Способ определения погрешности двухстепенного гироблока

Авторы патента:

G01C25/00 - Изготовление, калибровка, чистка или ремонт приборов и устройств, отнесенных ко всем вышеуказанным группам данного подкласса (испытание, юстировка, балансировка компасов G01C 17/38)

Владельцы патента RU 2637186:

Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (RU)

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков. Предложенный способ определения погрешности двухстепенного гироблока заключается: в установке гироблока на неподвижном основании; выставке оси прецессии в вертикальное положение; выставке измерительной оси в положение, перпендикулярное плоскости меридиана; замыкании цепи обратной связи датчик угла - усилитель-преобразователь - датчик момента; включении гиромотора; разгоне ротора до начальной скорости вращения; измерении тока в цепи датчика момента и измерении скорости вращения ротора, выключении гиромотора; начальное значение скорости вращения ротора гиромотора устанавливают на 10-30% выше значения его номинальной скорости, а ток в цепи обратной связи и скорость вращения ротора измеряют непрерывно на его выбеге. От реализации заявленного способа достигается технический результат, заключающийся в повышении достоверности результатов определения погрешности гироблока, уменьшении трудоемкости определения погрешности гироблока. 2 ил.

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков.

Известно, что с механической точки зрения, такие гироблоки представляют собой многомассовые динамические системы, функционирующие в условиях различных (внешних и внутренних) периодических воздействий [Е.А. Никитин, С.А. Шестов, В.А. Матвеев. Гироскопические системы, часть III // М.: Высшая школа, 1988, стр. 117]. К источникам внутренних периодических воздействий можно отнести: несбалансированность ротора гиромотора, наличие дефектов в элементах газодинамической опоры. При частотах воздействий, близких к частотам собственных колебаний конструкции гироблока, появляются резонансы, приводящие к увеличению его погрешности.

Известен способ определения погрешностей двухстепенного гироблока [У. Ригли, У. Холлистер, У. Денхард. Теория, проектирование и испытания гироскопов // М.: Мир, 1972, стр. 358-367], заключающийся в выполнении следующих технологических операций:

1. Установка гироблока на платформе одноосного гиростабилизатора.

2. Выставка платформы в положение, при котором измерительная ось гироблока перпендикулярна плоскости меридиана, ось прецессии направлена по вертикали.

3. Включение гироблока в качестве чувствительного элемента одноосного гиростабилизатора. При этом датчик угла гироблока через усилитель-преобразователь замыкается на обмотку управления электродвигателя, установленного на оси стабилизации платформы.

4. Включение источника питания гиромотора. При этом ротор гиромотора разгоняется до рабочей (начальной) скорости вращения, равной номинальной, рассчитанной при проектировании гиромотора.

5. Измерение сигнала датчика угла гиростабилизатора (пропорционального скорости ухода гироблока) при номинальной скорости вращения ротора гиромотора.

6. Определение погрешности гироблока сравнением результатов измерений с эталонным значением. В данной ориентации за эталонное значение скорости ухода принимается значение, равное нулю.

7. Повторение операций по пп. 5 и 6 при нескольких фиксированных значениях скорости вращения ротора гиромотора. Фиксированные значения скорости вращения ротора задавались установкой значения частоты напряжения источника питания гиромотора.

8. Выключение гироблока, выключение его гиромотора, выключение гиростабилизатора.

9. Определение составляющей погрешности гироблока, обусловленной наличием резонансных частот в конструкции гироблока, по ее изменению (увеличению/уменьшению) в результатах измерений.

Недостатками способа являются:

1. Малая достоверность. При дискретном изменении частоты вращения ротора имеется вероятность пропуска частот, совпадающих с резонансными частотами конструкции.

2. Значительная трудоемкость, обусловленная необходимостью проведения многократных изменений параметра (частоты) источника питания гиромотора, необходимостью многократного включения/выключения гиромотора, проведения многократных измерений сигнала датчика угла гиростабилизатора.

3. Необходимость при проведении испытаний в сложном дорогостоящем оборудовании - гиростабилизаторе.

