Устройство для подвески ротора электростатического гироскопа

 

О Л И C--А -Н-И-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

309243

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

МПК G 01с 19/24

Заявлено 29,1Х.1969 (J% 1368435/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 09.Ч11.1971. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 13.IX.1971

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 531.383.62.219 (088.8) Авторы изобретения

Э. А. Животовский и С. А. Ульянцев

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВЕСКИ РОТОРА

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА

Изобретение относится к гироскопическим прецезионным приборам, у которых ротор поддерживается энергией электростатического поля, создаваемого напряжением, приложенным в зазоре между ротором и рядом электродов, окружащих его.

Известны схемы подвеса сферического ротора, использующие резонансные свойства колебательного контура, образованного эталонной индуктивностью и емкостью изменяющегося зазора сфера — электроды.

Недостатками резонансных схем подвеса является невысокое быстродействие и большая динамическая ошибка схем регулирования, использующих амплитудный способ модуляции несущей, трудность обеспечения высокой жесткости подвеса, а также стабильности частоты и напряжения источника питания.

Устройство для подвески ротора электростатического гироскопа отличается от известных тем, что у него в цепи без триодов генератора прямоугольных импульсов введен управляющий трансформатор с прямоугольной петлей гистерезиса, в первичную обмотку которого последовательно включен мостовой выпрямитель с введенным в его диагональ регулируемым триодом, управляемым сигналами датчика линейных перемещений, а каналы, обеспечивающие подвеску по трем ортогональным осям, включены независимо.

Указанные отличия увеличивают жесткость подвеса, его устойчивость и быстродействие.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема взаимного положения электродов, поддерживающих ротор в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Устройство содержит электроды 1, 2, сферический ротор 3, датчик линейных перемеще10 ний 4, усилитель 5, корректирующее устройство б, трансформаторы Тр„Тра, триоды

ПП1 — ППз, сопротивление R, диоды Д,— Д-,.

Схема взаимного расположения электродов, поддерживающих ротор в трех взаимно пер15 пендикулярных направлениях, содержит электроды Т вЂ” 10, осуществляющие подвес ротора по оси х, электроды 11 — 14, осуществляющие поднес ротора по оси у, электроды 15 — 18, осуществляющие подвес ротора по оси z.

Сферический ротор 8 является частью резонансного контура, образованного эталонной индуктивностью 1, вторичной обмоткой трансформатора Тра и емкостью промежутка ро25 тор — электроды. Питание резонансного контура обеспечивается от генератора прямоугольных импульсов, образованного трансформатором Тра, триодами ПП1 и ППа, а также цепью смещения, состоящей из сопротивления R u

30 запускающего диода Дь

309243

3

В цепи баз триодов ПП и ПП включена вторичная обмотка управляющего трансформатора Три первичная обмотка которого подключена к коллекторам триодов ПП и ПП. через выпрямительный мост, образованный диодами Д вЂ” Д5, в диагональ которого введен триод ПП,. Коллекторный ток триода

ÏÏ управляется напряжением на его базе, поступающим от датчика линейных перемещений 4, предварительно усиленный усилителем

5 и скорректированный корректирующим контуром б. При подаче напряжения питания на генератор прямоугольных импульсов на выходной обмотке трансформатора Тр появляется напряжение прямоугольной формы (или близкой к прямоугольной), которое попадает на резонансный контур, образованный эталонной индуктивностью L и емкостью промежутка сферы — электроды. Частота колебаний напряжения прямоугольных импульсов (предлагается нейтральное положение сферы относительно корпуса) определяется магнитными характеристиками сердечника трансформатора ТР> или напряжением, подаваемым на первичную обмотку трансформатора Тр, с коллекторов триодов ПП и Ï17, через управляющий выпрямительный мостик.

В нейтральном положении сферы сигнал с датчика 4 равен нулю, и, следовательно, напряжение на первичной обмотке трансформатора Тр> определяется только напряжением смещения на базе триода ППЗ, включенного в диагональ управляющего выпрямительного моста.

