Поплавковый гироскоп

 

Изобретение относится к инерциональной технике и может быть применено к поплавковым гироскопическим приборам, работающим в составе инерциальных навигационных систем. В изобретении компенсация скорости теплового дрейфа ГП осуществляется за счет равенства конвективного момента от сил Архимеда, возникающих на роторах датчиков угла и момента, обеспечиваемого установкой роторов датчиков угла и момента на гироузле сферической формы с помощью кронштейнов, длина которых удовлетворяет следующему соотношению h = 0,65πR³_oh_o/V-R_o, где h₀ - радиальный зазор между поплавком и корпусом при концентрическом расположении: V - объем роторов датчиков угла и момента, находящихся с одной стороны гироузла; R₀ - заданный радиус сферы гироузла. 1 ил.

Изобретение относится к инерциальной технике и может быть применено к поплавковым гироскопическим приборам, работающим в составе инерциальных систем. Известен поплавковый гироскоп, содержащий корпус, гироузел сферической формы с кронштейнами, датчики угла и момента, статоры которых установлены на корпуса, а роторы на кронштейнах гироузла вдоль оси, перпендикулярной оси собственного вращения гироскопа, обогреватели. В данном техническом решении условие, необходимое для выполнения равенства веса гироузла и выталкивающей силы, отсутствует, а разгрузка опор карданова подвеса производится только путем выбора параметров жидкости. Цель изобретения повышение точности путем компенсации конвективных моментов. Указанная цель достигается тем, что в поплавковом гироскопе, содержащем корпус, гироузел сферической формы с кронштейнами, датчики угла и момента, статоры которых установлены на корпусе, а роторы на кронштейнах гироузла вдоль оси, перпендикулярной оси собственного вращения гироскопа, обогреватели, длина кронштейна гироузла удовлетворяет следующему соотношению h 0,65 π R_o³h_o/V R_o, где h_o радиальный зазор между поплавком и корпусом при концентрическом расположении; V объем роторов датчиков угла и момента, находящихся с одной стороны гироузла; R_o заданный радиус сферы гироузла. На чертеже показан предлагаемый гироскоп. Поплавковый гироскоп содержит гироузел 1 сферической формы радиуса R_o (поплавок), роторы 2 датчиков угла и момента, объем V которых (с одной стороны гироузла), кронштейны 3 длиной h₁ на которых установлены роторы датчиков угла и момента, корпус 4 гироскопа, статоры 5 датчиков угла и момента, обогреватели 6 гироскопа, радиальный зазор h_o между поплавком и корпусом при их концентрическом расположении. Предлагаемый гироскоп работает следующим образом. При тепловой несимметрии вдоль оси Y моменты от сил Архимеда, возникающие на роторах датчиков угла и момента 2, можно использовать для компенсации возмущающих конвективных моментов М_у. В ГП величина I может меняться, например от I_мин0,2h_o до I_макс 0,32h_o, тогда I_o (I_мин + I_макс)/2 26h_o. Нетрудно видеть, что М_у достигает максимального значения при Q₁ π/4, ϕ₁ 0, ϕ₂ Q₂ π /4. При I_o 0,26h_o и при указанных выше величинах Q₁, ϕ₁, Q₂ и ϕ₂ М_уо 0,65 π R_o³g ρ_o α ΔT_o. Если Т₁ > Т₂. то сила Архимеда, действующая на роторы датчиков угла и момента, расположенных справа F_арх1, больше, нежели слева F_Арх2 Тогда F_Арх2 F_Арх1 ρ_o α Vg ΔT_o. Величина момента от сил Архимеда, возникающего на роторах датчиков угла и момента, выражается следующим образом М_арх ρ_o α Vg Δ T_o(R_o + h₁). Приравнивая М_Арх и М_уо, получил
h₁= R_o где Q выталкивающая сила жидкости, действующая на поплавок 1;
α коэффициент объемного расширения жидкости;
Δ Т_о приращение температуры;
Δ Т_о Т₁ Т₂;
Т₁, Т₂ температура жидкости слева и справа от гироузла, Т₁ > Т₂. g ускорение силы тяжести;
ρ_о плотность жидкости
h_o радиальный зазор между поплавком и корпусом при их концентрическом расположении;
R_o радиус сферы чувствительного элемента ГП;
L максимальное отклонение ширины жидкостного зазора от своего среднего значения h_o, обусловленное конструктивным эксцентриситетом поплавка относительно корпуса;
Q₁, ϕ₁ сферические координаты точки пересечения линии центров и сферической поверхности поплавка со стороны минимального зазора;
Q₂, ϕ₂ сферические координаты максимально нагретой точки на поверхности поплавка. Таким образом, в гироприборе с компенсацией скорости теплового дрейфа, осуществляемой путем выбора длины кронштейнов, на которых установлены роторы датчиков до угла и момента, скорость теплового дрейфа уменьшается до 4,1˙10^-3 град/ч, или на два порядка по сравнению с ГП без компенсации скорости теплового дрейфа, составляющей 0,367 град/ч. При этом в качестве поддерживающей жидкости можно использовать известные марки жидкостей, например ПЭВ 130/50 и др.

Формула изобретения

ПОПЛАВКОВЫЙ ГИРОСКОП, содержащий сферический корпус, гироузел сферической формы с кронштейнами, датчики угла и момента, статоры которых установлены на корпусе, а роторы - на кронштейнах гироузла вдоль оси, перепндикулярной оси собственного вращения гироскопа, расположенные на сферическом корпусе обогреватели, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем компенсации конвективных моментов, длина кронштейна гироузла удовлетворяет следующему соотношению:

где h_о - радиальный зазор между поплавком и корпусом при их концентрическом расположении;
V - объем роторов датчика угла и момента, находящихся с одной стороны гироузла;
R_о - заданный радиус сферы гироузла.

РИСУНКИ

Рисунок 1