Наземный гирокомпас Советский патент 1979 года по МПК G01C19/38 

(54) НАЗЕМНЫЙ ГИРОКОМПАС

1

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и может быть использовано в наземных торсионных гирокомпасах.

По основному авт.св. № 550862 известен наземный гирокомпас, содержащий чувствительный элемент с торсионным подвесом, датчик углового положения чувствительного элемента относительно корпуса гирокомпаса, программный электропривод ротора, временное командное устройство и азимутальную следящую систему, включающую сервопривод с усилителем, инвертор, сумматор изапоминающее устройство, причем вход инвертора через первый размыкающий контакт временного командного устройства и один вход сумматора подключен к выходу датчика углового положения чувствительного, элемента, а выход инвертора через второй размыкающий контакт временного командного устройства подсоединен к второму входу сумматора и непосредственно к входу запоминающего устройства, выход которого через замыкающий контакт временного командного устройства соединен с вто: 2

рым входом сумматора, который через четвертый замыкающий контакт временного командного устройства связан с шиной нулевого потенциала, при этом выход сумматора подсоединен к усилителю; сервопривода, а вход временного командного устройства к выходу программного электропривода ротора.

0

Известный.наземный гирокомпас позволяет за время разгона ротора гиромотора добиться существенного уменьшения амплитуды установивших5ся около положения меридиана колебаний чувствительного элемента. Однако уменьшение амплитуды колебаний, которое может быть достигнуто средствами, используемыми

0 в этом гирокомпасе, ограничивается влиянием вертикальной составляющей угловой скорости вращения Земли 2 угла неортогональносги /Ь между главной осью и осью

5 симметрии, проходящей через центр тяжести и точку подвеса.