Известен также способ определения погрешности двухстепенного гироблока [У. Ригли, У. Холлистер, У. Денхард. Теория, проектирование и испытания гироскопов // М.: Мир, 1972, стр. 367-371], который принимаем за прототип, заключающийся в выполнении следующих технологических операций:

1. Установка гироблока на платформе неподвижного относительно Земли поворотного устройства (например, делительной головки).

2. Выставка платформы поворотного устройства в положение, при котором измерительная ось гироблока перпендикулярна плоскости меридиана, а ось прецессии направлена по вертикали.

3. Включение гироблока в режим обратной связи по току датчика момента. При этом датчик угла гироблока через усилитель-преобразователь замыкается на датчик момента.

4. Включение источника питания гиромотора. При этом ротор гиромотора разгоняется до номинальной (начальной), рассчитанной при проектировании гиромотора скорости (частоты) вращения.

5. Измерение тока в цепи датчика момента обратной связи (пропорционального скорости ухода) при заданной частоте вращения ротора гиромотора.

7. Повторение операций по пп. 5 и 6 при нескольких фиксированных значениях скорости вращения ротора гиромотора.

8. Выключение гироблока, его обратной связи, выключение гиромотора.

Недостатками способа являются:

2. Значительная трудоемкость, обусловленная необходимостью проведения многократных изменений параметра (частоты) источника питания гиромотора, необходимостью многократного включения/выключения гиромотора, проведения многократных измерений выходного сигнала (тока в цепи датчика момента) гироблока.

Задачей настоящего изобретения является совершенствование технологического процесса разработки и изготовления двухстепенных гироблоков.

Достигаемый технический результат:

- повышение достоверности результатов определения погрешности гироблока,

- уменьшение трудоемкости определения погрешности гироблока.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе определения погрешности двухстепенного гироблока, заключающемся: в установке гироблока на неподвижном основании; выставке оси прецессии в вертикальное положение; выставке измерительной оси в положение, перпендикулярное плоскости меридиана; замыкании цепи обратной связи датчик угла - усилитель-преобразователь - датчик момента; включении гиромотора; разгоне ротора до начальной скорости вращения; измерении тока в цепи датчика момента и измерении скорости вращения ротора, выключении гиромотора; начальное значение скорости вращения ротора гиромотора устанавливают на 10-30% выше значения его номинальной скорости, а ток в цепи обратной связи и скорость вращения ротора измеряют непрерывно на его выбеге.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема включения двухстепенного поплавкового гироблока для проведения испытаний.

На фиг. 2 приведен график зависимости погрешности выходного сигнала гироблока от частоты вращения ротора гиромотора, полученный экспериментальным путем (ΔIдм=f(F)).

На фигурах приняты следующие обозначения:

1 - двухстепенной (поплавковый) гироблок;

2 - платформа поворотного основания (далее - платформа);

3 - поворотное основание;

4 - гиромотор;

5 - источник питания гиромотора (далее - источник питания);

6 - датчик угла гироблока (далее - датчик угла);

7 - усилитель-преобразователь обратной связи (далее - усилитель - преобразователь);

8 - датчик момента гироблока (далее - датчик момента);

9 - график зависимости погрешности выходного сигнала гироблока ΔIдм=f(F);

10 - участок графика зависимости погрешности ΔIдм=f(F) с резонансом конструкции;

ΔIдм=(Iдм-Iдмэ) - погрешность выходного сигнала гироблока;

Iдм - измеряемое в цепи датчика момента 8 обратной связи значение тока;

Iдмэ - эталонное значение тока;

F - частота вращения ротора гиромотора;

Fн - начальная частота вращения ротора гиромотора;

Fo - резонансная частота конструкции гироблока;

ОХ - ось прецессии гироблока;

OY - измерительная ось гироблока;

OZ - ось вращения ротора гиромотора.

Реализация предлагаемого способа осуществляется при выполнении следующей последовательности технологических операций:

1. Установка гироблока 1 (фиг. 1) на платформе 2 неподвижного относительно Земли поворотного основания 3 (например, делительной головки).

2. Выставка поворотного основания 3 в положение, при котором измерительная ось OY гироблока 1 перпендикулярна плоскости меридиана, ось ОХ прецессии - ориентирована по вертикали.

