Способ ускоренного приведения в состояние готовности гироскопа, ротор которого связан с валом двигателя сферическим шарикоподшипником

Авторы патента:

G01C19/00 - Гироскопы; поворотно-чувствительные устройства с колеблющимися массами; Поворотно-чувствительные устройства без движущихся масс

Владельцы патента RU 2712783:

Акционерное общество "ЗАСЛОН" (RU)

Изобретение относится к способам построения измерительных систем и систем управления гироскопов, предназначенных для управления реактивными снарядами на начальных участках их траекторий. Способ предназначен для ускоренного приведения в состояние готовности гироскопа, ротор которого связан с валом двигателя сферическим шарикоподшипником. На роторе установлена упругая пластина с тремя или более лепестками, отогнутыми относительно плоскости вращения ротора. На концах лепестков, удаленных от оси вращения ротора, расположены инерционные массы. Концы лепестков соприкасаются с диском, установленным на валу двигателя, и совмещают оси вращения ротора и вала двигателя. При включении двигателя лепестки сцепляются с диском таким образом, что происходит увеличение скорости вращения ротора до заданного значения. При выключении двигателя и начале движения снаряда, в котором установлен гироскоп, гироскоп приводится в состояние готовности, т.е. обеспечивается потеря контактов лепестков пластины вращающегося ротора с диском и под воздействием центробежных сил инерции их удаление от диска на необходимые расстояния. Технический результат – упрощение способа ускоренного приведения в состояние готовности гироскопа.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Предлагаемое изобретение относится к способам построения измерительных систем и систем управления гироскопов, предназначенных для управления реактивными снарядами на начальных участках их траекторий.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны трехстепенные гироскопы по патентам РФ №2308680, №2446382 и №2460040.

Гироскоп по патенту №2460040 предназначен для применения в реактивных снарядах. Гироскоп содержит ротор, связанный с корпусом гироскопа самоцентрирующимся (сферическим) шарикоподшипником, синхронный двигатель, датчики углов и моментов. Время готовности гироскопа не превышает нескольких секунд. Существенным недостатком гироскопа является его конструктивная сложность, значительное энергопотребление от источника переменного тока высокостабильной частоты и трудоемкость изготовления.

Известен способ построения трехстепенного гироскопа по патенту US 3194075 А1. В гироскопе ротор соединяется с валом двигателя гироскопа посредством самоцентрирующегося шарикоподшипника, и измеряются угловые отклонения оси вращения ротора от оси вращения двигателя, обусловленные изменением ориентации гироскопа в инерциальном пространстве. Приведение во вращение ротора гироскопа осуществляется через шарикоподшипник с малым моментом трения. При этом время приведения в готовность гироскопа достигает нескольких минут, что не всегда допустимо по условиям применения гироскопа.

Таким образом, в области техники существует необходимость в разработке простого способа ускоренного приведения гироскопа, ротор которого связан с валом двигателя сферическим подшипником, в состояние готовности к применению.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение является создание простого и экономичного способа ускоренного приведения в состояние готовности гироскопа, ротор которого связан с валом двигателя сферическим подшипником.

Согласно предлагаемому способу связанная с ротором гироскопа упругая пластина с тремя или более лепестками, отогнутыми относительно плоскости вращения ротора, и инерционными массами, размещенными на лепестках на удалении от оси вращения ротора, соприкасается лепестками с установленным на валу двигателя диском и совмещает оси вращения ротора и двигателя, а при включении двигателя сцепляется лепестками с диском таким образом, что обеспечивает разгон ротора до необходимой скорости вращения, причем при выключении двигателя и начале движения снаряда, в котором установлен гироскоп, обеспечивает потерю контактов лепестков пластины вращающегося ротора с диском и удаление лепестков на необходимые расстояния от диска под воздействием центробежных сил инерции.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность первоначального совмещения ориентаций оси вращения ротора гироскопа с осью вала двигателя, а при включении электропитания двигателя - достаточно быстрое увеличение скорости вращения ротора до заданного значения. После выключения питания двигателя обеспечивается возможность угловых отклонений вращающегося ротора относительно оси вала двигателя при изменениях ориентации гироскопа относительно инерциального пространства. Время сохранения рабочего состояния гироскопа достаточно для управления полетом реактивного снаряда на начальном участке его траектории.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно предлагаемому способу, связанная с ротором гироскопа упругая пластина с тремя или более лепестками, отогнутыми относительно плоскости вращения ротора, и инерционными массами, размещенными на лепестках на удалении от оси вращения ротора, соприкасается лепестками с установленным на валу двигателя диском. При этом ось вращения ротора гироскопа оказывается совмещенной с осью двигателя.