Для пояснения этого обстоятельства рассмотрим уравнение движения чувствительного элемента гирокомпаса во время разгона гиромотора. Н)н -2НаК„+ НС1)-оС )(t)f), пе H(t) - кинематический момент гирокомпаса; - угол отклонения чувстви тельного элемента в аз муте ; tti - маятниковый момент ; U,U2 - горизонтальная и вертикальная составляющие угловой скорости вращения земли; h - скорость изменения кине матического момента; С - удельный момент сил упр гости торсионного подвеса при кручении; tp - время закручивания тор сионного подвеса; Р - угол неортогональности. Решение этого уравнения можно представить в виде . K,(H,C)-otj,-(,K2(H) Анализ этоговыражения показыва ет, что даже при нулевых начальных отклонениях чувствительного элемента от меридиана, т.е. приоС 0 И(0, величина амплитуды колебани после окончания разгона ротора не равна нулю. Она определяется членами, независящими от сС, и пропорциональными t( и уЗ . Программа изменения кинематичес кого момента Н (t) и программа изм нения момента упругих сил подвеса при разгоне ротора могут быть подобраны, так, чтобы свести к нулю коэффициент при оС. Тогда величина амплитуды установившихся колебаний будет определяться только членами пропорциональными и /Ь . Для мар кшейдерских гирокомпасов (при усло вии, что выполнена предварительна балансировка чувствительного элем та) она составляет 3-15 угловых минут. Цель изобретения - повышение то ности ускоренного проведения гиро компаса, осуществляемого за время разгона ротора. Для достижения поставленной цел известный наземный гирокомпас допо тельно снабжен датчиком угловой с ти вращения ротора, масштабным ус ройством и источником постоянного потенциала, причем датчик нулевой скорости вращения ротора соединен с сумматором через масштабное уст ройство, второй вход масштабного устройства подключен к выходу вре менного командного устройства, а третий вход масштабного устройства соединен с источником постоянного потенциала. На чертеже показаны гидродвигатель 1, чувствительный элемент 2, торсион 3, корпус 4, зеркало 5, оптический датчик 6 у.глового положения чувствительного элемента, программный электропривод 7 ротора, временное командное устройство 8, первый, размыкающий контакт 9 временного командного устройства, инвертор 10, второй размыкающий контакт 11 временного командного устройства, запоминающее устройство 12, первый замыкающий контакт 13 временного командного устройства, сумматор 14, второй замыкающий контакт 15 временного командного устройства, шина 16 нулевого потенциала, усилитель 17 сервопривода, сервопривод 18, датчик 19 угловой скорости вращения ротора, масштабное устройство 20, клемма 21 источника постоянного напряжения. В этом гирокомпасе реализуется программное изменение кинетичес- кого момента, упругих сил торсионного подвеса и вырабатывается компенсационный момент, пропорциональный величине ztJztiC) , -т. R- т Компенсационный момент прикладывается к чувствительному элементу путем дополнительного разворота двигателя азимутальной следящей системы на угол ) fl, ., - Ь.л ь.л /-. Дополнительный разворот двигателя азимутальной следящей системы осуществляется по сигналу, поступающему на вход сумматора с выхода датчика угловой скорости ротора гиродвигателя и от источника постоянного напряжения. Масштаб переменной .и постоянной составляющих этого сигнала меняется с помощью масштабного устройства в зависимости от nporpciMмы изменения H(t). Гирокомпас работает следующим образом. При включении nporpeuviMHoro электропривода 7 начинает разгоняться гидродвигатель 1, и чувствительный элемент 2/ подвешенный на торсионе 3, начинает двигаться относительно корпуса 4 по направлению к меридиану вокруг вертикальной оси. При этом перемещается световой луч, отраженный от зеркала 5, и возрастает сигнал рассогласования с оптичекого датчика 6. Он поступает через замкнутый контакт 9 командного устройства 8 на вход инвертора 10 и одновременно на один вход сумматора 14. С выхода инвертора 10 инверсионный сигнал через замкнутый контакт 11 командного устройства 8 поступает на второй вход суммато ра 14. На третий вход сумматора14 через масштабное устройство 20 поступает суммарный сигнал с датчика 19 угловой скорости вращения ротора и от клеммы 21 источника постоянного потенциала. На входе сумматора 14 -присутствует сигнал, пропорциональный только сигналу по третьему входу, так как суммарный сигнал по первому и второму вхдам равен нулю. Сигнал с выхода сумматора 14 поступает на вход усилителя 17 сервопривода и сервопривод 18 разворачивает верхний зажим торсиона 3. В результате торсионный подвес закручивается и создает момент сопротивления. Далее через заранее рассчитанный промежутоквремени по первой команде от командного устройства 8 контакты 9 и 11 размыкаются, а контакт 13 замыкается, при этом сигнал с оптического датчика 6 поступает только на один вход сумматора 14, а на второй вход сумматора 14 поступает сигнал с запоминающего устройства 12, подключенного к выходу инвертора 10, Этот сигнал соответствует углу рассогласования между чувствительным элементом 2 и корпусом 4 в момент подачи первой команды от командного устройства В Увеличившийся на выходе сумматора 14 сигнал поступает на вход усилителя сервопривода 17, и сервопривод 18 разворачивает верхний торсион 3. Таким образом после первой команды от временного командного устройства 8 чувствительный элемент движется с изменяющимся в зависимости от изменения Н (I) угло

закручивания торсиона 3. По сигналу с командного устройства в соответствии с законом изменения кинетического момента изменяется масштаб в масштабном устройстве 20. 5 В момент окончания разгона гиродвигателя 1 временное командное устройство 8 вырабатывает команду, по которой контакт 15 замыкается и один вход сумматора 14 подсоедиQ няется к шине 16 нулевого потенциала. В результате этого на выходе сумматора 14 сигнал резко возрастает и сервопривод 18 разворачивает верхний зажим торсиона 3, уменьшая угол закручивания до нулевого зна5чения.

Таким образом,после окончания разгона происходят малые колебания чувствительного элемента 2, а угол закручивания торсиона 3 сохраняется равным нулю.

Введение в гирокомпас указанных выше дополнительных элементов позволяет за время разгона гиродвигателя добиться дополнительного уменьшения амплитуды установившихся около положения меридиана колебаний чувствительного элемента.

30

Формула изобретения

Наземный гирокомпас по авт.св. № 550862, отличающийся тем, что, с целью повышения точности приведения чувствительного элемента в меридиан, он дополнительно снабжен датчиком угловой скорости вращения ротора, масштабным устройством к источником постоянного потенциала, причем датчик угловой скорости вращения ротора соединен с сумматором через масштабное устройство, второй вход масштабного устройства подключен к выходу временного командного устройства, а третий вход масштабного устройства соединен с источником постоянного потенциала

J