Способ определения момента дифферента гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации двухстепенных поплавковых гироскопов с бесконтактными опорами гирокамеры. Способ определения момента дифферента гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа дополнительно содержит этапы, на которых осуществляют изменение температуры гироскопа от ее рабочего значения и одновременное измерение контрольных сигналов в каналах бесконтактных опор гирокамеры производят в двух ориентациях, которые гироскоп последовательно занимает после выполнения противоположных наклонов продольной оси гироскопа относительно плоскости горизонта на (50-70)° и уменьшения в каждом из состояний каждого наклона до (1-3)°, по результатам измерений контрольных сигналов в каналах бесконтактных опор гирокамеры в двух ориентациях определяют момент дифферента гирокамеры. Технический результат – повышение точности определения момента дифферента гирокамеры поплавкового гироскопа, возможность определения наличия нежидкостных компонентов в жидкости гироскопа.

 

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации двухстепенных поплавковых гироскопов с бесконтактными опорами гирокамеры, например, электростатическими или магнитными [У. Ригли, У. Холлистер, У. Денхард. Теория, проектирование и испытания гироскопов. // М: Мир, 1972,289 с.].

Известен способ определения момента дифферента гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа [а.с. СССР №1840722]. При реализации способа работающий гироскоп ориентируется измерительной осью перпендикулярно плоскости меридиана. Затем гироскоп поворачивается вокруг этой оси на 180°, измеряется его выходной сигнал. После чего гироскоп поворачивается в противоположную сторону на 180° и снова измеряется его выходной сигнал. Момент дифферента гирокамеры вычисляется по величинам отрезков времени между окончанием разворота и скачкообразным изменением выходного сигнала гироскопа, происходящим при механическом контакте в опорах.

Недостатком способа является низкая точность определения момента дифферента гирокамеры. Указанный недостаток обусловлен тем, что способ не позволяет измерить дифферент гирокамеры с бесконтактными опорами. В связи с отсутствием механического контакта в бесконтактных опорах гирокамеры, скачкообразных изменений в выходном сигнале при разворотах гироскопа не происходит.

Известен также способ определения момента дифферента гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа [патент РФ №2591287], который принимаем за прототип. При реализации способа работающий гироскоп с бесконтактными опорами гирокамеры, нагретый до рабочей температуры, ориентируется в положение, при котором его продольная ось горизонтальна, а пара радиальных осей опор, параллельных измерительной оси гироскопа, направлена по вертикали. Затем осуществляется изменение температуры гироскопа последовательно в одну и другую сторону от ее рабочего значения и одновременное измерение контрольных сигналов в каналах бесконтактных опор, оси которых параллельны измерительной оси гироскопа. По результатам измерений определяются температуры, при которых значения измеряемых контрольных сигналов равны нулю.

Рассчитывается момент дифферента Мд по формуле:

Мд=(Т21)/2*К*V*L,

где:

Т2, T1 - значения температур, при которых значения измеряемых контрольных сигналов в каналах опор бесконтактного подвеса равны нулю;

К - температурный коэффициент поддерживающей жидкости;

V - объем поплавковой гирокамеры (далее гирокамеры);

L - расстояние между центрами приложения сил в опорах бесконтактного подвеса гирокамеры.

Недостатком способа является низкая точность определения момента дифферента гирокамеры. Указанный недостаток обусловлен тем, что в поддерживающей жидкости реальных гироскопов могут присутствовать перемещающиеся нежидкостные включения, например, газообразные включения (пузыри), которые вносят в результаты определения момента дифферента гирокамеры погрешность. Причиной их образования являются технологические погрешности изготовления гироскопа: недостаточное обезгаживание поддерживающей жидкости, недостаточное обезгаживание деталей гироскопа, разгерметизация поплавковой камеры через некачественно выполненные уплотнения или микротрещины и т.д.

Решаемой технической проблемой настоящего изобретения является совершенствование технологического процесса изготовления двухстепенных поплавковых гироскопов.

Достигаемый технический результат - повышение точности определения момента дифферента гирокамеры поплавкового гироскопа и возможность определения наличия нежидкостных компонентов в жидкости гироскопа.

Поставленная проблема решается тем, что в известном способе определения момента дифферента гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа согласно которому, работающий гироскоп с бесконтактными опорами гирокамеры, нагретый до рабочей температуры ориентируют в положение, при котором его продольная ось горизонтальна, а пара радиальных осей бесконтактных опор гирокамеры, параллельных измерительной оси гироскопа, направлена по вертикали, осуществляют изменение температуры гироскопа последовательно в одну и другую сторону от ее рабочего значения и одновременное измерение контрольных сигналов в каналах опор гирокамеры, оси которых параллельны измерительной оси гироскопа; при этом изменение температуры гироскопа от ее рабочего значения и одновременное измерение контрольных сигналов в каналах бесконтактных опор гирокамеры производят в двух ориентациях, которые гироскоп последовательно занимает после выполнения противоположных наклонов продольной оси гироскопа относительно плоскости горизонта на (50-70)° и уменьшения в каждом из состояний каждого наклона до (1-3)°; по результатам измерений контрольных сигналов в каналах бесконтактных опор гирокамеры в двух ориентациях определяют момент дифферента гирокамеры.