3. Включение гироблока 1 в режим обратной связи. При этом датчик угла 6 гироблока 1 через усилитель-преобразователь 7 замыкается на датчик момента 8. Через датчик момента 8 начнет протекать ток Iдм.

4. Включение источника питания 5 гиромотора 4.

5. Разгон ротора гиромотора 4 до начальной скорости (частоты Fн) вращения на 10-30% больше номинальной скорости. Необходимость в разгоне выше номинальной скорости обусловлена тем, что резонанс конструкции, который влияет на точность гироблока 1, может находиться как ниже, так и выше номинальной скорости вращения ротора.

6. Выключение источника питания 5 гиромотора 4. При этом ротор гиромотора 4 начнет выбегать.

7. Одновременное непрерывное измерение в процессе выбега ротора гиромотора 4 выходного сигнала гироблока 1 (тока Iдм в цепи датчика момента 8, пропорционального скорости ухода гироблока) и измерение частоты F вращения ротора гиромотора 4.

8. Определение погрешности ΔIдм выходного сигнала гироблока 1 путем вычитания из измеренных значений Iдм эталонного значения Iдмэ. За эталонное значение Iдмэ в данной ориентации принимается значение тока равное нулю.

9. Построение графика 9 зависимости погрешности выходного сигнала гироблока 1 от частоты вращения ротора гиромотора (фиг. 2).

10. Определение на графике 9 участка 10 с резким изменением значений погрешности выходного сигнала ΔIдм.

11. Определение соответствующих этим участкам резонансных частот Fo конструкции гироблока 1.

При реализации способа:

Нижний предел повышения начального значения скорости вращения ротора гиромотора, равный 10%, устанавливается с целью исключения влияния переходного процесса, возникающего в результате выключения гиромотора, на результаты определения погрешности в заданном диапазоне скоростей.

Верхний предел, равный 30%, повышения скорости вращения ротора ограничивается конструктивными особенностями опоры ротора гиромотора. В гироблоках, например, с газодинамическими опорами ротора гиромотора, дальнейшее повышение скорости вращения ротора повышает вероятность потери устойчивости и, соответственно, ведет к увеличению времени испытаний.

По сравнению со способом, принятым за прототип, предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:

1. Более высокая достоверность результатов измерений. Непрерывное изменение выходного сигнала гироблока с одновременным измерением скорости вращения ротора на его выбеге исключает возможность пропуска резонансных явлений.

2. Меньшая трудоемкость. Это обусловлено тем, что при измерении выходного сигнала гироблока на выбеге ротора гиромотора исчезает необходимость в проведении многократных изменениях параметров источника питания гиромотора, в многократных включениях/выключениях гиромотора, необходимость в длительных многократных измерениях выходного сигнала гироблока.

Таким образом, поставленная цель достигнута.

На предприятии АО «Концерн ЦНИИ «Электроприбор» предлагаемый способ проверен на двухстепенных поплавковых гироблоках. Получены положительные результаты. В настоящее время разрабатывается техническая документация для использования предлагаемого технического решения в производстве.

Способ определения погрешности двухстепенного гироблока, заключающийся в установке гироблока на неподвижном основании, выставке оси прецессии в вертикальное положение, измерительной оси в положение, перпендикулярное плоскости меридиана, замыкании цепи обратной связи датчик угла - усилитель-преобразователь - датчик момента, включении гиромотора, разгоне ротора до начальной скорости вращения, измерении тока в цепи датчика момента и измерении скорости вращения ротора, выключении гиромотора, отличающийся тем, что начальное значение скорости вращения ротора гиромотора устанавливают на 10-30% выше значения его номинальной скорости, а ток в цепи обратной связи и скорость вращения ротора измеряют непрерывно на его выбеге.

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве гироскопов с электростатическим подвесом ротора.

Способ контроля и поверки метеорологического лидарного оборудования типа облакомер и устройство для его осуществления // 2636797

Изобретение относится к области метрологии и касается способа контроля и поверки метеорологического лидарного устройства. Способ включает в себя ввод оптического зондирующего импульса через приемную оптическую систему в оптоволоконную линию временной задержки калиброванной длины и вывод через передающую оптическую систему на фотоприемник поверяемого устройства.

