СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЙ УГЛОВЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РОТОРА ТРЕХСТЕПЕННОГО ГИРОСКОПА ОТНОСИТЕЛЬНО ЕГО КОРПУСА И СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА Российский патент 2019 года по МПК G01C19/28 

Предлагаемое изобретение относится к способам построения измерительных систем гироскопов, предназначенных для управления реактивными снарядами на начальных участках их траекторий в условиях ограниченного электропитания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен патент РФ №2107261 «Электромагнитный датчик угла вращающегося ротора гироскопа». Датчик угла содержит катушки индуктивности с магнитопроводами, установленные на корпусе гироскопа, и закрепленный на ободе ротора якорь. Якорь выполнен в виде ряда винтовых линий. Каждый магнитопровод выполнен с немагнитным зазором и снабжен постоянным магнитом.

В патенте РФ №2308680 предложен гироскоп с достаточно сложным построением датчиков угла и датчиков момента. Эти датчики работают только при весьма малых угловых отклонениях ротора гироскопа относительно его корпуса. Гироскоп предназначен для управления приводами карданной системы или в качестве гиротахометра.

Известен патент РФ №2460040, согласно которому для измерения угловых отклонений ротора гироскопа относительно его корпуса, на роторе гироскопа жестко закреплено ферритовое кольцо прямоугольного сечения а датчики угла, образованные катушками индуктивности с ферромагнитными сердечниками, размещены на корпусе гироскопа напротив ферритового кольца.

Рассмотренные известные способы измерений угловых отклонений ротора трехстепенного гироскопа относительно его корпуса обладают рядом недостатков.

Ограничен допустимый диапазон угловых отклонений ротора гироскопа относительно его корпуса, что связано с низкой эффективностью способов измерений этих углов.

Необходимы источники электропитания для обеспечения функционирования измерительных устройств.

Конструктивная сложность и существенная трудоемкость изготовления рассмотренных измерительных устройств.

Таким образом, в области техники существует необходимость в разработке простого способа построения измерительной системы трехстепенного гироскопа, способной функционировать при существенных углах отклонений ротора относительно его корпуса и в условиях ограниченного электропитания или его отсутствия.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является создание способа более простого построения измерительной системы трехстепенного гироскопа, способной функционировать без источников электропитания.

Согласно предлагаемому способу измерений угловых отклонений вращающегося ротора трехстепенного гироскопа относительно его корпуса и скорости вращения ротора угловые отклонения ротора гироскопа определяются по разности выходных напряжений амплитудных детекторов, связанных через согласующие трансформаторы с катушками индуктивности с гантелеобразными ферритовыми сердечниками, расположенными на корпусе гироскопа симметрично относительно его продольной оси и на некотором расстоянии от торцевой поверхности вращающегося ферромагнитного ротора, на которой установлено четное количество равноудаленных между собой постоянных магнитов с перемежающейся полярностью и осевой намагниченностью, а скорость вращения ротора гироскопа определяется по частоте переменного напряжения на обмотках катушек индуктивности, причем торцевая поверхность ротора выполнена таким образом, чтобы исключить возможность перемещений магнитов после их установки и при вращении ротора.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность измерений угловых отклонений ротора трехстепенного гироскопа относительно его корпуса в достаточно большом диапазоне углов и измерения скорости вращения ротора гироскопа в условиях отсутствия электропитания и при работе гироскопа в режиме выбега ротора, т.е. после выключения двигателя гироскопа. Наличие информации о скорости вращения ротора при работе в режиме выбега ротора позволяет определять изменяющиеся во времени свойства гироскопа.

При использовании в гироскопе асинхронного двигателя или двигателя постоянного тока наличие информации о скорости вращения ротора позволяет стабилизировать скорость вращения ротора на заданном уровне.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно предлагаемому способу, угловые отклонения ротора гироскопа относительно его корпуса определяются по разности выходных напряжений амплитудных детекторов, соединенных через согласующие трансформаторы с катушками индуктивности, содержащими гантелеобразные ферритовые сердечники, причем катушки индуктивности связанны с корпусом гироскопа и расположены на некотором расстоянии от торцевой поверхности вращающегося ротора гироскопа диаметрально симметрично относительно продольной оси гироскопа.

