Способ повышения точности шаровых гироскопов
Способ предназначен для использования в гироприборостроении в области навигации. Вектор вращающего момента ротора гироскопа всегда совмещается с вектором конического момента при любых углах их рассогласования. Для этого на корпусе гироскопа жестко устанавливают три статора двигателя, расположенные в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Статоры вырабатывают моменты вращения ротора, пропорциональные соответствующим углам рассогласования корпуса и ротора гироскопа, таким образом, что модуль вращающего момента постоянен, а его вектор совпадает с вектором кинетического момента, что повышает точность шаровых гироскопов. 1 ил.
Изобретение относится к области навигации, в частности к гироприборостроению.
Известен способ построения гироскопов со свободным ротором [1]. Он включает в себя шаровую опору закрытого типа, на которой жестко закреплен дисковидный ротор. Гироскоп снабжен датчиками угла, момента и двигателем. Недостатком этого способа является невозможность создания больших углов рассогласования между корпусом гидроскопа и ротором (из-за наличия дисковидного ротора), поэтому требуется устанавливать эти гироскопы на стабилизированные гироплатформы, что приводит к усложнению навигационных систем и увеличению их габаритов, в частности этот способ создания гироскопов со свободным ротором не применим для создания бесплатформенных навигационных систем, которые обладают наименьшими массогабаритными параметрами. Наиболее близким аналогом является способ создания гироскопов со свободным ротором, в которых шаровая опора выполняет роль карданового подвеса, скоростного подшипника ротора и одновременно является ротором гироскопа - носителем кинетического момента (так называемые шаровые гироскопы) [2]. При этом на корпусе гироскопа жестко крепится статор двигателя, на роторе - активная часть двигателя. Этот способ позволяет в принципе создавать гироскопы, работающие при неограниченных углах рассогласования между корпусом и ротором, а следовательно конструировать на их основе бесплатформенные навигационные системы. Однако недостатком всех существующих шаровых гироскопов, построенных на этом способе, является силовая связь ротора и статора двигателя при их угловых рассогласованиях, в результате чего возникает прецессионное движение ротора, приводящее к совмещению вектора кинетического момента с вектором вращающего момента двигателя, жестко связанным с корпусом гироскопа, т.е. ротор не является свободным, а через некоторое время вновь возвращается в исходное положение, т.е. ротор отслеживает перемещение статора двигателя (корпуса гироскопа). В работе [2] показано, что углы рассогласования и описываются формулами где и - - углы рассогласования векторов кинетического момента ротора (H) и момента двигателя (Mg) (углы Эйлера); C1, C2 - постоянные интегрирования, зависящие от начальных условий; t - текущее время. Из приведенных формул видно, что ротор шарового гироскопа, будучи отклонен на углы и от первоначального положения, когда векторы H и Mg совпадали, через некоторое время (t 3H/Mg) в результате возникающего прецессионного движения вновь возвращается к исходному положению. Таким образом существующий способ построения шаровых гироскопов ограничивает их точность скоростью прецессии = Mg/H. В реальных шаровых гироскопах эта скорость прецессии составляет величину не менее 510-2oC510-3 о/ч на дуг. с угла рассогласования. Из-за этой связи необходимо шаровые гироскопы устанавливать на гиростабилизированные платформы, погрешность работы которых в настоящее время не удается снизить менее 1 дуг. с. Для устранения этого недостатка предлагается способ повышения точности шарового гироскопа, при котором при угловых разворотах ротора относительно его корпуса вектор вращающего момента двигателя совмещается с вектором кинетического момента, для чего на корпус гироскопа жестко устанавливаются три статора двигателя, расположенные в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, которые вырабатывают моменты вращения ротора, пропорциональные соответствующим углам рассогласования корпуса и ротора гироскопа, причем модуль вращающего момента двигателей постоянен, а вектор его совпадает с вектором кинетического момента ротора. Таким образом вектор вращающего момента двигателя (статор двигателя) следит за положением ротора гироскопа в пространстве (т.е. в идеале углы и отсутствуют). Для выполнения этих условий необходимо, чтобы статор, создающий момент вращения вокруг оси X (см. чертеж), управлялся по закону: Mx = Mgcos cos , а статоры, создающие моменты вращения вокруг осей Y, Z, - по законам илиСигналы, пропорциональные углам рассогласования .. снимаются датчиками углов гироскопа, усиливаются и через известные синусо-косинусные устройства подаются в трехканальный блок питания двигателя (которые не являются предметом настоящего изобретения), вырабатывающий моменты по вышеуказанным законам. Таким образом на ротор действует вращающийся момент M, постоянный по модулю
или что то же самое
и всегда совпадающий с вектором H при любых углах и с точностью до погрешности съема этих углов, которая у современных датчиков угла составляет десятые и даже сотые доли дуговой секунды. Таким образом точность шаровых гироскопов можно увеличить до
т.е. на 1 - 2 порядка.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Изобретение относится к области гироскопических приборов, которые используются в качестве датчика угла пеленга на противотанковых вращающихся по крену управляемых ракетах
Динамически настраиваемый гироскоп // 2101678
Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано в системах инерциального управления движущимися объектами
Гироинтегратор линейных ускорений // 2097701
Изобретение относится к области гироскопического приборостроения, в частности к гироинтеграторам линейных ускорений (ГИ), и может быть использовано для измерения линейной скорости и ускорения движущегося объекта в инерциальных навигационных системах (ИНС) как в установившемся режиме ГИ, так и в процессе разгона гиромотора (ГМ)
Гироскопическо-центробежное устройство // 2084826
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах стабилизации космических объектов
Изобретение относится к точному машиностроению, а именно к гидроскопии
"однороторный гироскоп "советский союз" // 1827542
Изобретение относится к точному машиностроению , а именно к гироскопии
Способ взвешивания движущихся объектов // 1800269
Изобретение относится к точному машиностроению , а именно к системам запуска гироскопа
Гироприбор // 1503457
Трехстепенный гироскоп // 2119146
Гироскопический прибор (варианты) // 2155324
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к гироскопическим приборам малогабаритных вращающихся по крену управляемых ракет, используемых, например, в качестве датчика угла пеленга ракеты при движении по траектории
Динамически настраиваемый гироскоп // 2157965
Изобретение относится к области точного приборостроения, а именно к гироприборостроению, и может быть использовано для создания прецизионных гироскопических навигационных систем
Динамически настраиваемый гироскоп // 2158902
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах навигации, автоматического управления и стабилизации подвижных объектов - самолетов, плавательных аппаратов, автомобилей
Изобретение относится к области ракетной техники, а более конкретно к гироскопическим приборам, используемым на вращающихся по крену управляемых ракетах, например, в качестве гирокоординаторов, которые предназначены для преобразования сигналов управления ракетой из системы координат, связанной с пусковой установкой, в систему координат, связанную с вращающейся по крену ракетой
Гироскопический прибор // 2176779
Гирокоординатор головки самонаведения // 2177600
Изобретение относится к области управляемых артиллерийских снарядов
Гироскопический прибор // 2179302
Гироскопический прибор // 2180728
Изобретение относится к области гироскопических приборов, используемых в системах управления артиллерийских управляемых снарядов (АУС)