Гироскопический инклинометр

>

ОПИCÀНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

282223

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 5а, 47/02

Заявлено 22.Ч!.1967 (¹ 1165914/22-3) с присоединением заявки ¹

Комитет по делам нзобретеннЯ н открытиЯ при Совете Министров

СССР

МПК Е 21b 47/02

УДК 622.241,7:621.752.4 (088,8) Приоритет

Опубликовано 28.1Х.1970. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 15.XII.1970

Лвторы изобретения

В, П. Демиденко и М. А, Демиденко

Заявитель

ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ИНКЛИНОМЕТР

Известны гироскопические инклинометры, включающие корпус, дифференциальный механизм и трехстепенный двухроторный гироскоп с системой межрамочной коррекции, состоящей из датчиков углов и датчиков моментов.

Предлагаемый инклинометр отличается от известных тем, что он снабжен дополнительным двухроторным трехстепенныM гироскопом, установленным вдоль его вертикальной оси, причем внутренние рамки оооих гироскопов расположены по торцовой части роторов, а датчики углов и датчики моментов размещены вдоль осей подвеса внешних рамок гироскопов. Оси подвеса внешних рамок жестко соединены с шестернями дифференциального механизма, водило которого связано с датчиками углов системы межрамочной коррекции.

Это обеспечивает уменьшение диаметра и повышает точность измерений инклинометра.

На чертеже изображен предлагаемый инклинометр.

Основные элементы малогабаритного гироинклинометра собираются в корпусе инклинометра, образованного насадками 1 и 2, а также стаканами 8, 4 и 5. Внешняя рамка б гироскопа Г< при помощи цапф 7 и 8 закреплена в подшипниках 9 и 10 соответственно крышек

11 и 12. На нижней цапфе 7 закреплен коллектор 18 токоподвода, обеспечивающий подвод переменного напряжения соответствующей частоты и амплитуды к статорным обмоткам гиромоторов 14 и 15 к элементам систем азимутальной и межрамочной коррекции. На

5 верхней цапфе 8 гироскопа l закрепленякорь

lб датчика момента МРК (межрамочной коррекции) и шестерня 17 дифференциального механизма. В выемку торца этой цапфы упирается и, соответственно, центрируется водило

10 дифференциала 18.

Во внешней рамке б гироскопа при помощи оси 19, а также подшипников 20 и 21 закреплена внутренняя рамка 22 гироскопа, в которой, в свою очередь, снизу и сверху оси 19 при

15 помощи осей 28 и 24 закреплены роторы гиромоторов 14 и 15. В нижней части рамки 22 установки контактный переключатель 25 системы межрамочной коррекции, а в верхней части — якоря 2б датчика 27 момента систе20 мы азимутальной коррекции (взаимной коррекции) уходов гироскопов. Управляющая обмотка указанного датчика расположена в верхней части рамки б.

Лналогичным образом устроен и гироскоп

25 Г2, только ось вращения его в нешней рамки развернута на 180 . Управляющие обмотки датчиков 28 и 29 моментов МРК обоих гироско.:ов закреплены в стакане 4. В этом же стакане установлен каркас потенциометриче30 ского датчика 80 (схема не исключает воз 822Щ

40

60 б5 можность применения датчиков других типов), а внутри его собран дифференциальный механизм. Конические шестерни 17 и 81 этого механизма закреплены на соответствующих цапфах вращения внешних рамок гироскопов

Г> и 1г. Между цапфами может свободно поворачиваться водило дифференциала 18, на двух противоположных полуосях которого на подшипниках 82 укреплены конические шестерни 88 и щетки потенциометрического датчика 84.

Инклинометр работает следующим образом.

На элементы прибора подается напряжение, разгоняются роторы гиромоторов, и начинает работать система МРК. Кинетические моменты обоих гироскопов направлены в противоположные стороны и для каждого из них они равны 2Н, где Н вЂ” кинетический момент одного гиромотора. Под действием сил сухого трения в опорах подвеса внутренних рамок гироскопов, в результате разбаланса конструкции относительно этих осей, а также в результате ее неравножесткости гироскопы начинают процессировать относительно осей у> и уг со скоростями а и аг. В результате однозначности действия веса Р гирооко пов по д действием только ускорения земного тяготения, а также в результате разнонаправленности векторов кинетических моментов, гироскопы Г> и Гг будут процессировать в разные стороны с разными по величине угловыми скоростями.

