ДВУХСТЕПЕННОЙ ПОПЛАВКОВЫЙ ГИРОСКОП Российский патент 2004 года по МПК G01C19/20 

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве и эксплуатации двухстепенных поплавковых гироскопов.

Известен двухстепенной поплавковый гироскоп [У.Ригли, У.Холлистер, У.Денхард "Теория, проектирование и испытания гироскопов", М., "Мир", 1972 г., стр.288, 292]. Гироскоп содержит цилиндрический корпус, две торцевые крышки, цилиндрическую поплавковую камеру с закрепленным внутри гиромотором. Камера установлена в корпусе на камневых опорах, ограничивающих ее перемещение в радиальном и осевом направлениях. Зазор между корпусом, торцевыми крышками и камерой заполнен жидкостью большой плотности для разгрузки камневых опор. На оси камеры установлены датчик угла и датчик момента. На внешней цилиндрической части корпуса размещены обмотка обогрева и обмотка термодатчика. На одной из торцевых крышек установлен сильфон для компенсации объемных расширений жидкости.

Недостатком гироскопа является малая точность. Указанный недостаток обусловлен следующим. При изменении температуры прибора происходит объемное расширение жидкости. Вследствие ее неравномерного распределения по торцевым зазорам (из-за конструктивных особенностей прибора) появляется избыточное давление жидкости. Это давление воздействует на поплавковую камеру, заставляя ее перемещаться в осевом направлении (возникает явление "поршневого" эффекта). Механический контакт цапфы с подпятником приводит к увеличению момента трения в опорах. Точность прибора мала.

Известен также двухстепенной поплавковый гироскоп [Никитин Е.А., Балашова А.Л. "Проектирование дифференцирующих и интегрирующих гироскопов и акселерометров", Издательство "Машиностроение". - М., 1968 г., стр.104, 121], который принимаем за прототип. Гироскоп содержит цилиндрический корпус, две торцевые крышки, цилиндрическую поплавковую камеру, с закрепленным внутри гиромотором. Камера установлена в корпусе на камневых опорах, ограничивающих ее перемещение в радиальном и осевом направлениях. Зазор между корпусом, торцевыми крышками и камерой заполнен жидкостью большой плотности для разгрузки камневых опор. На оси камеры установлены датчик угла и датчик момента. На внешней цилиндрической части корпуса размещены обмотка обогрева и обмотка термодатчика. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса вдоль его продольной оси выполнены полукруглые канавки для перетекания жидкости. Канавки уменьшают влияние "поршневою" эффекта путем увеличения зазора, через который происходит перемещение жидкости. На одной из торцевых крышек установлен сильфон для компенсации объемных расширений жидкости.

Недостатком гироскопа является малая точность. Указанный недостаток обусловлен следующим. Для уменьшения влияния "поршневого" эффекта на внутренней цилиндрической поверхности корпуса прибора выполнены перепускные каналы. Проточка каналов уменьшает жесткость конструкции. Уменьшение жесткости ведет к увеличению деформаций корпуса при колебаниях температуры. Деформации ведут к искажению формы рабочего зазора, к появлению тангенциальных составляющих потоков жидкости, к смещению элементов датчика угла и датчика момента. Кроме того, возникает тепловая неоднородность корпуса (участок корпуса между каналами нагревается быстрее, чем под каналами), которая также является источником возмущающих моментов. Таким образом, точность прибора мала.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности прибора.

Поставленная задача решается тем, что в известном двухстепенном поплавковом гироскопе, содержащем корпус с торцевыми крышками, обмотки обогревателя и термодатчика, цилиндрическую поплавковую камеру с закрепленным внутри гиромотором, установленную в жидкости на опорах подвеса, каналы для перетекания жидкости, датчик угла, датчик момента, сильфон, введен установленный в корпусе и соосно с ним тонкостенный цилиндр, при этом каналы для перетекания жидкости образованы прямоугольными канавками, выполненными на наружней поверхности тонкостенного цилиндра вдоль его продольной оси, и внутренней поверхностью корпуса, а

(δ₁+δ₂)>2h,

где (δ₁+δ₂) - суммарный зазор между торцами цилиндра и внутренними поверхностями торцевых крышек,

h - глубина канавки.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами (фиг.1-3).

На фиг.1 изображен общий вид прибора.

На фиг.2 и 3 конструкция дополнительного цилиндра.