При включении двигателя лепестки пластины входят в зацепление с вращающимся диском, связанным с двигателем, вследствие чего ротор начинает вращаться. Скорость вращения ротора достигает скорости вращения двигателя. Формы входящих в зацепление лепестков и торца диска не позволяют в этом режиме работы нарушить между ними контакт под воздействием центробежных сил инерции.

При выключении двигателя и начале его торможения изменяется знак момента взаимодействия лепестков пластины и диска, что приводит, к нарушению их сцепления между собой и к удалению лепестков от диска на необходимые расстояния под воздействием центробежных сил инерции. В момент пуска снаряда, в котором установлен гироскоп, ускорение снаряда способствует удалению лепестков от диска.

Ось вращения двигателя гироскопа ориентирована вдоль продольной оси снаряда таким образом, чтобы при пуске снаряда вследствие его линейного ускорения упругие лепестки еще дальше удалились от диска, увеличивая допустимые углы поворота ротора гироскопа.

Тем самым в момент пуска снаряда гироскоп приводится в рабочее состояние, т.е. обеспечивается возможность угловых отклонений вращающегося ротора относительно оси вала двигателя при изменениях ориентации снаряда относительно инерциального пространства.

Как указано, гироскоп приводится в рабочее состояние в момент выключения его двигателя. Ротор гироскопа продолжает по инерции вращаться. Время сохранения рабочего состояния гироскопа достаточно для управления полетом реактивного снаряда на начальном участке его траектории.

В гироскопе целесообразно применить миниатюрный коллекторный электродвигатель постоянного тока с большой скоростью вращения.

С целью предотвращения при пуске двигателя повреждений упругих лепестков пластины, целесообразно ограничить пусковой ток двигателя, включив в его цепь питания соответствующий резистор.

Возможно неоднократное включение гироскопа. После приведения гироскопа в рабочее состояние через определенное время уменьшаются скорость вращения ротора и центробежные силы инерции, вследствие чего лепестки начинают соприкасаться с диском двигателя. При этом происходит торможение ротора гироскопа, и гироскоп приводится в предпусковое состояние.

Заявитель прилагает формулу изобретения, где отражены существенные признаки изобретения. Специалисту в области техники понятно, что предлагаемое изобретение может быть использовано и на других типах объектов, в объеме формулы изобретения.

Способ ускоренного приведения в состояние готовности гироскопа, ротор которого связан сферическим шарикоподшипником с валом двигателя, заключающийся в том, что связанная с ротором гироскопа упругая пластина с тремя или более лепестками, отогнутыми относительно плоскости вращения ротора, и инерционными массами, размещенными на лепестках на удалении от оси вращения ротора, соприкасается лепестками с установленным на валу двигателя диском и совмещает оси вращения ротора и двигателя, а при включении двигателя сцепляется лепестками с диском таким образом, что обеспечивает разгон ротора до необходимой скорости вращения, причем при выключении двигателя и начале движения снаряда, в котором установлен гироскоп, обеспечивает потерю контактов лепестков пластины вращающегося ротора с диском и удаление лепестков под воздействием центробежных сил инерции от диска на необходимые расстояния.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования энергии морских волн в электроэнергию. Сущность изобретения заключается в том, что стационарный преобразователь энергии морских волн преобразует энергию угловых перемещений плавающего тела на профиле волны, а также кинетическую энергию подъема и опускания плавающего тела при прохождении волны.

Оптический смеситель излучения четырехчастотного лазерного гироскопа зеемановского типа // 2709428

Изобретение относится к области высокоточной лазерной гироскопии, а именно к детектированию сигналов четырехчастотного лазерного гироскопа зеемановского типа. Оптический смеситель служит для формирования сигнала четырехчастотного лазерного гироскопа зеемановского типа и имеет функцию компенсации магнитной составляющей ошибки измерений с учетом различия магнитной чувствительности волн различных поляризаций.

