гироскоп

Классы МПК:G01C19/22 торсионные (скручивающиеся) 
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро"
Приоритеты:
подача заявки:
2002-01-23
публикация патента:

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к гироскопическим преобразователям угловой скорости. Гироскоп включает корпус, крышку, кожух, гиромотор, шарикоподшипники привода, преобразователи положения, ободок с компенсационными катушками преобразователей момента магнитоэлектрического типа, вал с узлом двухстепенного упругого подвеса, на котором расположен узел ротора с кольцевыми постоянными магнитами преобразователей момента. При этом внутренняя полость гироскопа, заключенная между корпусом, крышкой и кожухом, заполнена водородом при давлении от 4 до 20 мм рт. ст., кольцевые постоянные магниты выполнены из сплава редкоземельных металлов, каждый кольцевой постоянный магнит закрыт колпаком, обращенные в сторону внутренней полости гироскопа части корпуса, крышки и кожуха, а также статор и ротор гиромотора, шарикоподшипники привода, вал, узел двухстепенного упругого подвеса, узел ротора гироскопа, ободок, колпаки, компенсационные катушки преобразователей момента и преобразователи положения выполнены предварительно наводороженными в составе гироскопа до заполнения внутренней полости гироскопа водородом. Техническим результатом является повышение точности и увеличение диапазона измерений. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

Гироскоп, имеющий корпус, крышку и кожух, установленные в корпусе статор гиромотора, внешние кольца шарикоподшипников привода, неподвижные части преобразователей положения, ободок с компенсационными катушками преобразователей момента магнитоэлектрического типа, установленный на внутренних кольцах шарикоподшипников привода вал с ротором гиромотора, узлом двухстепенного упругого подвеса, на котором расположен узел ротора гироскопа с кольцевыми постоянными магнитами преобразователей момента, причем внутренняя полость гироскопа, заключенная между корпусом, крышкой и кожухом, заполнена газовой средой, отличной от воздуха, отличающийся тем, что кольцевые постоянные магниты выполнены из сплава редкоземельных металлов, каждый кольцевой постоянный магнит закрыт колпаком, создающим герметичное пространство в зоне расположения кольцевого постоянного магнита, в качестве газовой среды использован водород при давлении от 4 до 20 мм рт. ст. , обращенные в сторону внутренней полости гироскопа части корпуса, крышки и кожуха, а также статор и ротор гиромотора, шарикоподшипники привода, вал, узел двухстепенного упругого подвеса, узел ротора гироскопа, ободок, каждый колпак с загерметизированным в нем кольцевым постоянным магнитом, компенсационные катушки преобразователей момента и преобразователи положения выполнены предварительно наводороженными в составе гироскопа до заполнения внутренней полости гироскопа водородом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к гироскопическим преобразователям угловой скорости.

Известны гироскопы, содержащие гиромотор, ротор, узел упругого подвеса, преобразователи положения и момента [1].

Наиболее близким по технической сущности является гироскоп [2], имеющий корпус, крышку и кожух, установленные в корпусе статор гиромотора, внешние кольца шарикоподшипников привода, неподвижные части преобразователей положения, ободок с компенсационными катушками преобразователей момента магнитоэлектрического типа. установленный на внутренних кольцах шарикоподшипников привода вал с ротором гиромотора, узлом двухстепенного упругого подвеса, на котором расположен узел ротора гироскопа с кольцевыми постоянными магнитами преобразователей момента, причем внутренняя полость гироскопа, заключенная между корпусом, крышкой и кожухом, заполнена газовой средой, отличной от воздуха.

Недостатком такого гироскопа является погрешность измерения угловой скорости вcледствие изменения систематической составляющей дрейфа гироскопа, вызванного нестабильностью равновесной концентрации водорода во внутренней полости гироскопа в течение календарного срока службы.

Техническим результатом изобретения является повышение точности гироскопа и повышение диапазона измерений.

Данный технический результат достигается в гироскопе, имеющем корпус, крышку, кожух, установленные в корпусе статор гиромотора, внешние кольца шарикоподшипников привода, неподвижные части преобразователей положения, ободок с компенсационными катушками преобразователей момента магнитоэлектрического типа, установленный на внутренних кольцах шарикоподшипников привода вал с ротором гидромотора, углом двухстепенного упругого подвеса, на котором расположен узел ротора гироскопа с кольцевыми постоянными магнитами преобразователей момента, причем внутренняя полость гидроскопа, заключенная между корпусом, крышкой и кожухом, заполнена газовой средой, отличной от воздуха, отличающемся тем, что кольцевые постоянные магниты выполнены из сплаве редкоземельных металлов, каждый кольцевой постоянный магнит закрыт колпаком, создающим герметичное пространство в зоне расположения кольцевого постоянного магнита, в качестве газовой среды использован водород при давлении от 4 до 20 мм рт. ст., обращенные в сторону внутренней полости гироскопа части корпуса, крышки и кожуха, а также статор и ротор гиромотора, шарикоподшипники привода, вал. узел двухстепенного упругого подвеса, узел ротора гироскопа, ободок, каждый колпак с загерметизированным в нем кольцевым постоянным магнитом, компенсационные катушки преобразователей момента и преобразователи положения выполнены предварительно наводороженными в составе гироскопа до заполнения внутренней полости гироскопа водородом.