Способ определения погрешностей основных характеристик блока инерциальных измерителей // 2626288

Изобретение относится к навигационному приборостроению и предназначено для оценки основных характеристик блока инерциальных измерителей инерциальной навигационной системы (как платформенной, так и бесплатформенной), содержащего по меньшей мере три однотипных инерциальных измерителя с некомпланарными осями чувствительности, по измерительной информации, полученной в любых допустимых условиях функционирования, в том числе по результатам лабораторных, заводских и приемосдаточных испытаний.

Способ оценки погрешностей трехосного гироскопа // 2619443

Изобретение относится к трехосным гироскопам средней и повышенной точности, а конкретно к способу оценки их систематических погрешностей. Технический результат заключается в повышении точностных характеристик трехосного гироскопа за счет повышения достоверности оценки систематических погрешностей трехосного гироскопа, с одновременным уменьшением трудоемкости процесса измерений.

Способ восстановительного ремонта электронного зонда буровой установки горизонтально направленного бурения и восстановленный таким способом электронный зонд // 2617816

Группа изобретений относится к оборудованию для контроля рабочих параметров при бурении и может быть использована для ремонта средств передачи сигналов измерения из скважины на поверхность в процессе бурения как в горизонтальных, так и в других скважинах в процессе бурения.

Способ юстировки кольцевых резонаторов лазерных гироскопов // 2616348

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в лазерной гироскопии при юстировке кольцевых резонаторов лазерных гироскопов по величине порога зоны нечувствительности (порога захвата).

Способ определения масштабных коэффициентов лазерного гироскопа // 2611714

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и предназначено для определения величин масштабных коэффициентов лазерного гироскопа при проведении калибровок (паспортизации) бесплатформенных инерциальных навигационных систем.

Способ компенсации систематических составляющих дрейфа гироскопических датчиков // 2598155

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при построении одноосных и трехосных измерителей параметров движения - угловых скоростей и линейных ускорений для инерциальных навигационных систем и пилотажных систем управления подвижных объектов.

Устройство и способ калибровки гиродатчиков // 2597658

Варианты осуществления настоящего раскрытия относятся к способу и устройству для калибровки гиродатчиков с использованием измерений магнитного датчика и фонового вычисления в ходе нормальной работы изделия.

Способ определения погрешности геодезических приборов за неправильность формы цапф и боковое гнутие зрительной трубы // 2594950

Способ определения погрешности геодезических приборов за неправильность формы цапф и боковое гнутие зрительной трубы включает закрепление на объективном конце зрительной трубы исследуемого прибора отражающего зеркала под углом 45° к визирной оси, размещение на продолжении горизонтальной оси вращения зрительной трубы исследуемого прибора марки.

Способ изготовления ротора электростатического гироскопа и устройство для осуществления этого способа // 2638870

Изобретение относится к способу и устройству для изготовления ротора электростатического гироскопа. Процесс изготовления ротора включает формообразование сферической заготовки ротора, его балансировку и нанесение тонкопленочного износостойкого покрытия переменной толщины. Образуют наружную сферическую поверхность покрытия с центром, смещенным относительно геометрического центра заготовки ротора на расчетную величину δ в сторону, противоположную направлению вектора дисбаланса ротора. Для этого в процессе напыления осуществляют циклическое возвратно-поступательное перемещение ротора вдоль оси потока напыляемого материала с заданной амплитудой ΔL отклонения ротора от среднего положения. Величина ΔL выбирается в зависимости от требуемого смещения δ. При этом цикл указанного перемещения синхронизирован с вращением ротора, а ротор ориентируют вектором дисбаланса в определенную сторону относительно источника напыляемого материала. В устройстве привод вращения соединен с элементами крепления ротора посредством одноколейного вала, у которого шатунная шейка имеет эксцентриситет ΔL относительно оси вращения ротора. Указанная шейка и упор, жестко закрепленный на основании камеры, с помощью шарниров связаны с концами шатуна. Привод вращения установлен на направляющих, задающих возможность его возвратно-поступательного перемещения вдоль оси потока напыляемого материала. При этом предусмотрено варьирование расстоянием между осями шарниров, а шатунная шейка установлена с возможностью изменения эксцентриситета ΔL относительно оси вращения ротора. Технический результат заключается в повышении и стабильности процесса изготовления ротора электростатического гироскопа за счет корректировки дисбаланса с сохранением геометрических параметров сферы. 2 н.п.ф-лы, 4 ил.