Способ повышения добротности оптического контура кольцевого моноблочного лазерного гироскопа // 2709014

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при создании навигационных систем, в частности в бесплатформенных инерциальных навигационных системах.

Твердотельный волновой гироскоп // 2708907

Изобретение относится к метрологии, в частности, к твердотельным волновым гироскопам. Твердотельный волновой гироскоп содержит резонатор в виде осесимметричного тонкостенного элемента, способного к вибрации, один электрод резонатора, множество электродов датчиков, электродов управления, электронный блок управления, содержащий устройства вычисления угла, стабилизации амплитуды колебаний, подавления квадратурных колебаний и соединенный с электродами резонатора, электродами датчиков, электродами управления.

Способ автономного повышения точности применения микромеханической элементной базы // 2698547

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к микромеханическим элементам -гироскопам и акселерометрам. Способ автономного повышения точности применения микромеханической элементной базы, содержит этапы, на которых на основе синхронных измерений избыточного количества соосных ММЭ путем поворота, по крайней мере, одного из них на 180° и попарным сопоставлением с ним измерений остальных ММЭ, определяют суммарные (систематические плюс случайные) смещения нулей всех ММЭ, при этом повороты могут проводиться регулярно или эпизодически, автоматически или вручную, как в подготовительных стационарных режимах, так и в рабочих, при реальном возмущенном движении объекта; реализуют эффективную фильтрацию шумов измерений без динамических ошибок и детектирования; реализуют статистическую обработку и оценивание фильтром Калмана суммарных смещений ММЭ и их остаточной несоосности..

Способ уменьшения магнитного дрейфа зеемановских лазерных гироскопов // 2695761

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при создании зеемановских лазерных гироскопов. Способ уменьшения магнитного дрейфа зеемановских лазерных гироскопов содержит этапы, на которых создают поле, компенсирующее сумму всех действующих на зеемановский лазерный гироскоп постоянных магнитных полей путем подачи в катушку, охватывающую газоразрядный промежуток зеемановского лазерного гироскопа, постоянного тока, при этом величину постоянного тока, который подают в катушку, охватывающую газоразрядный промежуток зеемановского лазерного гироскопа, устанавливают равной 19 мкА.

Способ компенсации систематической составляющей дрейфа нулевого сигнала датчика угловой скорости // 2695439

Изобретение относится к области приборостроения и может применяться при построении датчиков угловой скорости (гироскопических датчиков), используемых в качестве источников первичных измерений инерциальных систем ориентации и навигации.

Гироскопический преобразователь энергии морских волн // 2688857

Изобретение относится к электромеханическим устройствам и может быть использовано для преобразования энергии колебания морских волн в электроэнергию. Сущность изобретения заключается в том, что гироскопический преобразователь энергии морских волн обеспечивает самоустановку гироскопов перед раскруткой и возможность активной адаптации к изменяющейся интенсивности волнения водной поверхности.

Способ определения дисбаланса масс полусферического резонатора твердотельного волнового гироскопа // 2688834

Изобретение относится к производству твердотельных волновых гироскопов. Способ определения дисбаланса масс полусферического резонатора твердотельного волнового гироскопа дополнительно содержит этапы, на которых измеряют реакцию в опоре в месте крепления резонатора, а математическая обработка сигнала заключается в определении величины амплитуды и углового положения колебаний относительно датчиков возбуждения, рассчитанных по формуле где a1 - амплитуда сигнала с первого пьезоэлектрического датчика;а2 - амплитуда сигнала со второго пьезоэлектрического датчика;а3 - амплитуда сигнала с третьего пьезоэлектрического датчика;А - амплитуда колебаний; где ϕ - угловое положение колебаний ножки относительно датчиков возбуждения.Технический результат – повышение точности определения дефектов резонатора.

Способ измерения угловой скорости с использованием шарообразного резонатора мод шепчущей галереи // 2688583

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения угловой скорости. Сущность: формируют пучок когерентного оптического излучения с управляемой частотой излучения.