Путем выполнения кольцевых постоянных магнитов из сплава редкоземельных металлов обеспечивается увеличение количества витков компенсационных катушек моментного преобразователя вследствие возможности увеличения рабочего зазора в магнитной системе моментного преобразователя, что достигается применением кольцевых постоянных магнитов из редкоземельных сплавов, обладающих большей магнитной энергией по сравнению с обычными материалами постоянных магнитов. Поэтому увеличивается диапазон измерения угловых скоростей вследствие увеличения моментов, создаваемых преобразователями момента.

Посредством использования в качестве газовой среды водорода при давлении от 4 до 20 мм рт. ст., выполнения предварительно наводороженными шарикоподшипников привода, вала, узла двухстепенного упругого подвеса, узла ротора гироскопа, ободка, каждого колпака с загерметизированным в нем кольцевым постоянным магнитом, преобразователей момента и преобразователей положения, обращенных в сторону внутренней полости гироскопа частей корпуса, крышки и кожуха обеспечивается равновесное состояние газовой среды в гироскопе в течение календарного срока службы. В результате газовозмущаюшие моменты, действующие на узел ротора гироскопа, остаются неизменными, что приводит к стабильности дрейфа гироскопа, а следовательно, повышает точность гироскопа при работе в течение календарного срока службы.

На фиг. 1 представлен общий вид гироскопа, на фиг.2 - расположение осей гироскопа.

Гироскоп (фиг. 1) содержит корпус I, в котором установлены статор 2 гиромотора, ободок 3 с компенсационными катушками I, 4II преобразователей момента магнитоэлектрического типа, магнитные системы 5I, 5II преобразователей положения индуктивного типа, выполненные в виде сердечника с катушкой на нем.

С корпусом 1 посредством шарикоподшипников 6I, 6II привода связан вал 7, на котором установлены ротор 8 гиромотора в внутренние кольца 9I, 9II соответственно шарикоподшипников 6I, 6II, внешние кольца 10I, 10II которых закреплены в корпусе 1.

На валу 7 закреплена неподвижная часть 2 узла двухстепенного упругого подвеса 12, на подвижной части 13 которого установлен узел ротора 14.

Вал 7 вместе с ротором 8 гиромотора, узлом двухстепенного упругого подвеса 12 и узлом ротора имеет свободу неограниченного углового движения относительно оси вращения 15-15.

В узле двухстепенного упругого подвеса 12 одна степень углового перемещения узла ротора 14 относительно первой оси образована первой парой упругих перемычек, а другая степень углового перемещения узла ротора 14 относительно второй оси, перпендикулярной первой оси, образована второй парой упругих перемычек. Для этого в узле двухстепенного упругого подвеса 12 между отверстиями 16I, 16II образована первая упругая перемычка 17 из первой пары упругих перемычек. Образованная между аналогичными отверстиями вторая упругая перемычка из первой пары упругих перемычек расположена диаметрально по направлению перпендикуляра к плоскости чертежа. Обе эти перемычки первой пары перемычек обеспечивают угловое перемещение узла ротора 14 относительно первой оси, перпендикулярной оси вращения 15-15.

Между отверстием 18 и расположенным симметрично относительно плоскости чертежа аналогичным отверстием образована первая упругая перемычка 19 из второй пары упругих перемычек. Аналогичная упругой перемычке 19 вторая упругая перемычка из второй пары упругих перемычек расположена диаметрально относительно упругой перемычки 19 в плоскости чертежа по направлению, нерпендикулярному оси вращения 15-15.

В узле ротора 14 гироскопа установлены кольцевые постоянные магниты 20I, 20II преобразователей момента магнитоэлектрического типа, выполненные из сплава редкоземельных металлов, SmCO5 и намагниченные в радиальном направления. Кольцевой постоянный магнит 20I закрыт колпаком 21I, а кольцевой постоянный магнит 20II - колпаком 21II. В результате кольцевые постоянные магниты 20I, 20II находятся в загерметизированном пространстве.

Корпус 1 с одной стороны закрыт крышкой 22 с пробкой 23, а с другой стороны - кожухом 24. В результате в гироскопе образована герметичная внутренняя полость 25.

