Способ уменьшения вибрационных погрешностей гироплатформы на динамически настраиваемых гироскопах Российский патент 2021 года по МПК G01C21/00 

Изобретение относится к области приборостроения, преимущественно гироскопического, и может быть использовано при производстве гироплатформ для инерциальных навигационных систем на динамически настраиваемых гироскопах (ДНГ).

Известен способ уменьшения скорости дрейфа механических гироскопов, вызванный воздействием линейной вибрации путем повышения равножесткости подвесов их роторов (см, например, книгу Е.Н. Никитина и др. под общей редакцией Д.С. Пельпора "Гироскопические системы. Ч. III. Элементы гироскопических приборов", М, 1972, стр. 117-121), когда при равножесткой конструкции подвеса ротора и при равных коэффициентах демпфирования по оси собственного вращения и радиальной оси постоянная составляющая упругой разбалансировки и соответственно обусловленная ею скорость дрейфа отсутствуют. Однако вследствие конструктивных и технологических ограничений абсолютное выполнение этих условий на практике не обеспечивается и механические гироскопы, в частности динамически настраиваемые гироскопы, имеют погрешности при воздействии линейной вибрации, что вызывает ошибки гироплатформ, в которых они используются.

За прототип взят способ регулировки динамически настраиваемого гироскопа (см. авторское свидетельство SU №1598615 по кл. G 01 С 19/22 от 8 июня 1990 г.). В этом способе предлагается уменьшение погрешности динамически настраиваемого гироскопа, обусловленной воздействием собственной линейной вибрации, генерируемой работающей шарикоподшипниковой опорой привода гироскопа. При этом гироскоп имеет неравножесткий упругий подвес ротора и демпфирование его колебаний. Вследствие разброса параметров при серийном изготовлении динамически настраиваемых гироскопов их резонансные частоты, обусловленные осевой и радиальной жесткостью упругого подвеса не одинаковы и имеют разброс (2-5) % от средней частоты. Поэтому для определенной части выпускаемых ДНГ может иметь место совпадение резонансной частоты упругого подвеса с частотой одной из составляющих спектра собственной вибрации шарикоподшипниковой опоры. Как правило, виброускорение составляющих спектра собственной вибрации, находящееся в области резонансных частот упругого подвеса, нестабильно и изменяется с периодом (5-50)с вследствие разных скоростей вращения сепараторов двух шарикоподшипников привода ДНГ. В ДНГ с совпадающими частотами резонанса упругого подвеса и собственной вибрации возникают резонансные колебания скорости дрейфа ДНГ (самораскачка), которые снижают его точность. Так как частоты собственной вибрации шарикоподшипниковой опоры пропорциональны частоте вращения приводного вала, то, изменяя частоту вращения вала путем изменения частоты генератора, питающего синхронный электродвигатель привода ДНГ, можно сместить частоту составляющей собственной вибрации относительно частоты резонанса упругого подвеса, устранив тем самым колебания скорости его дрейфа. После определения рабочей частоты вращения ротора ДНГ, минимизирующей колебания скорости дрейфа от воздействия собственной вибрации, ДНГ настраивают на собственную частоту путем последовательного определения расстройки частоты и изменения моментов инерции кардановых рамок.

В известном способе смещение частоты составляющей собственной вибрации относительно частоты резонанса упругого подвеса ДНГ производят путем изменения частоты генератора, питающего синхронный электродвигатель привода гироскопа. Для каждого ДНГ, в котором требуется разнос этих частот, в этом случае будет практически своя, отличная от других гироскопов частота настройки питающего генератора и в платформу будут устанавливаться генераторы с разной рабочей частотой. Настройка генераторов на разную частоту усложняет процесс их выпуска и при замене в гироплатформе ДНГ требуется заменять и генератор, что увеличивает стоимость ремонта. В известном способе решается задача установки в гироплатформу двух ДНГ с уменьшенной скоростью дрейфа от самораскачки. Однако гироплатформа, на которой установлены два ДНГ, в силу конечных жесткостей конструкционных элементов ее карданового подвеса, представляет из себя упругое основание. В составе гироплатформы на каждый ДНГ действует внешняя вибрация, вызванная другим ДНГ, и собственная вибрация. В известном способе дано предложение по уменьшению скорости дрейфа ДНГ от самораскачки, вызванной только собственной вибрацией, однако при этом в гироплатфоме имеют место погрешности, вызванные взаимным вибрационным влиянием ДНГ друг на друга, которые в данном способе не учтены.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении настоящего изобретения, является уменьшение вибрационных погрешностей гироплатформы от собственного вибрационного взаимовлияния ДНГ при одинаковой частоте настройки генераторов, питающих привода гироскопов, для всех выпускаемых гироплатформ.

