Карданный подвес гироскопа с токоподводом (варианты)

Использование: для конструирования карданных подвесов трехстепенных астатических гироскопов, в которых воздействие на карданный подвес вредных нагрузочных моментов, вызывающих вынужденный уход оси гироскопа, должно быть сведено к минимуму. Сущность: предложено два варианта выполнения карданных подвесов. Как в первом, так и во втором варианте предложен карданный подвес гироскопа с токоподводом, который содержит чашку кардана, в полости которой расположено кольцо и установленная внутри него в подшипниковом узле втулка кардана, имеющие возможность совершать свободные повороты друг относительно друга на осях подвеса кардана. Во втулке кардана установленно фотоприемное устройство и токоподвод, состоящий из отдельных тоководов, проходящий через чашку кардана и образующий в центре пересечения осей кардана гарантированную петлю. Особенностью первого варианта полезной модели является то, что токоподвод содержит более двух тоководов, каждый из которых представляет собой, по крайней мере, два изолированных провода, свитых с шагом 0,5...0,8 мм в виде «змейки». Тоководы разведены по поверхности установленной во внутренней полости фотоприемного устройства конической втулки, проходят через ее внутреннее отверстие и распаиваются

на планке, жестко связанной с чашкой кардана. Коническая втулка установлена таким образом, что вершина конуса располагается вблизи центра пересечения осей подвеса кардана. В карданном подвесе гироскопа с токоподводом, предложенном во втором варианте, также как, в первом варианте, тоководы представляют собой, по крайней мере, два изолированных провода, свитых с шагом 0,5...0,8 мм в виде «змейки». Однако, в отличие от первого варианта, во втулке кардана установлены «n» токосъемных колец, надетых на изоляционную втулку. Токоподвод состоит из «n» тоководов, каждый из которых электрически соединен с соответствующим токосъемным кольцом. Тоководы закреплены на конце изоляционной втулки и объединены в общий жгут, свитый в виде спирали в зоне пересечения осей кардана и зафиксированный в чашке кардана.

Предлагаемая полезная модель относится к области гироскопических устройств с использованием трехстепенных астатических гироскопов, в которых воздействие на карданный подвес вредных нагрузочных моментов, вызывающих вынужденный уход оси гироскопа, должно быть сведено к минимуму.

Одним из нагрузочных факторов, воздействующих на элементы карданного подвеса, является токоподвод, назначение которого -обеспечение электрической связи фотоприемного устройства, расположенного в прокачивающемся узле гироскопа, с электронным блоком стационарной части изделия.

В качестве аналогов могут быть рассмотрены варианты «в» и «г» конструкций токоподводов, приведенные в литературе [1]. В варианте «в» в единый пучок собираются 12 отдельных проволочек, в варианте «г» - 25 проволочек.

Токоподводы, известные из литературы [1] относятся к типу токопередающих устройств с моментом сопротивления, пропорциональным углу поворота. В этой же литературе [1] приведены графики значений моментов сопротивления в зависимости от угла поворота рамок карданного подвеса. Из рассмотрения упомянутых графиков следует, что моменты сопротивления известных токоподводов велики. Это является существенным недостатком токоподводов, известных из литературы [1]. Указанный недостаток обусловлен тем, что при соединении большого

количества проволочек (12-ти в варианте «в» или 25-ти в варианте «г») образуется единый пучок, имеющий большую жесткость.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является конструкция карданного подвеса гироскопа, известная из литературы [2] (см. фиг.1), выбранная в качестве прототипа.

Известный карданный подвес состоит из чашки (24) кардана, в полости которой размещены кольцо (22) кардана и втулка (30) кардана, на которой в подшипниках (31) вращается ротор, несущий на себе оптическую систему. Во втулке (30) кардана закреплен фотоприемник (34), к которому подведен токоподвод, проходящий внутри чашки (24) кардана. Токоподвод состоит из двух проводов ПМГ 0,014 и образует гарантированную петлю, обеспечивающую свободные повороты ротора гироскопа на карданном подвесе. Петля создается в процессе сборки конструкции за счет смещения втулки (26) вместе с закрепленным в ней токоподводом в сторону центра пересечения осей подвеса кардана. Описанная конструкция [2] имеет минимальный момент сопротивления при повороте карданного подвеса в любую сторону. Однако к недостаткам прототипа следует отнести ограниченность функциональных возможностей токоподвода, обеспечивающего возможность работы электроцепи, состоящей только из двух проводов. Для сложных фотоприемных систем, требующих использования большего количества электроцепей, момент сопротивления возрастает за пределы допустимого.

Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей токоподвода карданного подвеса гироскопа при сохранении минимального момента сопротивления токоподвода при больших углах поворота (заклона) ротора гироскопа.

Для решения указанных задач предлагается два варианта выполнения карданного подвеса гироскопа с токоподводом.

И в первом (см. п.1 формулы полезной модели), и во втором (см. п.2 формулы) вариантах предложены карданные подвесы гироскопа с токоподводом, которые, как и наиболее близкий к ним, выбранный в качестве прототипа, содержат чашку кардана, в полости которой расположено кольцо и установленная внутри него в подшипниковом узле втулка кардана, имеющие возможность совершать свободные повороты друг относительно друга на осях подвеса кардана. Во втулке кардана установление фотоприемное устройство и токоподвод, состоящий из отдельных тоководов, проходящий через чашку кардана и образующий в центре пересечения осей кардана гарантированную петлю. Особенностью первого варианта предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известного, принятого за прототип карданного подвеса гироскопа с токоподводом [2], является то, что токоподвод содержит более двух тоководов, каждый из которых представляет собой, по крайней мере, два изолированных провода, свитых с шагом 0,5,.. 0,8 мм в виде «змейки». Тоководы разведены по поверхности установленной во внутренней полости фотоприемного устройства конической втулки, проходят через ее внутреннее отверстие и распаиваются на планке, жестко связанной с чашкой кардана. Коническая втулка установлена таким образом, что вершина конуса располагается вблизи центра пересечения осей подвеса кардана.

В карданном подвесе гироскопа с токоподводом, предложенном во втором варианте (см. п.2 формулы полезной модели), также как, в первом варианте, тоководы представляют собой, по крайней мере, два изолированных провода, свитых с шагом 0,5...0,8 мм в виде «змейки». Однако, в отличие от первого варианта, во втулке кардана установлены «п» токосъемных колец, надетых на изоляционную втулку. Токоподвод состоит из «п» тоководов, каждый из которых электрически соединен с соответствующим токосъемным кольцом. Тоководы закреплены на конце

изоляционной втулки и объединены в общий жгут, свитый в виде спирали в зоне пересечения осей кардана и зафиксированный в чашке кардана.

Выполнение задач, поставленных при создании полезной модели, стало возможным благодаря следующему.

В предлагаемой полезной модели, как в первом, так и во втором варианте для электрической связи фотооптической системы, размещенной в карданном подвесе, с электронным блоком стационарной части изделия предложено использовать токоподвод, в котором каждый из тоководов представляет собой проводник, свитый из двух изолированных проводов в форме «змейки» с заданным шагом. Выбранный при этом диапазон шага составляет 0,5...0,8 мм. Указанный диапазон определен на основании того, что в сочетании с проводами типа ПЭШО (для первого варианта - ПЭШО 0,07, а для второго - ПЭШО 0,05) обеспечивается необходимая эластичность образуемой в дальнейшем петли (первый вариант) или спирали (второй вариант) токоподвода. Этот существенный признак реализуется следующим образом. В процессе работы карданный подвес гироскопа выполняет повороты - заклоны на большие углы (до ±40°) и испытывает сопротивление заклону от целого ряда факторов, в том числе и от наличия токоподвода, создающего момент сопротивления. При этом каждый токовод - «змейка» подвергается двум видам деформаций: изгибу и кручению. Общее усилие перераспределяется, результирующий момент противодействия заклону сводится к минимуму, а надежность работы токовода - «змейки» повышается, достигая десятков тысяч перегибов. Таким образом, указанный вновь введенный признак позволяет увеличивать число тоководов в токоподводе до полутора десятков по сравнению с прототипом, который состоит всего из двух тоководов, при этом обеспечивается сохранение предельно малого момента сопротивления.

В оба варианта заявляемых конструкций карданных подвесов введены также новые, отсутствующие в прототипе существенные признаки, относящиеся к разнообразным конструктивным возможностям реализации предлагаемой полезной модели. Так, в первом варианте полезной модели тоководы разведены по поверхности конической втулки, установленной во внутренней полости фотоприемного устройства, проходят через ее внутреннее отверстие и распаиваются на планке, жестко связанной с чашкой кардана. Во втором варианте во втулке кардана установлены «n» токосъемных колец, надетых на изоляционную втулку и электрически соединенных с тоководами, которые закреплены на конце изоляционной втулки и объединены в общий жгут, свитый в виде спирали в зоне пересечения осей кардана и зафиксированный в чашке кардана.