Обращенные в сторону внутренней полости 23 части корпуса 1, крышки 20 и кожухом 22, а также статор 2 и ротор 8 гиромотора, шарикоподшипники 6I, 6II привода, вал 7, узел двухстепенного упругого подвеса 12, узел ротора 14 гироскопа, ободок 3, колпаки 21I, 21II с кольцевыми постоянными магнитами 20I, 20II, магнитные системы 5I, 5II преобразователей положения, компенсационные катушки 4I, 4II преобразователей момента выполнены предварительно наводороженными в составе гироскопа до заполнения внутренней полости 25 гироскопа водородом.

Для этого гироскоп через отверстие в крышке 22, еще не закрытое пробкой 23, герметично соединяют с вакуумной системой, обезгаживают, заполняют внутреннюю полость 25 гироскопа водородом при давлении 450 мм рт. ст. и выдерживают в течение 210 ч. Затем доводят давление водорода до 4...20 мм рт. ст. и закрывают крышку 22 пробкой 23. Колпаки 21I, 21II защищают изготовленные из сплава редкоземельных металлов кольцевые постоянные магниты 20I, 20II от разрушения в среде водорода.

На ободке 3 (фиг.2) расположены компенсационные катушки 4I, 4II и аналогичные компенсационные катушки 4III, 4IV преобразователей момента. Здесь также условно показано расположение магнитных систем 5I, 5II, 5III, 5IV преобразователей положения, имеющих соответственно сердечники 26I, 26II, 26III, 26IV и катушки 27I, 27II, 27III, 27IV.

Преобразователями положения с магнитными системами 5I, 5II и преобразователями момента с компенсационными катушками 4III, 4IV образована первая измерительная ось 28-28 гироскопа.

Преобразователями положения с магнитными системами 5III, 5IV и преобразователями момента с компенсационными катушками 4I, 4II образована вторая измерительная ось 29-29 гироскопа.

Гироскоп работает следующим образом. При наличии угловой скорости по первой измерительной оси 28-28 гироскопа преобразователь положения с магнитными системами 5I, 5II измеряет угловое отклонение узла ротора 14 гироскопа, обеспечиваемое узлом двухстепенного упругого подвеса 12. Сигнал от преобразователя положения с магнитными системами I, 5II усиливается и подается в компенсационные катушки 4III, 4IV преобразователя момента, создаваемым моментом которого узел ротора 14 возвращается в исходное положение. Ток компенсационных катушек 4III, 4IV является мерой угловой скорости по первой измерительной оси 28-28 гироскопа.

При наличии угловой скорости по второй измерительной оси 29-29 гироскопа преобразователь положения с магнитными системами 5III, 5IV измеряет угловое отклонение узла ротора 14 гироскопа. После усиления сигнал преобразователя положения подается в компенсационные катушки 4I, 4II преобразователя момента, создаваемым моментом которого узел ротора 14 возвращается в исходное положение, а ток компенсационных катушек 4I, 4II является мерой угловой скорости по второй измерительной оси 29-29 гироскопа.

При предварительном наводораживании части корпуса 1, крышка 22, кожух 24, статор 2 и ротор 8 гиромотора, вал 7, шарикоподшипники 6I, 6II привода, ободок 3, магнитные системы 5I, 5II, 5III, 5IV преобразователей положения, компенсационные катушки 4I, 4II, 4III, 4IV преобразователей момента, узел двухстепенного упругого подвеса 12, узел ротора 14, колпаки 21I, 21II не адсорбируют водород из внутренней полости 25 гироскопа. В результате давление водорода во внутренней полости 25 гироскопа остается в пределах, полученных при заполнении, и характеристики дрейфа гироскопа остаются на уровне первоначальных значений.

Источники информации

1. Гироскопические системы. Под редакцией Д. С.Пельпора. М.: Высшая школа, 1980, cтp.64, 65.

2. Д.С.Пельпор, В,А.Матвеев, В.Д.Арсеньев. динамически настраиваемые гироскопы. М.: Машиностроение, 1988, стр.228-231, рис.6, 8.2

Класс G01C19/22 торсионные (скручивающиеся) 

способ изготовления упругого подвеса динамически настраиваемого гироскопа -  патент 2492422 (10.09.2013)
способ изготовления микромеханического вибрационного гироскопа -  патент 2485620 (20.06.2013)
упругий подвес гироскопа -  патент 2435137 (27.11.2011)
способ изготовления упругого подвеса динамически настраиваемого гироскопа -  патент 2289099 (10.12.2006)
способ изготовления упругого подвеса динамически настраиваемого гироскопа (варианты) -  патент 2245210 (27.01.2005)
динамически настраиваемый гироскоп -  патент 2235976 (10.09.2004)
способ изготовления упругого подвеса динамически настраиваемого гироскопа (варианты) -  патент 2218231 (10.12.2003)
упругий подвес динамически настраиваемого гироскопа -  патент 2215262 (27.10.2003)
гироскоп -  патент 2210734 (20.08.2003)
динамически настраиваемый гироскоп -  патент 2107260 (20.03.1998)
Наверх