Устройство, образованное триодом 1717З и выпрямительным мостом, составленным из диодов Д вЂ” Д5, представляет собой регулируемое сопротивление по переменному току в цепи первичной обмотки трансформатора Три

При действии на ротор силового возмущения, вызывающего его смещение из нейтрального положения, например, в направлении or электродов, емкость электрод †рот уменьшается, и резонансная частота L — С контура увеличивается, увеличивая на электродах напряжение и соответственно действие электростатического поля.

Величина смещения ротора из нейтрального положения определяет величину жесткости системы подвеса, которая может быть рассчитана по следующей формуле

ЛРд

Ьо где ЛР— приращение силы, A6 — приращение перемещения ротора 3.

Если ротор движется в направлении к электродам, емкость ротор — электроды увеличивается, а резонансная частота уменьшается, смещая резонансную кривую дальше от частоты генератора и уменьшая напряжение и соответственно силы взаимодействия между ротором и электродами.

Рассмотрим принцип действия предлагаемой схемы с учетом воздействия сигналов с

15 г0 г5

60 датчика 4 на частоту напряжения генератора прямоугольных импульсов.

В этом случае при отклонении сферы на датчике 4 появляется сигнал, который усиливается в усилителе 5 и, проходя через корректирующее устройство б, представляющее собой дифференцирующее устройство (например, дифференцирующий фазоопережающий

RC-контур постоянного тока), воздействует на цепь базы триода ППз, увеличивая или уменьшая (в зависимости от направления перемещения сферы относительно электродов) его коллекторный ток. Таким образом, в цепи первичной обмотки трансформатора Тр величина сопротивления, определяемая режимом работы триода Т„ будет изменяться в соответствии с положением сферы в корпусе прибораа.

При работе трансформатора Тр> в режиме насыщения частота преобразователя пропорциональна напряжению на его первичной обмотке, и таким образом изменяется при перемещении сферического ротора 8 относительно электродов.

При движении его в направлении электродов частота генер атор а уменьш ается, увеличивая тем самым напряжение и силы между ротором и электродами 7, 8.

Из приведенного построения видно, что при той же величине перемещения ротора относительно электродов величина напряжения в промежутке ротор — электроды и соответствующая ей сила увеличиваются. Таким образом, жесткость подвеса с введением регулирования частоты генератора превышает жесткость простого резонансного подвеса.

Очевидно, когда ротор движется в направлении к электродам, частота генератора увеличивается, уменьшая напряжение и соответственно силы между ротором и электродами.

Демпфирование поступательных перемещений ротора осуществляется введением в цепь регулирования последовательно с усилителем корректирующего устройства б, осуществляющего регулирование частоты генератора пропорционально скорости изменения сигнала с датчика 4.

Использование частотно-модулированного способа увеличения жесткости однокоординатного подвеса не позволяет воспользоваться обычными конструктивными схемами расположения электродов для трехкоординатного подвеса. Для этого вводят шесть независимых каналов управления (по два для каждого из трех взаимно перпендикулярных направлений) с использованием электродов кольцеобразной формы равной площади, расположенных по трем ортогональным осям (см. фиг. 2).

Предмет изобретения

Устройство для подвески ротора электростатического гироскопа, содержащее генератор прямоугольных импульсов, датчик линейных перемещений, эталонную индуктивность, шесть пар электродов, отличающееся тем, что, с це309243 фиг лью увеличения жесткости, устойчивости и быстродействия, оно снабжено управляющим трансформатором с прямоугольной петлей гисторезиса, вторичная обмотка которого включена в цепи без триодов генератора прямоугольных импульсов, а в первичную обмотку последовательно включен мостовой выпрямитель, в диагональ которого включен триод, управляемый сигналами датчика линейных перемещений, при этом каналы обеспечивающие подвеску по трем ортогональным осям, включены независимо один от другого.

Составитель И,. Гольденберг

Редактор А. В. Корнеев Техред А. А. Камышннкова Корректор В, )Колудева

Заказ 2464!15 Изд. № 1008 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2