Расположение гарантированной петли в зоне пересечения осей кардана также обеспечивается новыми признаками, а именно: в первом варианте - расположением вершины конуса вблизи центра пересечения осей подвеса кардана, а во втором варианте - наличием витков спирали в упомянутой выше зоне пересечения осей кардана.

Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.

На фиг.2 представлена конструкция конкретного примера выполнения карданного подвеса гироскопа с токоподводом в соответствии с п.1 формулы полезной модели;

на фиг.3 изображен внешний вид токовода - «змейки» в производственном исполнении;

на фиг.4 - конструкция конкретного примера выполнения карданного подвеса гироскопа с токоподводом в соответствии с п.2 формулы полезной модели;

на фиг.5 представлено токосъемное кольцо с припаянным к нему тоководом - «змейкой» в производственном исполнении;

на фиг.6 - крепление токоподвода к поворачивающейся части карданного подвеса (вид А на фиг.4).

Карданный подвес гироскопа с токоподводом в соответствии с п.1 формулы полезной модели состоит из чашки 1 кардана, в полости которой на подшипниках подвешено кольцо 2 кардана, в котором, в свою очередь, на подшипниках 3 подвешена втулка 4 кардана. Кольцо 2 и втулка 4 кардана имеют возможность совершать свободные повороты друг относительно друга вокруг осей подвеса кардана. Внутри втулки 4 кардана установлены оптические детали и фотоприемник 5, во внутренней полости которого размещена коническая втулка 6. Коническая втулка 6 устанавливается в фотоприемник 5 таким образом, что вершина ее конической поверхности располагается вблизи центра пересечения осей подвеса кардана. Фотоприемник 5 конструктивно заканчивается тринадцатью контактными штырями 7. На контактные штыри 7 распаиваются тоководы - «змейки» 8. Каждый токовод 8 представляет собой два изолированных провода, например, типа ПЭШО диаметром 0,07 мм, свитых в виде «змейки» (см. фиг.3) с шагом «h», равным 0,5...0,8 мм. Тоководы 8 равномерно распределяются по наружной поверхности конической втулки 6, установленной во внутренней полости фотоприемника 5, затем вводятся внутрь нее, следуют далее к планке 9 с контактами 10 и распаиваются на этих контактах 10. К контактам 10 подводится жгут 11 от электронного блока (на фиг. не показан) стационарной части изделия. Для обеспечения петли - запаса тоководов 8 при сборке карданного подвеса используется следующий прием: под планку 9, которая крепится в прорези чашки 1 кардана, подкладывается технологическое кольцо, разрезанное на две части, тоководы 8 распаиваются, затем разрезанное кольцо удаляется, планка 9 крепится окончательно, а тоководы 8 получают провисание (гарантированную петлю) в зоне пересечения осей подвеса кардана.

Устройство работает следующим образом.

В процессе работы данного варианта карданного подвеса гироскопа его свободные повороты в пространстве (заклоны) ограничены углом ±18°. Центр прокачки сосредоточен в зоне вершины конической втулки 6. Воздействие от поворотов (заклонов) передается непосредственно на тоководы 8, которые начинают работать, подвергаясь двум видам деформаций: изгибу и кручению. Общее усилие перераспределяется, и результирующий момент сопротивления при кинетическом моменте ротора гироскопа, равном 1500 гсм сек, не превышает 0,5 г см.