Предлагаемый гироскоп 1 (Фиг.1) содержит цилиндрический корпус 2 с двумя торцевыми крышками 4 и 5. Цилиндрическую поплавковую камеру 6 с гиромотором 7, размещенную в корпусе 2 на ограничительных камневых опорах 8. Зазор между корпусом и поплавковой камерой заполнен поддерживающей жидкостью большой плотности для разгрузки камневых опор 8. На оси ОХ подвеса камеры 6 размещены датчик 9 угла и датчик 10 момента. На торцевой крышке 4 установлен сильфон 11 для компенсации объемного расширения жидкости. На наружней цилиндрической поверхности корпуса 2 размещены обмотка 12 обогрева и обмотка 13 термодатчика. В корпусе 2 прибора 1 соосно с ним установлен тонкостенный цилиндр 14 (Фиг.1-3) При этом каналы 15 для перетекания жидкости образованы прямоугольными канавками 16, выполненными на наружной поверхности тонкостенного цилиндра 14 вдоль его продольной оси, и внутренней поверхностью корпуса 2.

Длину 1 цилиндра выбирают такой, чтобы при установке его в корпус суммарный зазор (δ₁+δ₂) между торцами цилиндра 14 и внутренними поверхностями крышек 4, 5 был не менее удвоенного значения глубины h канавок для перетекания жидкости.

Цилиндр устанавливают так, чтобы при установке торцевых крышек размер зазора (δ₁ или δ₂) между каждым торцом цилиндра и внутренней поверхностью соответствующей торцевой крышки был не менее значения глубины h канавки для перетекания жидкости. В этом случае гидродинамическое сопротивление перетеканию жидкости будет наименьшим (сечение на входе канала будет равно сечению канала или больше его).

При установке цилиндра 14 повышается жесткость корпуса 2. Корпус 2 выполняется монолитным, а канавки 16, уменьшающие в прототипе его жесткость, выполняются на специально введенном цилиндре 14. Кроме того, происходит выравнивание теплового поля в рабочем зазоре. Выравнивание поля (уменьшение тепловой неоднородности) происходит за счет более равномерного распределения жидкости по наружной поверхности цилиндра (ширину прямоугольных канавок по сравнению с круглыми можно выполнить намного большей), а также за счет увеличения теплового сопротивления участков m, приходящихся на промежутки между каналами. Тепловое сопротивление клея больше, чем у металла.

Увеличение жесткости конструкции, выравнивание теплового поля приводит к уменьшению деформаций, к уменьшению конвективных потоков жидкости и, следовательно, к повышению точности прибора. Таким образом, поставленная задача решена.

На предприятии ЦНИИ "Электроприбор" предлагаемое устройство изготовлено. При его испытаниях получены положительные результаты. В настоящее время разрабатывается техническая документация для серийного изготовления в производстве предлагаемого гироскопа.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении точности гироскопа.

В связи с отсутствием сведений о потребностях страны в таких гироскопах экономический эффект изобретения подсчитать не представляется возможным.

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве и эксплуатации двухстепенных поплавковых гироскопов (ДПГ). Гироскоп содержит цилиндрический корпус 2 с двумя торцевыми крышками 4, 5, цилиндрическую поплавковую камеру 6 с гиромотором 7, размещенную в корпусе 2 на ограничительных камневых опорах 8. Зазор между корпусом и поплавковой камерой заполнен поддерживающей жидкостью большой плотности. На оси ОХ подвеса камеры 6 размещены датчик 9 угла и датчик 10 момента. На торцевой крышке 4 установлен сильфон 11. На наружней цилиндрической поверхности корпуса 2 размещены обмотка 12 обогрева и обмотка 13 термодатчика. В корпусе 2 прибора соосно с ним установлен тонкостенный цилиндр 14. При этом каналы 15 для перетекания жидкости образованы прямоугольными канавками, выполненными на наружней поверхности тонкостенного цилиндра 14 вдоль его продольной оси и внутренней поверхностью корпуса 2. Длину цилиндра выбирают такой, чтобы при установке его в корпус суммарный зазор (δ₁+δ₂) между торцами цилиндра 14 и внутренними поверхностями крышек 4,5 был не менее удвоенного значения глубины h канавок для перетекания жидкости. Цилиндр устанавливают так, чтобы при установке торцевых крышек размер зазора (δ₁ или δ₂) между каждым торцом цилиндра и внутренней поверхностью соответствующей торцевой крышки был не менее значения глубины h канавки для перетекания жидкости. Техническим результатом является повышение точности прибора. 3 ил.

Двухстепенной поплавковый гироскоп, содержащий корпус с торцевыми крышками, обмотки обогревателя и термодатчика, цилиндрическую поплавковую камеру с закрепленным внутри гиромотором, установленную в жидкости на опорах подвеса, каналы для перетекания жидкости, датчик угла, датчик момента, сильфон, отличающийся тем, что в него введен установленный в корпусе и соосно с ним тонкостенный цилиндр, при этом каналы для перетекания жидкости образованы прямоугольными канавками, выполненными на наружной поверхности тонкостенного цилиндра вдоль его продольной оси и внутренней поверхностью корпуса, а суммарный зазор (δ₁+δ₂) между торцами цилиндра и внутренними поверхностями торцевых крышек удовлетворяет условию

(δ₁+δ₂)>2h,

где h – глубина канавки.