Способ реализуется при выполнении следующих технологических операций:

1. Гироскоп устанавливают на неподвижном основании в положение, при котором его продольная ось горизонтальна, а оси бесконтактных опор гирокамеры, параллельные измерительной оси прибора, направлены по вертикали. Такая ориентация исключает появление в результатах измерений погрешности, обусловленной воздействием на опоры гироскопического момента.

2. Гироскоп приводят в рабочее состояние. Осуществляют нагрев гироскопа до рабочей температуры, взвешивают гирокамеру в бесконтактных опорах, запускают гиромотор.

3. Осуществляют наклон продольной оси гироскопа относительно плоскости горизонта на угол (50-70)°, например, по часовой стрелке. При наличии в поддерживающей жидкости рабочего зазора гироскопа газового пузыря (наиболее часто встречающееся при производстве и эксплуатации гироскопа нежидкостное включение в жидкости рабочего зазора) он переместится в сторону верхнего торца корпуса. Угол наклона не менее 50° выбран, исходя из надежного перемещения пузыря в сторону верхнего торца корпуса; угол не более 70° выбран, исходя из условия исключения (уменьшения) вероятности перехода части пузыря в торцевую часть корпуса.

4. Производят уменьшение угла наклона гироскопа до (1-3)° относительно плоскости горизонта. Угол выбран из условия предотвращения перемещения газового пузыря в рабочем зазоре от занятого им после наклона положения, а также из условия уменьшения составляющей погрешности в определении момента дифферента от заданной в плоскости горизонта первоначальной ориентации гироскопа. В этой ориентации, при размере газового пузыря превышающего рабочий зазор, со стороны пузыря на гирокамеру будет действовать сила давления, которая создаст момент Мп, например, одного знака с моментом Мд гирокамеры. Суммарный момент Мд1 дифферента в этой ориентации будет определяться выражением: Мд1дп.

5. Определяют момент Мд1 для чего:

5.1 Уменьшают температуру гироскопа Тг относительно ее рабочего значения Тграб, например, дискретным образом. При каждой фиксированной температуре измеряют контрольные сигналы Uk1 и Uk2 в каналах бесконтактных опор гирокамеры, пропорциональные действующим силам. При изменении температуры гироскопа Тг происходит изменение сил действующих в бесконтактных опорах гирокамеры (за счет изменения ее остаточного веса). Определяют температуру Т1 при которой значение контрольного сигнала в канале одной из бесконтактных опор гирокамеры равно нулю. При этом в этой опоре остаточный вес гирокамеры уравновесит силу, определяемую моментом дифферента Мд1

5.2 Увеличивают дискретным образом температура гироскопа и одновременно измеряют контрольные сигналы в каналах бесконтактных опор гирокамеры. Определяют температура Т2, при которой значение контрольного сигнала в канале другой бесконтактной опоры гирокамеры равно нулю. При этом в этой опоре остаточный вес камеры уравновесит силу, определяемую моментом дифферента.

5.3 Рассчитывают момент дифферента Мд1по формуле:

Мд1=(T2-T1)/2*К*V*L

6. Гироскоп возвращают в исходную ориентацию. Производят его нагрев до рабочей температуры.

7. Осуществляют наклон продольной оси гироскопа относительно плоскости горизонта на (50-70)° против часовой стрелке. При этом газовый пузырь в поддерживающей жидкости рабочего зазора гироскопа переместится в сторону противоположного торца корпуса, занявшего верхнее положение.

8. Производят уменьшение угла наклона гироскопа до (1-3)° относительно плоскости горизонта. При этом со стороны пузыря на гирокамеру будет действовать сила давления, которая будет уменьшать (увеличивать) момент ее дифферента. В этой ориентации со стороны пузыря на гирокамеру будет действовать сила давления, которая создаст момент Мп противоположного по знаку моменту Мд гирокамеры. Суммарный момент Мд2 дифферента в этой ориентации будет определяться выражением: Мд2дп.

9. Определяют момент Мд2, для чего:

9.1 Уменьшают температура гироскопа Тг относительно ее рабочего значения Тграб, например, дискретным образом. При каждой фиксированной температуре измеряют контрольные сигналы Uk3 и Uk4 в каналах бесконтактных опор гирокамеры, пропорциональные действующим силам. При изменении температуры гироскопа Тг происходит изменение сил действующих в бесконтактных опорах гирокамеры (за счет изменения ее остаточного веса). Определяется температура Т3, при которой значение контрольного сигнала в канале одной из бесконтактных опор гирокамеры равно нулю. При этом в этой опоре остаточный вес гирокамеры уравновесит силу, определяемую моментом дифферента Мд2.

9.2 Увеличивают дискретным образом температуру гироскопа и одновременно измеряется контрольный сигналы в каналах бесконтактных опор гирокамеры. Определяют температуру Т4, при которой значение контрольного сигнала в канале другой бесконтактной опоры гирокамеры равно нулю. При этом в этой опоре остаточный вес камеры уравновесит силу, определяемую моментом дифферента.

