СИЛОВОЙ ТРЕХСТЕПЕННЫЙ ГИРОСКОП Советский патент 2006 года по МПК B64G1/24 

Предлагаемое изобретение относится к исполнительным органам (ИО) систем ориентации (СО) космических аппаратов (КА), а точнее к электромеханическим исполнительным органам (ЭМИО), основу которых составляют управляемые или стабилизированные по скорости двигатели-маховики.

Известны используемые в системах ориентации ЭМИО, содержащие двигатели-маховики, установленные в карданов подвес [1-3].

К недостаткам их можно отнести наличие большого количества перекрестных моментов, создаваемых обеими двигателями-маховиками при наличии рассогласования между осями, связанными с КА, и осями карданова подвеса, значительная величина погрешности положения векторов кинетических моментов двигателей-маховиков, определяемая суммой прогрешностей деталей, составляющих кинематическую цепь "основание - ось двигателя" [5], а также довольно низкие массо-габаритные характеристики.

Целью предлагаемого изобретения является устранение перекрестных моментов, создаваемых регулируемым двигателем-маховиком, уменьшение вышеуказанной погрешности положения векторов кинетических моментов и улучшение массо-габаритных характеристик.

Указанная цель достигается перенесением из карданова подвеса на корпус КА регулируемого двигателя-маховика и всех датчиков углов и моментных устройств.

На чертеже изображена конструкторско-кинематическая схема предлагаемого исполнительного органа.

ЭМИО состоит из двигателя-маховика 1, выполняющего функцию силового гироскопа и генерирующего постоянный кинетический момент Н₁, двигателя-маховика 2, генерирующего переменный кинетический момент Н₂, моментных устройств 3 и 4 и датчиков углов 5 и 6.

Отличительной особенностью данной конструкторско-кинематической схемы является жесткая фиксация всех узлов и элементов на корпусе КА за исключением двигателя-маховика 1, установленного в карданов подвес.

Это достигается тем, что двигатель-маховик 2 крепится непосредственно к корпусу прибора, а датчик угла и моментное устройство внутренней оси также установлены на корпусе и кинематически соединяются с внутренней осью бугелем, состоящим из внутреннего 7 и наружнего 8 полуколец.

Вследствие этого достигается уменьшение перекрестных связей за счет жесткой привязки векторов угловых скоростей и моментов к осям, связанным с управляемым объектом.

Повышение точности положения векторов H₁ и Н₂ достигается уменьшением количества деталей в кинематической цепи "ось вращения - основание прибора" в сравнении с прототипом.

Предлагаемая конструкторско-кинематическая схема, обеспечивая коллинеарность осей координат вышеуказанных систем отсчета углового положения векторов моментов и угловых скоростей и сокращение звеньев кинематической цепи "ось маховика - основание", позволяет к тому же сделать ИО более компактным и легким.

В подтверждение преимущества по массо-габаритным характеристикам предлагаемого ЭМИО в сравнении с протитипом приводим результаты расчетно-конструкторской проработки габаритов и массы ЭМИО с кинетическом моментом

H₁+H₂=300±40 Нмс

по кинематической схеме прототипа и предлагаемого ЭМИО.

ПараметрПрототипПредлагаемая схемаМасса79 кг48 кгГабариты:  Диаметр530 мм480 ммВысота560 мм300 мм

Источники информации

1. "Вопросы ракетной техники", №7, 1972 г.

2. Раушенбах Б.В., Токарь Е.Н. Управление ориентацией космических аппаратов. - М.: Наука, 1974.

3. Каргу Л.И. Системы угловой стабилизации космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1973.

4. Копытов В.И., Гладышев Г.Н., Дмитриев В.С. Техническая реализация требований по точности положения вектора кинетического момента в электродвигателях с большим кинетическим моментом. В сб.: Влияние вибраций, линейных ускорений и вращения на поведение гироскопических устройств. - Томск, 1981, с. 60-62.

Изобретение относится к исполнительным органам систем ориентации, а точнее к электромеханическим исполнительным органам, основу которых составляют управляемые или стабилизированные по скорости двигатели-маховики. Сущность: устройство содержит ротор в кардановом узле, датчики угла и датчики момента. При этом по оси наружной рамы установлены один из датчиков угла и один из датчиков момента. Кроме того, в него введены внутренний и внешний шарниры, связанные через подшипник, ось которого совпадает с осью ротора. При этом ось поворота внутреннего шарнира установлена на внутренней рамке по оси наружной рамки. Другие датчики угла и момента установлены на оси наружного шарнира, которая расположена на корпусе по оси, перпендикулярной оси ротора и оси наружной рамки. Технический результат: расширение диапазона нагрузок при контроле распределенных преобразователей механических колебаний. 1 ил.

Силовой трехстепенный гироскоп с ротором в кардановом подвесе, датчиками угла и датчиками момента, при этом по оси наружной рамы установлены один из датчиков угла и один из датчиков момента, отличающийся тем, что, с целью уменьшения перекрестных связей по моментам управления и уменьшения массы, в него введены внутренний и внешний шарниры, связанные через подшипник, ось которого совпадает с осью ротора, причем ось поворота внутреннего шарнира установлена на внутренней рамке по оси наружной рамки, а другие датчики угла и момента установлены на оси наружного шарнира, которая расположена на корпусе по оси, перпендикулярной оси ротора и оси наружной рамки.