Карданный подвес гироскопа с токоподводом в соответствии с п.2 формулы полезной модели представлен на фиг.4 и состоит из чашки 12 кардана, в полости которой на подшипниках подвешено кольцо 13 кардана. В кольце 13 на подшипниках 14 подвешена втулка 15 кардана, несущая скоростные подшипники 16, на которых вращается ротор 17 гироскопа с оптикой и фотоприемником 18. Во втулку 15 кардана вставлена втулка 19 с пятью токосъемными кольцами 20. С помощью токосъемных колец 20 осуществляется снятие электрических сигналов с выходов вращающегося фотоприемника 18. К каждому токосъемному кольцу 20 подпаиваются тоководы 21 (см. фиг.5), представляющие собой два изолированных провода, например, типа ПЭШО диаметром 0,05 мм, свитые с шагом «h», равным 0,5...0,8 мм, в виде «змейки» (см. фиг.3). Пять тоководов - «змеек» 21 собираются в токоподвод 22, заключаются в общий чехол и закрепляются на втулке 19 нитяным бандажем 23 (см. фиг.6). Далее токоподвод 22 свивается в спираль 24, содержащую 1,5...2 витка, расположенную в центре пересечения осей кардана, и уходит в чашку 12 кардана. В чашке 12 кардана токоподвод 22 фиксируется, а затем направляется в стационарную часть (на фиг. не показана) изделия.

Данный вариант устройства работает следующим образом.

Карданный подвес гироскопа, выполняя повороты - заклоны на угол до ±40° испытывает сопротивление заклону от целого ряда факторов, в

том числе и от наличия токоподвода - спирали 24, создающего момент сопротивления. Но в силу описанных выше особенностей тоководов -«змеек» 21, момент сопротивления сведен к минимуму, так как каждый провод токовода 21 при этом подвергается двум видам деформаций: изгибу и кручению. Общее усилие перераспределяется, и результирующий момент противодействия заклону сводится в данном варианте при кинетическом моменте ротора гироскопа 250 гсм сек к величине 0,2 гсм.

Таким образом, в заявляемой полезной модели, как в первом, так и во втором варианте за счет выполнения тоководов из двух изолированных проводов, свитых с шагом 0,5...0,8 мм в виде «змейки», появилась возможность использования в сложных фотоприемных системах большого количества электроцепей, в отличие от прототипа, обеспечивающего работу электроцепи, состоящей только из двух проводов. Одновременно удалось сохранить минимальный момента сопротивления токоподвода при больших углах поворота ротора гироскопа.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:

1. Н.Ф.Бабаева, В.М.Ерофеев, И.М.Сивоконенко, Ю.М.Хованский, К.Н.Явленский. «Детали и элементы гироскопических приборов» Судпромгиз, Ленинград 1962, с.251 (рис. IV.2).

2. Переносной зенитный ракетный комплекс «СТРЕЛА - 2М» (9К32М). Техническое описание и инструкция по эксплуатации 9К32МТО. Военное издательство Министерства обороны СССР. Москва, 1971г., с.47, 48 - прототип.

1. Карданный подвес гироскопа с токоподводом, содержащий чашку кардана, в полости которой расположено кольцо и установленная внутри него в подшипниковом узле втулка кардана, имеющие возможность совершать свободные повороты относительно друг друга на осях подвеса кардана, установленное во втулке кардана фотоприемное устройство, токоподвод, состоящий из отдельных тоководов, проходящий через чашку кардана и образующий в центре пересечения осей кардана гарантированную петлю, отличающийся тем, что токоподвод содержит более двух тоководов, каждый из которых представляет собой, по крайней мере, два изолированных провода, свитых с шагом 0,5-0,8 мм в виде “змейки”, при этом тоководы разведены по поверхности установленной во внутренней полости фотоприемного устройства конической втулки, проходят через ее внутреннее отверстие и распаиваются на планке, жестко связанной с чашкой кардана, а коническая втулка установлена таким образом, что вершина конуса располагается вблизи центра пересечения осей подвеса кардана.

2. Карданный подвес гироскопа с токоподводом, содержащий чашку кардана, в полости которой расположено кольцо и установленная внутри него в подшипниковом узле втулка кардана, имеющие возможность совершать свободные повороты относительно друг друга на осях подвеса кардана, установленное во втулке кардана фотоприемное устройство, токоподвод, состоящий из отдельных тоководов, проходящий через чашку кардана и образующий в центре пересечения осей кардана гарантированную петлю, отличающийся тем, что во втулке кардана установлены n токосъемных колец, надетых на изоляционную втулку, токоподвод состоит из n тоководов, каждый из которых электрически соединен с соответствующим токосъемным кольцом и представляет собой, по крайней мере, два изолированных провода, свитых с шагом 0,5-0,8 мм в виде “змейки”, при этом тоководы закреплены на конце изоляционной втулки и объединены в общий жгут, свитый в виде спирали в зоне пересечения осей кардана и зафиксированный в чашке кардана.