СПОСОБ УСКОРЕННОГО ПРИВЕДЕНИЯ В СОСТОЯНИЕ ГОТОВНОСТИ ГИРОСКОПА, РОТОР КОТОРОГО СВЯЗАН С ВАЛОМ ДВИГАТЕЛЯ СФЕРИЧЕСКИМ ШАРИКОПОДШИПНИКОМ Российский патент 2020 года по МПК G01C19/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

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

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны трехстепенные гироскопы по патентам РФ №2308680, №2446382 и №2460040.

Гироскоп по патенту №2460040 предназначен для применения в реактивных снарядах. Гироскоп содержит ротор, связанный с корпусом гироскопа самоцентрирующимся (сферическим) шарикоподшипником, синхронный двигатель, датчики углов и моментов. Время готовности гироскопа не превышает нескольких секунд. Существенным недостатком гироскопа является его конструктивная сложность, значительное энергопотребление от источника переменного тока высокостабильной частоты и трудоемкость изготовления.

Известен способ построения трехстепенного гироскопа по патенту US 3194075 А1. В гироскопе ротор соединяется с валом двигателя гироскопа посредством самоцентрирующегося шарикоподшипника, и измеряются угловые отклонения оси вращения ротора от оси вращения двигателя, обусловленные изменением ориентации гироскопа в инерциальном пространстве. Приведение во вращение ротора гироскопа осуществляется через шарикоподшипник с малым моментом трения. При этом время приведения в готовность гироскопа достигает нескольких минут, что не всегда допустимо по условиям применения гироскопа.

Таким образом, в области техники существует необходимость в разработке простого способа ускоренного приведения гироскопа, ротор которого связан с валом двигателя сферическим подшипником, в состояние готовности к применению.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является создание простого и экономичного способа ускоренного приведения в состояние готовности гироскопа, ротор которого связан с валом двигателя сферическим подшипником.

Согласно предлагаемому способу связанная с ротором гироскопа упругая пластина с тремя или более лепестками, отогнутыми относительно плоскости вращения ротора, и инерционными массами, размещенными на лепестках на удалении от оси вращения ротора, соприкасается лепестками с установленным на валу двигателя диском и совмещает оси вращения ротора и двигателя, а при включении двигателя сцепляется лепестками с диском таким образом, что обеспечивает разгон ротора до необходимой скорости вращения, причем при выключении двигателя и начале движения снаряда, в котором установлен гироскоп, обеспечивает потерю контактов лепестков пластины вращающегося ротора с диском и удаление лепестков на необходимые расстояния от диска под воздействием центробежных сил инерции.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность первоначального совмещения ориентаций оси вращения ротора гироскопа с осью вала двигателя, а при включении электропитания двигателя - достаточно быстрое увеличение скорости вращения ротора до заданного значения. После выключения питания двигателя обеспечивается возможность угловых отклонений вращающегося ротора относительно оси вала двигателя при изменениях ориентации гироскопа относительно инерциального пространства. Время сохранения рабочего состояния гироскопа достаточно для управления полетом реактивного снаряда на начальном участке его траектории.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно предлагаемому способу, связанная с ротором гироскопа упругая пластина с тремя или более лепестками, отогнутыми относительно плоскости вращения ротора, и инерционными массами, размещенными на лепестках на удалении от оси вращения ротора, соприкасается лепестками с установленным на валу двигателя диском. При этом ось вращения ротора гироскопа оказывается совмещенной с осью двигателя.

При включении двигателя лепестки пластины входят в зацепление с вращающимся диском, связанным с двигателем, вследствие чего ротор начинает вращаться. Скорость вращения ротора достигает скорости вращения двигателя. Формы входящих в зацепление лепестков и торца диска не позволяют в этом режиме работы нарушить между ними контакт под воздействием центробежных сил инерции.

При выключении двигателя и начале его торможения изменяется знак момента взаимодействия лепестков пластины и диска, что приводит, к нарушению их сцепления между собой и к удалению лепестков от диска на необходимые расстояния под воздействием центробежных сил инерции. В момент пуска снаряда, в котором установлен гироскоп, ускорение снаряда способствует удалению лепестков от диска.

Ось вращения двигателя гироскопа ориентирована вдоль продольной оси снаряда таким образом, чтобы при пуске снаряда вследствие его линейного ускорения упругие лепестки еще дальше удалились от диска, увеличивая допустимые углы поворота ротора гироскопа.

Тем самым в момент пуска снаряда гироскоп приводится в рабочее состояние, т.е. обеспечивается возможность угловых отклонений вращающегося ротора относительно оси вала двигателя при изменениях ориентации снаряда относительно инерциального пространства.

Как указано, гироскоп приводится в рабочее состояние в момент выключения его двигателя. Ротор гироскопа продолжает по инерции вращаться. Время сохранения рабочего состояния гироскопа достаточно для управления полетом реактивного снаряда на начальном участке его траектории.

В гироскопе целесообразно применить миниатюрный коллекторный электродвигатель постоянного тока с большой скоростью вращения.

С целью предотвращения при пуске двигателя повреждений упругих лепестков пластины, целесообразно ограничить пусковой ток двигателя, включив в его цепь питания соответствующий резистор.

Возможно неоднократное включение гироскопа. После приведения гироскопа в рабочее состояние через определенное время уменьшаются скорость вращения ротора и центробежные силы инерции, вследствие чего лепестки начинают соприкасаться с диском двигателя. При этом происходит торможение ротора гироскопа, и гироскоп приводится в предпусковое состояние.

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 и систем управления гироскопов, предназначенных для управления реактивными снарядами на начальных участках их траекторий. Способ предназначен для ускоренного приведения в состояние готовности гироскопа, ротор которого связан с валом двигателя сферическим шарикоподшипником. На роторе установлена упругая пластина с тремя или более лепестками, отогнутыми относительно плоскости вращения ротора. На концах лепестков, удаленных от оси вращения ротора, расположены инерционные массы. Концы лепестков соприкасаются с диском, установленным на валу двигателя, и совмещают оси вращения ротора и вала двигателя. При включении двигателя лепестки сцепляются с диском таким образом, что происходит увеличение скорости вращения ротора до заданного значения. При выключении двигателя и начале движения снаряда, в котором установлен гироскоп, гироскоп приводится в состояние готовности, т.е. обеспечивается потеря контактов лепестков пластины вращающегося ротора с диском и под воздействием центробежных сил инерции их удаление от диска на необходимые расстояния. Технический результат – упрощение способа ускоренного приведения в состояние готовности гироскопа.

Способ ускоренного приведения в состояние готовности гироскопа, ротор которого связан сферическим шарикоподшипником с валом двигателя, заключающийся в том, что связанная с ротором гироскопа упругая пластина с тремя или более лепестками, отогнутыми относительно плоскости вращения ротора, и инерционными массами, размещенными на лепестках на удалении от оси вращения ротора, соприкасается лепестками с установленным на валу двигателя диском и совмещает оси вращения ротора и двигателя, а при включении двигателя сцепляется лепестками с диском таким образом, что обеспечивает разгон ротора до необходимой скорости вращения, причем при выключении двигателя и начале движения снаряда, в котором установлен гироскоп, обеспечивает потерю контактов лепестков пластины вращающегося ротора с диском и удаление лепестков под воздействием центробежных сил инерции от диска на необходимые расстояния.