10. Рассчитывают суммарный момент дифферента Мд2 по формуле:

Мд2=(T4-T3)/2*К*V*L.

11. Определяют момент дифферента Мд гирокамеры из соотношения:

Мд=(Мд1+Мд2)/2

12. Определяют момент дифферента Мд от газового пузыря в жидкости рабочего зазора гироскопа из соотношения:

Мд=(Мд1-Мд2)/2

По сравнению со способом прототипом при реализации предлагаемого способа:

- Появляется возможность определить наличие/отсутствие пузыря, перемещающегося в жидкости рабочего зазора гироскопа.

- За счет исключения из результатов составляющей момента от газового пузыря повышается точность определения момента дифферента гирокамеры.

Поставленная цель достигнута.

На предприятии предлагаемый способ проверен. Получены положительные результаты. В настоящее время разрабатывается техническая документация для использования предлагаемого решения при производстве двухстепенных поплавковых гироскопов с бесконтактными электростатическими опорами гирокамеры.

Способ определения момента дифферента гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа, согласно которому работающий гироскоп с бесконтактными опорами гирокамеры, нагретый до рабочей температуры ориентируют в положение, при котором его продольная ось горизонтальна, а пара радиальных осей бесконтактных опор гирокамеры, параллельных измерительной оси гироскопа, направлена по вертикали, осуществляют изменение температуры гироскопа последовательно в одну и другую сторону от ее рабочего значения и одновременное измерение контрольных сигналов в каналах опор гирокамеры, оси которых параллельны измерительной оси гироскопа, отличающийся тем, что изменение температуры гироскопа от ее рабочего значения и одновременное измерение контрольных сигналов в каналах бесконтактных опор гирокамеры производят в двух ориентациях, которые гироскоп последовательно занимает после выполнения противоположных наклонов продольной оси гироскопа относительно плоскости горизонта на (50-70)° и уменьшения в каждом из состояний каждого наклона до (1-3)°, по результатам измерений контрольных сигналов в каналах бесконтактных опор гирокамеры в двух ориентациях определяют момент дифферента гирокамеры.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к классу гироскопов с жидкими роторами и касается гироскопической системы для стабилизации и демпфирования объектов с шестью степенями свободы, подвергающихся сложным, более чем с одной степенью свободы, механическим воздействиям и возмущениям.

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации двухстепенных поплавковых гироскопов с бесконтактными опорами подвеса гирокамеры.

Группа изобретений относится к области управления угловым движением преимущественно нелинейных нестационарных систем с переменными параметрами, в частности летательных аппаратов (ЛА) с вертикальными взлётом и посадкой.

Использование: для повышения запаса устойчивости гироскопа. Сущность изобретения заключается в том, что вихревой жидкостной тороидальный гироскоп содержит внешнюю твердотельную оболочку в виде тора, внутри которой находится жидкий ротор, а также устройство закрутки ротора вокруг двух осей, при этом внутри оболочки установлена прикрепленная к внутренней поверхности тора спираль, а устройство закрутки выполнено в виде магнитного двигателя, ротор которого совмещен с циркуляционной турбиной и выполнен в виде радиально намагниченного кольца и расположен внутри тора, а статор расположен снаружи и соединен гибким кабелем с устройством разгона и регулирования угловой скорости вращения турбины.

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных поплавковых гироскопов. Заявлен способ определения погрешности двухстепенного поплавкового гироскопа, включающий установку гироскопа на неподвижном основании, включение в режим обратной связи датчик угла - усилитель - преобразователь - датчик момента, запуск гиромотора, нагрев гироскопа, измерение тока в цепи датчика момента обратной связи, определение погрешности гироскопа.

Изобретение относится к области военной техники, а именно к измерительным элементам систем управления и стабилизации реактивных снарядов, например реактивных снарядов систем залпового огня.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для развития перерабатывающих заводов сельского хозяйства, а также для собственных нужд железных дорог.

Изобретение относится к измерительным элементам систем управления и стабилизации реактивных снарядов, например реактивных снарядов систем залпового огня. .

Изобретение относится к области гироскопической техники и может быть использовано при создании миниатюрного гидродинамического гироскопа повышенной точности. .

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при изготовлении и эксплуатации двухстепенных поплавковых гироскопов с бесконтактными опорами гирокамеры. Способ определения момента дифферента гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа дополнительно содержит этапы, на которых осуществляют изменение температуры гироскопа от ее рабочего значения и одновременное измерение контрольных сигналов в каналах бесконтактных опор гирокамеры производят в двух ориентациях, которые гироскоп последовательно занимает после выполнения противоположных наклонов продольной оси гироскопа относительно плоскости горизонта на ° и уменьшения в каждом из состояний каждого наклона до °, по результатам измерений контрольных сигналов в каналах бесконтактных опор гирокамеры в двух ориентациях определяют момент дифферента гирокамеры. Технический результат – повышение точности определения момента дифферента гирокамеры поплавкового гироскопа, возможность определения наличия нежидкостных компонентов в жидкости гироскопа.

Наверх