СПОСОБ ТЕРМОСТАТИРОВАНИЯ ГИРОСКОПА В ПРОТОЧНОМ ТЕРМОСТАТЕ Российский патент 2006 года по МПК G01C19/00 G05D23/00 

Изобретение относится к системам регулирования температуры и может быть использовано в гироскопическом приборостроении для повышения точности термостабилизации гироскопов.

Сущность изобретения заключается в повышении точности термостабилизации гироскопов в проточном термостате при флуктуациях расхода теплоносителя.

Известны проточные термостаты [Ярышев Н.А., Андреева Л.Б. Тепловой расчет термостатов. Л.: Энергоатомиздат. 1984., стр.157-159], в которых термостатирование объекта осуществляется за счет стабилизации температуры теплоносителя, обдувающего его. Подобные термостаты используются в гироскопических приборах [А.А.Одинцов и др. Результаты разработки, изготовления и испытания инерциальной навигационной системы на управляемых магнитных гироскопах. // Гироскопия и навигация. 2000, № 4, стр.18-29; А.С.Анфиногенов и др. Прецизионная корабельная инерциальная навигационная система на электростатических гироскопах. // Гироскопия и навигация. 1996, № 4, стр.103-108] для поддержания температуры гироскопов и гиростабилизируемых платформ, установленных в карданов подвес. Основным недостатком таких термостатов является ухудшение точности термостабилизации гироскопа при изменении расхода обдувающего его теплоносителя. Изменение расхода возникает при вращении колец карданова подвеса, а также может быть вызвано нестабильностью электропитания вентилятора либо ухудшением расходно-напорных характеристик вентилятора в результате его износа. Флуктуация расхода теплоносителя вызывает изменение теплоотдачи на поверхности гироскопа, которое при существовании внутренних тепловыделений в гироскопе приводит к колебанию его температуры.

Для повышения точности термостабилизации в подобных термостатах разрабатывают специальные средства, позволяющие уменьшить флуктуацию расхода теплоносителя. Так, в [Roger L.LeBlanc. Thermal Control: Inertial Components and Systems // Electromechanical Design, 1966, vol. 10, № 12, pp. 26-28, 30, 31] приведено техническое решение, принимаемое за прототип, основанное на введении дополнительных сферических экранов, обеспечивающих неизменность воздушного тракта (а следовательно, и его гидравлического сопротивления) при вращении колец карданова подвеса. Недостатком такого решения является увеличение габаритных размеров прибора вследствие применения дополнительных экранов, а также невозможность поддерживать постоянный расход теплоносителя при колебаниях питающего напряжения вентилятора или в результате ухудшения расходно-напорных характеристик вентилятора.

Данное изобретение отличается от прототипа тем, что в нем предлагается не стабилизировать расход теплоносителя, а применить тепловую компенсацию флуктуации расхода.

Задачей изобретения является повышение точности термостабилизации гироскопа в проточном термостате при флуктуации расхода теплоносителя.

Решается задача путем замены обычного термодатчика системы стабилизации температуры теплоносителя термодатчиком, подогреваемым постоянной мощностью. При подогреве постоянной мощностью термодатчик становится чувствительным не только к изменению температуры теплоносителя, но и к изменению расхода. Необходимую величину мощности подогрева термодатчика подбирают таким образом, чтобы температура термодатчика изменялась при изменении расхода на такую же величину, что и температура термостатируемого гироскопа. Это может быть осуществлено как расчетным, так и экспериментальным путем. Поддерживая температуру подогреваемого термодатчика постоянной, система термостабилизации будет тем самым поддерживать постоянной и температуру термостатируемого гироскопа при изменениях расхода. Температура теплоносителя в этом случае уже не будет постоянной, а будет меняться так, чтобы скомпенсировать тепловое воздействие на гироскоп флуктуации расхода.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

1 - гироскоп, установленный в карданов подвес и выделяющий тепловую мощность;

2 - внутреннее кольцо карданова подвеса с металлическими экранами;

3 - наружное кольцо карданова подвеса с металлическими экранами;

4 - электровентилятор;

5 - электронагреватель системы термостабилизации теплоносителя;

6 - термодатчик системы термостабилизации с введенным в него постоянным подогревом;

7 - автоматический регулятор температуры.

Работа системы термостабилизации осуществляется следующим образом. Электровентилятор 4 осуществляет прокачку теплоносителя около гироскопа 1 по замкнутому контуру: от электровентилятора 4 теплоноситель поступает в полость, образованную между экранами внутреннего 2 и наружного 3 колец карданова подвеса, далее всасывается в отверстие на экране внутреннего кольца 2, после чего последовательно обдувает электронагреватель 5, подогреваемый термодатчик 6 и гироскоп 1 и вновь поступает на электровентилятор 4. Автоматический регулятор 7 сравнивает текущую температуру термодатчика 6 с заданной и по результату сравнения изменяет мощность на электронагревателе 5 так, чтобы привести температуру термодатчика 6 к заданной путем изменения температуры теплоносителя. При уменьшении расхода теплоносителя температура гироскопа 1 увеличивается (из-за уменьшения теплоотдачи), также увеличивается и температура подогреваемого термодатчика 6 (температура неподогреваемого термодатчика не изменилась бы). Вследствие этого, автоматический регулятор 7 уменьшает мощность электронагревателя 5 так, чтобы вернуть температуру термодатчика 6 к заданной, в результате температура теплоносителя понижается, а температура гироскопа 1 принимает прежнее значение. Аналогично такая система термостатирования компенсирует понижение температуры гироскопа 1, вызванное увеличением расхода теплоносителя.

Изобретение относится к системам регулирования температуры и может быть использовано в гироскопическом приборостроении для повышения точности термостабилизации чувствительных элементов. Сущность изобретения: непрерывно подогревают термодатчик системы термостатирования теплоносителя постоянной мощностью, определяемой при настройке из условия, чтобы температура термодатчика изменялась при изменении расхода на такую же величину, что и температура чувствительного элемента. Ввиду подогрева температура термодатчика становится зависимой от интенсивности обдува, что позволяет системе термостабилизации за счет изменения температуры теплоносителя поддерживать температуру гироскопического чувствительного элемента постоянной при изменении расхода. Техническим результатом является повышение точности термостабилизации гироскопических чувствительных элементов в проточном термостате при флуктуации расхода теплоносителя. 1 ил.

Способ термостатирования гироскопа в проточном термостате, заключающийся в обдуве гироскопа термостабилизированным теплоносителем, отличающийся тем, что дополнительно производят постоянный подогрев термодатчика системы термостатирования теплоносителя мощностью, которую подбирают таким образом, чтобы температура термодатчика изменялась при изменении расхода теплоносителя на такую же величину, что и температура термостатируемого гироскопа.