Возможные уходы гироскопов вокруг осей вращения их внутренних рамок в пределах

0,2 ликвидируются действием системы межрамочной коррекции, состоящей для каждого гироскопа соответственно из датчика сигнала 25 и датчиков момента 28 и 29.

Для исключения возможного влияния случайных возмущений от изменения знака момента трения по оси вращения внешних рамок гироскопов, а также придания более стабильного и явно выраженного систематического ухода гироскопов относительно осей gi и уг с помощью созданного искусственным путем электрического разбаланса гироскопов (не нарушая механичексую структуру гироскопов) обеспечивают получение разнонаправленных угловых скоростей а и аг, несколько больше возможных максимальных значений угловой скорости вращения инклинометра. Достигается это путем подачи на датчики моментов

27 и с блока электрического разбаланса БЭР наземного пульта управления НПУ эталонного напряжения Uo.

Управляющий сигна U, снимаемый с потенциометрического датчика 80 прибора, пропорционален углу рассогласования

О=ф+ — (а — аг), 2 где — угол поворота снаряда инклинометра, а а и аг — углы прецессии соответственно гироскопов Гi и Гг.

При неподвижном инклинометре

1 Од: (а1 аг) °

В этом случае с блока переключения режима работы БПРР управляющий сигнал У, пропорциональный углу Ол, подается на блок коррекции БК, с которого снимается сигнал коррекции У„такого знака и величины, который обеспечил бы . условие ОА =О, т. е. ач =,аг.

При непосредственной работе инклинометра с БПРР управляющий сигнал на БК,не подается, а в виде напряжения Uy, пропорционального азимутальному углу поворота снаряда инклиномера, подается на соответствующий приемник. В процессе .работы инклинометра на датчик момента 27 гироскопа Г непрерывно подается поправочный постоянный сигнал коррекции U,, который получен в процессе взаимной коррекции уходов гироскопов.

В качестве основных элементов предлагаемой схемы малогабаритного гироинклинометра могут быть использованы не только гиромоторы ГС-01, но и более малогабаритные гиромоторы типа, например, ГМ-008 или

ГС-066. Это позволит создать малогабаритные инклинометры внешним диаметром от 25 .и,я и более.

В предлагаемом гироинклинометре измеряется угол поворота снаряда инклинометра относительно его продольной оси вращения, поэтому при наклонах снаряда определяется не азимутальный угол, а наклонный. Так как в существующих гироинклинометрах угол отклонения продольной оси снаряда от вертикали (зенитный угол) измеряется с помощью малогабаритных маятниковых систем, то, используя такую систему в сочетании с гиросистемой и зная углы наклона и зенитный, всегда можно определить азимутальный угол по формуле ф, = „+ h,y = g, + — sin 2 „(1 — cos (), 2 где ф„— азимутальный угол, ф„— угол рыскания, Аф — ошибка в измерении азимутального угла в результате наклона продольной оси снаряда, у — зенитный угол наклона снаряда.

В малогабаритном гироинклинометре в качестве системы коррекции положения рамок гироскопов вместо системы нивелирования применена система межрамочной коррекции

МРК, Это позволяет использовать такой гироинклинометр при контроле кривизны скважин с неограниченным углом наклона, в том числе и при контроле или измерении проходов, близких к горизонтальным.

Предмет изобретения

Гироокопичеокий инклиномерт, содержащий корпус, дифференциальный механизм, трехстепенный двухроторный гироскоп с системой межрамочной коррекции, состоящей из датчиков углов и датчиков моментов, отлича282223 бийся тем, что, с целью уменьшения диамети повышения точности измерений инклинотра, он снабжен дополнительным двухрорным трехстепенным гироскопом, установнным вдоль вертикальной оси инклиномет, причем внутренние рамки обоих гиросков расположены по торцовой части роторов, датчики углов и датчики моментов разме1З

15 с а

Составитель t. ЯсенЕва

Техред Л. В. Куклина Корректор T. А. Абрамова

Редактор Т. Фадеева

Заказ 3538/2 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

29

З1 зз

32 зо з4

18

17

28

16

12

1О

27 б

15 щены вдоль осей подвеса внешних рамок гироскопов.

2. Инклинометр по п. 1, отличающийся тем, что оси,подве са внешних рамок соединены с шестернями дифференциального механизма, водило которого связано с датчиками углов системы межрамочной коррекции.