МАЯТНИКОВЫЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ АКСЕЛЕРОМЕТР Советский патент 2006 года по МПК G01P15/08 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления ракет, самолетов и космических аппаратов.

Известны маятниковые акселерометры, содержащие корпус, подвижную часть с маятником, датчики угла и момента, вибрирующие опоры, усилитель обратной связи.

Недостатком известных акселерометров является наличие погрешности коэффициента преобразования от осевых люфтов в опорах подвеса подвижной части.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является маятниковый компенсационный акселерометр, содержащий корпус, датчики момента и угла, подвижную часть с маятником и П-образной скобой, виброопоры, ограничитель перемещения подвижной части в виде плоского камня на П-образной скобе, размещенного с зазором относительно двух дополнительных цапф, закрепленных на корпусе, и усилитель обратной связи (авт. св. 1839935).

Известный акселерометр имеет тот недостаток, что при его использовании на объекте (ракете, самолете) из-за действующей по оси подвеса маятника составляющей вектора ускорения объекта имеет место погрешность акселерометра от трения в ограничителе перемещений, снижающая его точность.

Целью настоящего изобретения является повышение точности акселерометра.

Указанная цель достигается тем, что в известном акселерометре, содержащим корпус, датчики угла и момента, подвижную систему с маятником и П-образной скобой, установленной на ее торце, ограничители радиальных и осевых перемещений подвижной системы в виде цапф с сферическими концами, сквозных и плоских камней, вибраторы и усилитель обратной связи, цапфы и плоские камни ограничителя осевых перемещений расположены на внутренней стороне П-образной скобы, на торце подвижной системы, обращенной к скобе, и на подвижной части вибратора, расположенного между скобой и торцем подвижной системы, причем осевые зазоры между парами цапфа-камень выбраны большими амплитуды колебаний подвижной части вибратора.

На фиг.1, 2, 3 изображен схематически маятниковый компенсационный акселерометр.

Акселерометр содержит корпус 1, внутри которого закреплена магнитная система (статор) датчика момента, состоящая из цилиндрического магнитопровода 2 и магнита 5, намагниченного по диаметру, статор 4 датчика угла и вибраторы 5 и 6. Ось 7, поплавки 8, гальванометрическая рамка (ротор) 9 датчика момента, маятники 10, расположенные внутри поплавков 8, ротор датчика угла 11 и П-образная скоба 12 соединены между собой и образуют подвижную систему акселерометра. Выход датчика угла соединен с входом усилителя 15 обратной связи, выход которого связан с гальванометрической рамкой 9.

В торцах оси 7 запрессованы сквозные камни 14, которые вместе с цапфами 15 и 16 образуют опоры подвеса, дают возможность подвижной системе вращаться вокруг своей оси 7 и ограничивают перемещение подвижной части в радиальном направлении. Для уменьшения момента трения в опорах подвижная система взвешена в поддерживающей жидкости, а цапфы 15, 16 опор закреплены на подвижных частях 17 вибраторов 5 и 6 с электромагнитами 18.

Для ограничения осевых перемещений на подвижной части 17 вибратора 5 по оси вращения подвижной системы установлена еще одна цапфа 19, а на внутренней стороне П-образной скобы 12 и на торце оси 7, обращенном к скобе 12, установлены плоские камни 20 и 21, причем геометрические размеры между сферическими концами цапф 15 и 19 и между поверхностями камней 21 и 20, обращенными к цапфам 15 и 19, выбраны таким образом, чтобы осевые зазоры между каждой парой "цапфа-камень" (20-19 и 15-21) были больше амплитуды колебаний подвижной части вибратора 5.

На фиг.4 и 5 представлен другой вариант размещения цапф 15 и 19 и камней 14, 20 и 21 на подвижной системе и вибраторах, возможный в случае использования цапф из немагнитного или слабомагнитного материала, либо при наличии в акселерометре компенсации смещения нуля характеристики, обусловленного тяжениями цапф в магнитном поле датчика момента.

При эксплуатации акселерометра из-за наличия вдоль оси вращения подвижной системы составляющей ускорения объекта или ускорения силы тяжести Земли при использовании акселерометра для ориентации гиростабилизированной платформы перед стартом объекта и неидеальной взвешенности подвижной системы в жидкости, заполняющей прибор, имеет место контакт между сферическим концом цапфы и плоским камнем, что создает момент трения, приводящий к погрешности акселерометра.

При колебаниях подвижной части 17 вибратора 5 из-за большой инерционности подвижной системы и малой инерционности подвижной части 17 вибратора 5 контакт между цапфой 19 или 15 и камнем 20 или 21 нарушается. Из-за уменьшения времени контактирования цапфы 19 или 15 и камня 20 или 21 значительно уменьшается среднее значение момента трения, что приводит к уменьшению погрешности акселерометра и погрешности выставки гиростабилизированной платформы.

Так как расстояние между сферическими концами цапф осевого ограничителя мало, то осевые зазоры могут быть выбраны минимальными для уменьшения погрешности акселерометра от осевых люфтов, но не менее амплитуды колебаний подвижной части вибратора - в противном случае это приводит к увеличению времени контактирования цапф и камней и увеличению момента трения.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение уменьшает в 5-10 раз погрешность акселерометра от момента трения в осевом ограничителе перемещений подвижной системы акселерометра.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления ракет, самолетов и космических аппаратов. Сущность: маятниковый компенсационный акселерометр содержит корпус, подвижную часть с датчиком угла и датчиком момента и цапфу ограничителя осевых перемещений. Вибраторы выполнены со сквозными и накладными камнями, П-образная скоба с плоским камнем ограничителя осевых перемещений закреплена на торце подвижной части. При этом в виброопоре, обращенной к П-образной скобе, предусмотрено сквозное отверстие, расположенное по оси подвеса. В указанном сквозном отверстии размещена закрепленная на мембране цапфа ограничителя осевых перемещений. Технический результат: повышение точности. 5 ил.

Маятниковый компенсационный акселерометр, содержащий корпус, подвижную часть с датчиками угла и момента, вибраторы со сквозными и накладными камнями, П-образную скобу с плоским камнем ограничителя осевых перемещений, закрепленную на торце подвижной части, и цапфу ограничителя осевых перемещений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в обращенной к П-образной скобе виброопоре предусмотрено расположенное по оси подвеса сквозное отверстие, в котором размещена закрепленная на мембране цапфа ограничителя осевых перемещений.