Технический результат достигается тем, что в известном способе регулировки динамически настраиваемого гироскопа, включающем измерение при выпуске динамически настраиваемых гироскопов их скорости дрейфа от самораскачки, для чего определяют амплитуду колебаний скорости дрейфа, вызванной периодическим изменением составляющих спектра собственной вибрации шарикоподшипниковой опоры привода гироскопа, дополнительно перед установкой гироскопа в гироплатформу его располагают на платформе вибростенда, имеющего упругую подвеску, и при измерении скорости дрейфа от самораскачки находят спектральный состав собственной вибрации и величины вибрационных составляющих этого спектра при выключенном вибростенде, затем включают вибростенд и измеряют скорость дрейфа гироскопа при воздействии на него линейной вибрации в диапазоне частот от 800 Гц до 1100 Гц и по наибольшему отклонению скорости дрейфа от уровня скорости дрейфа без воздействия внешней вибрации находят первую и вторую резонансные частоты, обусловленные осевой и радиальной жесткостью упругого подвеса гироскопа, после чего гироскопы, устанавливаемые в гироплатформу, подбирают в пару таким образом, чтобы частоты резонансов одного гироскопа должны отличатся от частот резонансов другого гироскопа не менее, чем на 20 Гц, при этом вертикальный гироскоп гироплатформы не должен иметь в диапазоне ±15 Гц около частот резонансов курсового гироскопа составляющих собственной вибрации с виброускорением выше 0,04 g, а курсовой гироскоп не должен иметь в диапазоне ±15 Гц около частот резонансов вертикального гироскопа собственных составляющих вибраций с виброускорением выше 0,02 g, а скорость дрейфа от самораскочки должна быть не более 0,2°/ч для вертикального гироскопа и не более 0,4°/ч для курсового гироскопа.

Таким образом, предлагаемый способ уменьшения вибрационных погрешностей гироплатформы на ДНГ имеет следующие отличия от известного способа:

- вводится новое действие, связанное с определением частот спектральных составляющих собственной вибрации ДНГ и их величин;

- выполняется новое действие по определению резонансных частот упругого подвеса в результате воздействия на ДНГ внешней вибрации вибростенда;

- предложено новое качество при уменьшении вибрационных погрешностей гироплатформы на ДНГ, связанное с уменьшением вибропогрешностей, обусловленных взаимным вибрационным влиянием в гироплатформе двух ДНГ друг на друга;

- предложены на основе практического опыта критерии по: разносу резонансных частот двух ДНГ в гироплатформе; диапазону частот в области резонансных частот вертикального и курсового ДНГ, критичному к вибрационному взаимовлиянию; величинам допустимых скоростей дрейфа от самораскачки для вертикального и курсового ДНГ;

- предложено при уменьшении погрешностей гироплатформы на ДНГ от собственных виброускорений применение генераторов питания электродвигателей приводов гироскопов, настроенных всегда на одинаковую частоту.

Предлагаемый способ используется в технической документации на гироскоп с внутренним карданом ГВК-6 в виде технических требований 6Д2.562.030 Д2.6 на подбор ГАК-6 в пары для гироплатформы.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить технические характеристики гироплатформы на ДНГ, в частности, уменьшить "корпусную" скорость дрейфа, вызванную изменением жесткостных характеристик карданового подвеса стабилизированной платформы с ДНГ, при изменении ее ориентации относительно корпуса гироплатформы, обусловленную изменением пространственной ориентации объекта.

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения. Перед установкой динамически настраиваемого гироскопа в гироплатформу проводят его автономные вибрационные исследования с использованием вибростенда, платформа которого имеет упругую подвеску. При этом определяют скорость дрейфа гироскопа от самораскачки, вызванной периодическим изменением составляющих спектра собственной вибрации шарикоподшипниковой опоры его привода, спектральный состав собственной вибрации и величины вибрационных составляющих этого спектра, собственные резонансные частоты, обусловленные осевой и радиальной жесткостью его упругого подвеса. Устанавливаемые в гироплатформу гироскопы подбирают в пару с учетом предъявляемых требований к разносу собственных частот двух гироскопов друг от друга, величинам составляющих собственной вибрации вертикального и курсового гироскопов, находящихся в заданных областях около частот резонансов соответственно курсового и вертикального гироскопов, величинам скоростей дрейфа от самораскачки вертикального и курсового гироскопов. Технический результат - уменьшение вибрационных погрешностей гироплатформы от собственного вибрационного взаимовлияния ДНГ при одинаковой частоте настройки генераторов, питающих приводы гироскопов, для всех выпускаемых гироплатформ.

Способ уменьшения вибрационных погрешностей гироплатформы на динамически настраиваемых гироскопах, включающий измерение при выпуске динамически настраиваемых гироскопов их скорости дрейфа от самораскачки, для чего определяют амплитуду колебаний скорости дрейфа, вызванной периодическим изменением составляющих спектра собственной вибрации шарикоподшипниковой опоры привода гироскопа, отличающийся тем, что перед установкой гироскопа в гироплатформу его располагают на платформе вибростенда, имеющего упругую подвеску, и при измерении скорости дрейфа от самораскачки находят спектральный состав собственной вибрации и величины вибрационных составляющих этого спектра при выключенном вибростенде, затем включают вибростенд и измеряют скорость дрейфа гироскопа при воздействии на него линейной вибрации в диапазоне частот от 800 до 1100 Гц и по наибольшему отклонению скорости дрейфа от уровня скорости дрейфа без воздействия внешней вибрации находят первую и вторую резонансные частоты, обусловленные осевой и радиальной жесткостью упругого подвеса гироскопа, после чего гироскопы, устанавливаемые в гироплатформу, подбирают в пару таким образом, чтобы частоты резонансов одного гироскопа отличались от частот резонансов другого гироскопа не менее чем на 20 Гц, при этом вертикальный гироскоп гироплатформы не должен иметь в диапазоне ±15 Гц около частот резонансов курсового гироскопа составляющих собственной вибрации с виброускорением выше 0,04 g, а курсовой гироскоп не должен иметь в диапазоне ±15 Гц около частот резонансов вертикального гироскопа собственных составляющих вибраций с виброускорением выше 0,02 g, а скорость дрейфа от самораскачки должна быть не более 0,2°/ч для вертикального гироскопа и не более 0,4°/ч для курсового гироскопа.