороной паза, выполненного на боковой поверхности обода ротора в виде клина, в котором расстояние между скошенной стороной паза и противолежащей ей стенкой полости уменьшается в направлении вращения ротора, при этом наименьший размер от скошенной стороны паза до противолежащей ей стенки полости меньше размера между боковой поверхностью спиральной двигательной пружины, контактирующей с этой стенкой, и линией контакта фиксатора со скошенной стороной паза, а внутренний конец спиральной двигательной пружины разъемно соединен с втулкообразной частью корпуса.

На фиг. 1 изображен общий вид гироскопа с пружинным двигателем в осевом сечении; на фиг.2 - узел крепления наружного конца спиральной двигательной пружины в увеличенном масштабе.

Ротор 1 в кардановом подвесе, состоящем из внутренней 2 и наружной 3 рамок, установлен в корпусе 4. Во внутренней полости 5, выполненной в роторе, установлена спиральная двигательная пружина 6, внутренний конец которой разъемно соединен с втулкообразной частью 7 корпуса 4. На наружном конце пружины перпендикулярно плоскости витка ступенью меньшего диаметра жестко закреплен двухступенчатый цилиндрический фиксатор 8, установленный в пазу 9, выполненном на боковой поверхности обода ротора. Паз 9 имеет форму клина, в котором расстояние между скошенной стороной 10 и противолежащей ей стенкой полости 5 ротора 1 уменьшается в направлении вращения ротора, что обеспечивает поджатие боковой кромки пружины 6 к стенке полости, противолежащей скошенной стороне 10, за счет взаимодействия фиксатора 8 со скошенной стороной 10 паза 9. При этом минимальный размер "а" от скошенной стороны 10 паза 9 до противолежащей ей стенки полости 5 меньше размера "б" между боковой поверхностью пружины 6, контактирующей с этой стенкой, и линией контакта скошенной стороны 10 паза 9 с цилиндрической поверхностью меньшего диаметра фиксатора 8.

Для обеспечения соединения наружного конца спиральной пружины с ротором в процессе заводки фиксатор снабжен ограничителем перемещения в радиальном направлении, выполненным, например, в виде цилиндрической ступени большего диаметра или шплинта.

Работает прибор следующим образом.

При подаче напряжения на пирозапал он срабатывает и освобождает стопор 11, предохраняющий ротор от вращения. Ротор 1 под действием крутящего момента спиральной пружины 6 разгоняется до рабочих оборотов и в дальнейшем работает на выбеге. Когда момент пружинного двигателя станет равным нулю, происходит расцепление внутреннего конца пружины с втулкообразной частью 7 корпуса 4, обеспечивая прокачку ротора.

Крутящий момент спиральной двигательной пружины приложен к ротору 1 через фиксатор 8. В результате взаимодействия фиксатора со скошенной стороной паза 9, к наружному концу пружины прикладывается усилие
F=М_крхctgα/R
где М_кр - крутящий момент пружинного двигателя;
R - радиус полости под пружинный двигатель;
α - угол наклона стенки паза,
поджимающее его к стенке полости, противолежащей скошенной стороне паза. За счет большой жесткости на изгиб пружины в плоскости витка, равной

где Е - модуль упругости материала пружины;
b - ширина пружины;
h - толщина пружины,
последующие витки в процессе спуска пружины укладываются, плотно прилегая к стенке полости, обеспечивая таким образом стабильное положение пружины относительно ротора после спуска пружинного двигателя и тем самым стабильную величину момента дебаланса.

Проведенные испытания предложенной конструкции гироскопического прибора показали, что увеличение силы трения между витками пружинного двигателя и стенкой ротора практически не влияет на величину кинетического момента, в то время как разброс скорости ухода оси ротора, вызванный изменением момента дебаланса, от спуска к спуску существенно уменьшается.

Источники информации
1 - патент США, нац. кл. 74-5.12 3232121 от 13.06.1962 г.

2 - патент США, нац. кл. 74-5.41 2723721 от 2.08.1954 г. - прототип.

3 - Т.А. Гевондян "Пружинные двигатели", Оборонгиз, М., 1956 г.

4 - Л.Е. Андреева "Упругие элементы приборов", Машгиз, М., 1962 г.

Изобретение относится к гироскопическим приборам, используемым в системах управления противотанковых управляемых ракет и артиллерийских управляемых снарядов. В гироскопическом приборе, содержащем корпус, ротор в кардановом подвесе, установленную во внутренней полости ротора спиральную двигательную пружину, фиксатор, жестко закрепленный на наружном конце пружины, фиксатор выполнен в виде двухступенчатого цилиндра, установленного ступенью меньшего диаметра перпендикулярно плоскости пружины, контактирующего боковой цилиндрической поверхностью меньшего диаметра со скошенной стороной паза, выполненного на боковой поверхности обода ротора в виде клина, в котором расстояние между скощенной стороной паза и противолежащей ей стенкой полости уменьшается в направлении вращения ротора, при этом наименьший размер от скошенной стороны паза до противолежащей ей стенки полости меньше размера между боковой поверхностью спиральной двигательной пружины, контактирующей с этой стенкой, и линией контакта фиксатора со скошенной стороной паза, а внутренний конец спиральной двигательной пружины разъемно соединен с втулкообразной частью корпуса. Техническим результатом является повышение точности прибора путем уменьшения разброса момента дебаланса, вызванного изменением положения центра масс пружинного двигателя после разгона ротора. 2 ил.

Гироскопический прибор, содержащий корпус, ротор в кардановом подвесе, установленную во внутренней полости ротора спиральную двигательную пружину, фиксатор, жестко закрепленный на наружном конце пружины, отличающийся тем, что фиксатор выполнен в виде двухступенчатого цилиндра, установленного ступенью меньшего диаметра перпендикулярно плоскости пружины, контактирующего боковой цилиндрической поверхностью меньшего диаметра со скошенной стороной паза, выполненного на боковой поверхности обода ротора в виде клина, в котором расстояние между скошенной стороной паза и противолежащей ей стенкой полости уменьшается в направлении вращения ротора, при этом наименьший размер от скошенной стороны паза до противолежащей ей стенки полости меньше размера между боковой поверхностью спиральной двигательной пружины, контактирующей с этой стенкой, и линией контакта фиксатора со скошенной стороной паза, а внутренний конец спиральной двигательной пружины разъемно соединен с втулкообразной частью корпуса.