Способ оценки влияния геомагнитной активности на метрологические характеристики инклинометрического и навигационного оборудования // 2644989

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для оценки влияния геомагнитной активности на метрологические характеристики инклинометрического и навигационного оборудования в процессах его калибровки, поверки и эксплуатации. Технический результат - минимизация влияния геомагнитной активности на метрологические характеристики инклинометрического и навигационного оборудования в процессах его калибровки, поверки и эксплуатации. Способ оценки влияния геомагнитной активности на метрологические характеристики инклинометрического и навигационного оборудования включает измерение и расчет параметров геомагнитного поля. При этом рассчитывают контрольные индексы геомагнитной активности, характеризующие составляющую дополнительной погрешности инклинометрического и навигационного оборудования, проявляющуюся в периоды ненулевой геомагнитной активности, полученные результаты сравнивают с установленными нормами и по их разности судят о степени отклонения метрологических характеристик инклинометрического и навигационного оборудования. 2 ил.

Устройство определения неправильного распознавания // 2645388

Изобретение относится к устройству определения неправильного распознавания в группе параметров движения транспортного средства, используемых для управления вождением транспортного средства. Технический результат заключается в обеспечении возможности точного определения, происходит ли неправильное распознавание в группе параметров, которая включает в себя множество параметров движения, вычисленных на основе входных данных. Такой результат достигается за счет того, что вычисляется множество параметров движения, которые используются для управления вождением транспортного средства и основаны на входных данных, вычисляется различие между каждыми двумя из множества параметров движения, весовой коэффициент вычисляется согласно ортогональности между каждыми двумя частями входных данных в обстановке движения транспортного средства и определяется, происходит ли неправильное распознавание в группе параметров, которая включает в себя множество параметров движения, с помощью значений, каждое из которых сформировано умножением различия на весовой коэффициент. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ балансировки гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа // 2648023

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов с газодинамическим подвесом ротора гиромотора. В известном способе балансировки гирокамеры двухстепенный поплавковый гироскоп устанавливают на неподвижном основании в положение, при котором выходная ось гироскопа горизонтальна, а ось вращения ротора гиромотора вертикальна. Затем включают систему термостабилизации и систему обратной связи, нагревают гироскоп до рабочей температуры и измеряют ток в цепи датчика момента обратной связи. Далее перемещают балансировочные грузы, установленные на торце гирокамеры, вдоль оси параллельной измерительной оси гироскопа; разворачивают гироскоп вокруг выходной оси на угол 90°; измеряют ток в цепи датчика момента обратной связи; перемещают балансировочные грузы, установленные на торце гирокамеры вдоль оси, параллельной оси вращения ротора гиромотора. При этом перед началом балансировки гироскоп устанавливают в положение, при котором его выходная ось вертикальна, измеряют ток в цепи датчика момента обратной связи, а при горизонтальном положении выходной оси и оси вращения ротора гиромотора после разворота на 90° дополнительно разворачивают гироскоп вокруг выходной оси на угол 180° в ту же сторону, измеряют ток в цепи датчика момента обратной связи. Далее вычисляют среднее значение тока в цепи датчика момента обратной связи при горизонтальных положениях выходной оси и оси вращения ротора гиромотора, а перемещение балансировочных грузов вдоль измерительной оси гироскопа и оси вращения ротора гиромотора производят соответственно до совпадения значения тока, измеренного при вертикальной оси вращения ротора гиромотора, и среднего значения тока, определенного при горизонтальных положениях выходной оси и оси вращения ротора гиромотора, с величиной тока, измеренного при вертикальном положении выходной оси. Техническим результатом является повышение точности балансировки гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа с газодинамическим подвесом ротора гиромотора. 1 ил.