Согласующие трансформаторы используются для обеспечения удовлетворительной работы амплитудных детекторов, поскольку катушки индуктивности вследствие своих малых размеров и разомкнутых магнитных цепей являются источниками напряжений с малым внутренним сопротивлением и с недостаточными для работы детекторов амплитудами напряжений.

Применение гантелеобразных ферритовых сердечников, широко применяемых в дросселях для печатного монтажа, позволяет создать миниатюрные катушки индуктивности необходимого качества. Так, например, на сердечнике с наружным диаметром 6 мм и длиной 9 мм размещается катушка с несколькими сотнями витков провода, не выступающая за пределы указанного габарита.

На торцевой поверхности ферромагнитного ротора гироскопа размещается на равных расстояниях между собой четное количество постоянных магнитов с осевой намагниченностью и перемежающимися между собой полярностями. Используются миниатюрные постоянные магниты с высокой энергией, например, неодимовые магниты, что обеспечивает достаточное сцепление с поверхностью ротора и позволяет отказаться от каких-либо устройств их крепления к ротору. Применение нескольких (6-8) пар постоянных магнитов обеспечивает соответствующее увеличение частоты напряжений, возникающих на катушках индуктивности, что способствует повышению быстродействий системы и уменьшению ее габаритов.

Принятые технические решения позволяют даже при сравнительно небольшой скорости вращения ротора получить на выходных обмотках трансформаторов напряжения, существенно превышающие величины прямых падений напряжений на полупроводниковых диодах амплитудных детекторов. При этом указанное соотношение сохраняется при угловых отклонениях ротора гироскопа относительно его корпуса до 5-6 градусов.

Торцевая поверхность ротора выполнена таким образом, чтобы исключить возможность перемещений магнитов после их установки и при вращении ротора.

Скорость вращения ротора гироскопа определяется по частоте переменного напряжения на обмотках катушек индуктивности.

Заявитель прилагает формулу изобретения, где отражены существенные признаки изобретения. Специалисту в области техники понятно, что предлагаемое изобретение может быть использовано и на других типах объектов, в объеме формулы изобретения.

Изобретение относится к способам построения измерительных систем гироскопов. Способ измерений угловых отклонений вращающегося ротора трехстепенного гироскопа относительно его корпуса и скорости вращения ротора содержит этапы, на которых угловые отклонения ротора гироскопа определяются по разности выходных напряжений амплитудных детекторов, связанных через согласующие трансформаторы с катушками индуктивности с гантелеобразными ферритовыми сердечниками, расположенными на корпусе гироскопа симметрично относительно его продольной оси и на некотором расстоянии от торцевой поверхности вращающегося ферромагнитного ротора, на которой установлено четное количество равноудаленных между собой постоянных магнитов с перемежающейся полярностью и осевой намагниченностью, а скорость вращения ротора гироскопа определяется по частоте переменного напряжения на обмотках катушек индуктивности, причем торцевая поверхность ротора выполнена таким образом, чтобы исключить возможность перемещений магнитов после их установки и при вращении ротора. Технический результат – измерение угловых отклонений ротора трехстепенного гироскопа относительно его корпуса в достаточно большом диапазоне углов и измерения скорости вращения ротора гироскопа в условиях отсутствия электропитания и при работе гироскопа в режиме выбега ротора.

Способ измерений угловых отклонений вращающегося ротора трехстепенного гироскопа относительно его корпуса и скорости вращения ротора, заключающийся в том, что угловые отклонения ротора гироскопа определяются по разности выходных напряжений амплитудных детекторов, связанных через согласующие трансформаторы с катушками индуктивности с гантелеобразными ферритовыми сердечниками, расположенными на корпусе гироскопа симметрично относительно его продольной оси и на некотором расстоянии от торцевой поверхности вращающегося ферромагнитного ротора, на которой установлено четное количество равноудаленных между собой постоянных магнитов с перемежающейся полярностью и осевой намагниченностью, а скорость вращения ротора гироскопа определяется по частоте переменного напряжения на обмотках катушек индуктивности, причем торцевая поверхность ротора выполнена таким образом, чтобы исключить возможность перемещений магнитов после их установки и при вращении ротора.