СПОСОБ АВТОНОМНОГО ПИТАНИЯ ГАЗОВОГО ПОДВЕСА ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ГИРОСКОПИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ Российский патент 2015 года по МПК G01D11/30 

Изобретение относится к области приборостроения, предпочтительно к гироскопическим измерителям угла отклонения и/или угловой скорости объекта с газостатическим подвесом чувствительного элемента и газодинамическим подвесом ротора чувствительного элемента, и может быть использовано в измерителях, работающих на объектах с угловыми скоростями переориентации до 2°/сек в условиях линейных перегрузок до 2g.

Среди известных способов питания газового подвеса чувствительного элемента гироскопического измерителя можно выделить способ питания от внешнего нагнетателя. Такой способ применяется, например, в трехосных гиростабилизаторах (ТГС). Питание газостатических подвесов гироскопических измерителей осуществляется замкнутой через герметичный объем прибора системой газового питания, включающей микрокомпрессор, установленный непосредственно на корпусе ТГС, а также миниатюрных датчиков давлений и фильтров. Сжатый газ от компрессора подводится к гироскопическим измерителям по системе каналов, трубопроводов и клапанных коробок в местах подвижных соединений [1].

Недостатком данного способа является необходимость в дополнительных конструктивных элементах, специальном компрессоре, расположенном либо вне гироскопического измерителя, либо с ним совмещенного. Это равносильно увеличению веса, габаритов и потребляемой гироскопическим измерителем мощности.

Задачей изобретения, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и снижение габаритно-энергетических характеристик приборов или систем, в которых применяются измерители с предлагаемым способом автономного газового питания их чувствительных элементов.

Поставленная задача решается за счет того, что в качестве нагнетателя используется собственная газодинамическая опора ротора чувствительного элемента, которая одновременно с функцией поддержания ротора реализует функцию нагнетания газа (газодинамического компрессора).

Достигаемый технический результат заключается в отсутствии необходимости обеспечения электропитанием компрессоров в виде отдельных устройств, только двигателя ротора чувствительного элемента гироскопического измерителя. Исключение компрессоров в виде отдельных устройств, а также применение газодинамических опор с малым трением существенно повышает ресурс и надежность системы.

Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем более, не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения.

На фиг.1 изображен общий вид гироскопического измерителя - разрез.

На фиг.2 изображен общий вид чувствительного элемента.

На фиг.3 изображен общий вид чувствительного элемента - разрез.

Газовое питание газостатической опоры гироскопического измерителя, состоящего из корпуса 3 (фиг.1), чувствительного элемента 4 (фиг.1) и электромеханических устройств 2 (фиг.1), подается из внутренней полости чувствительного элемента. Расходуемый через газостатическую опору газ попадает во внутреннюю полость гироскопического измерителя - область под кожухом 1 (фиг.1), содержащую запасы газа, откуда осуществляется его забор через входные отверстия 5 (фиг.3) на торцевой части чувствительного элемента. Из-за вязкости газовая смазка увлекается в рабочий зазор опоры, где образуется газовый клин. При увеличении скорости вращения ротора 2 (фиг.3) за счет двигателя 1 (фиг.3) давление в газовом клине повышается и формируется газовое поддержание, образованное сопряженными рабочими поверхностями, где происходит уплотнение газовой смазки при одновременном сдвиге и сдавливании, обеспечивая необходимые силовые и моментные характеристики опоры. Одновременно с этим, происходит отбор части газа в газодинамической опоре 3 (фиг.3) из области максимального давления в полость нагнетания 4 (фиг.3) для питания газостатической опоры чувствительного элемента через дросселирующие элементы 1 (фиг.2).

Реализация герметичного корпуса гироскопического измерителя позволяет обеспечить автономность газового питания. Отсутствует необходимость в дополнительных источниках газа. Использование газодинамических опор ротора, реализующих функцию нагнетателя газа, позволяет обеспечить газовым питанием газостатическую опору чувствительного элемента, обеспечить вращение ротора без соприкосновения с металлом - минимизировать трение в опоре и, следовательно, повысить ресурс и надежность работы измерителя.

Подробнее о газодинамической опоре, реализующей функцию нагнетания газа (газодинамическом компрессоре), описано в [2].

Таким образом, заявляемый способ автономного питания газового подвеса гироскопического измерителя позволяет повысить надежность системы, снизить габаритно-энергетические характеристики.

Использованные источники

1. Александров Ю.С., Арефьев В.П., Артемьев О.А., Виноградов М.А., Зелинский В.А., Костырев В.М., Кучерков С.Г., Смирнов A.M., Сорокин А.В. Прецизионный комплекс командных приборов инерциальной системы управления разгонным блоком ″Бриз-М″ на базе гироприборов с газостатическим подвесом. // Гироскопия и навигация. - 2000. - №4 (31) - С.11.

2. А.А. Николаенко, Р.Н. Кокошкин. Об использовании газодинамических опор в гироскопии. «Известия Тульского государственного университета. Серия технические науки», г. Тула, 2012 г. - С.127.

Изобретение относится к области приборостроения, предпочтительно к гироскопическим измерителям угла отклонения и/или угловой скорости объекта, и может быть использовано в измерителях, работающих на объектах с угловыми скоростями переориентации до 2°/сек в условиях линейных перегрузок до 2g. В качестве компрессора используется собственная газодинамическая опора ротора чувствительного элемента, которая одновременно с функцией поддержания ротора реализует функцию нагнетания газа (газодинамического компрессора). Расходуемый через газостатическую опору газ попадает во внутреннюю полость гироскопического измерителя, откуда осуществляется его забор через входное отверстие на торцевой части чувствительного элемента с помощью газодинамических опор ротора, также реализующих функцию нагнетателя, которые осуществляют подачу газа в полость нагнетания и далее, через дросселирующие элементы, в газостатическую опору чувствительного элемента. Способ автономного питания газового подвеса гироскопического измерителя позволяет повысить надежность системы, снизить энергетические характеристики за счет исключения компрессора в виде отдельного устройства. 3 ил.

Способ автономного питания газового подвеса чувствительного элемента гироскопического измерителя, состоящего, по крайней мере, из чувствительного элемента на газостатической опоре и входящего в его состав ротора на газодинамической опоре, заключающийся в использовании нагнетателя газа и подачи от него газового питания в газостатическую опору, отличающийся тем, что нагнетание газа происходит через камеру нагнетания, а в качестве нагнетателя газа используется непосредственно газодинамическая опора ротора чувствительного элемента гироскопического измерителя.