способ регулирования в составе гиростабилизатора динамически настраиваемого гироскопа

Формула изобретения

Способ регулирования в составе гиростабилизатора динамически настраиваемого гироскопа с несимметричным ротором и торсионами, расположенными под углом 45° к главным экваториальным осям ротора, заключающийся в динамической настройке и совмещении центра масс ротора с центром подвеса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, измеряют величины скоростей ухода гироскопа в составе гиростабилизатора вокруг горизонтальной оси при взаимно противоположных и горизонтальных направлениях кинетического момента, определяют разность измеренных величин, встречно притирают торцевые поверхности торсионов, принадлежащих различным осям подвеса и расположенных под углом 45° к главным экваториальным осям ротора, без смещения центра масс ротора, корректируют скорость динамической настройки и повторяют операции до обнуления измеренных величин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано при изготовлении прецизионных гироскопов.

Известные способы регулирования динамически настраиваемых гироскопов (ДНГ) основаны на определении скорости динамической настройки и совмещении центра масс ротора с центром подвеса. Однако не устраняют скорость ухода зависящую по величине от линейного ускорения g и направленную ортогонально вектору ускорения .

Известен принятый за прототип способ регулирования ДНГ путем определения скорости динамической настройки, вращения вала с этой скоростью, совмещения центра масс ротора с центром подвеса.

Известный способ не позволяет устранить скорость ухода пропорциональную ускорению g и ортогональную .

Целью настоящего изобретения является устранение указанного недостатка и, тем самым, существенное повышение точности регулирования ДНГ.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Поскольку вектор ортогонален вектору скорости ухода обусловленный разбалансировкой ротора, то смещением центра масс ротора устранить ₂ не удается.

По предлагаемому способу вначале по двум величинам скорости ухода ДНГ в соответствующих ориентациях выделяют ₂ из общей суммы составляющих скорости ухода. Затем устраняют ₂ путем встречной притирки торцевых поверхностей упругих торсионов, оси которых расположены под углом 45^o к главным экваториальным осям ротора. После каждой притирки корректируют скорость динамической настройки.

Притирка торсионов, расположенных под углом 45^o, обнуляет возмущающий момент, изменяющийся с двойной частотой приводного вращения и сдвинутый на 45 х 2 90^o относительно возмущающего момента, обнуляемого известным способом (смещением центра масс ротора), и тем самым устраняет скорость ухода ₂

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлены: на фиг. 1 ротор гироскопа с упругим подвесом; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 ДНГ в первой и второй ориентациях; на фиг.4 схема расположения притираемых торсионов; на фиг.5 график вертикальной составляющей возмущающего момента; 1 ротор; 2,3 упругие торсионы; 4 кольцо; 5,6 - упругие торсионы; 7 кольцо; 8 вал; 9 ДНГ; 10,11 притираемые поверхности упругих торсионов.

Для достижения цели изобретения необходимо выполнить следующие операции. Определяют скорость динамической настройки ДНГ, и смещают центр масс его ротора с центром упругого подвеса. Измеряют величины скорости ухода гироскопа в составе гиростабилизатора вокруг горизонтальной оси при двух различных положениях корпуса гироскопа с горизонтальной осью приводного вращения, отличающихся на 180^o, определяют разность D измеренных величин, встречно притирают торцевые поверхности торсионов, принадлежащих различным осям подвеса и расположенных под углом 45^o к главным экваториальным осям ротора, без смещения центра масс ротора, корректируют скорость динамической настройки и повторяют операции до обнуления разности D

Схема ротора и упругого подвеса ДНГ представлена на фиг.1. Ротор 1, выполненный с неравными главными экваториальными моментами инерции относительно осей X_p, Y_p, укреплен с помощью двух пар упругих торсионов 2, 3 кольца 4, а также с помощью двух пар упругих торсионов 5, 6 и кольца 7 на валу 8 гироскопа (вал на фиг.1 полностью не показан).

Оси торсионов 2,3 параллельны соответственно осям Y_p, X_p. Оси торсионов 5,6 составляют с осями Y_p, X_p угол 45^o. Упругие системы 2,3,4 и 5,6,7 кинематически развязаны. Оси ротора X_p, Y_p ортогональны оси Z (вектору ) в составе ДНГ 9. При угловых отклонениях ротора 1 вокруг осей X_p, Y_p возникают соответствующие крутильные деформации упругих торсионов 2,3,5,6, имеющих прямоугольные сечения, как показано для торсионов 5,6 на фиг.2.

Вал 8 вместе с ротором и упругим подвесом в составе ДНГ 9 приведен во вращение со скоростью динамической настройки W. Измерение двух взаимно ортогональных составляющих входной угловой скорости в плоскости вращения ротора осуществляется по колебаниям ротора на частоте 2..

После выполнения операций прототипа регулирование по предлагаемому способу начинают с определения величин скорости ухода ДНГ 9 (фиг.3) в составе одноосного гиростабилизатора.

В первой ориентации ДНГ 9 установлен осью приводного вращения горизонтально, при этом выходная ось гироскопа Х и ось приводного вращения Z расположены в горизонтальной плоскости, ортогональной вектору ускорения силы тяжести (фиг. 3). В этой ориентации с помощью одноосного гиростабилизатора, не показанного на чертеже, определяют скорость ухода = _нз+₂ где _нз составляющая скорости ухода, независящая от ускорения. Во второй ориентации оси Х, Z ДНГ 9 также горизонтальны, но положения оси Z в 1 и 2 ориентациях отличаются на 180^o. Вследствие этого во второй ориентации с помощью одноосного гиростабилизатора определяют скорость ухода = _нз-₂ В результате находят разность измеренных величин = - = 2₂.

Встречно притирают поверхности 10, 11 торсионов 5, 6 расположенных под углом 45^o к главным экваториальным осям Y_p, X_p ротора. После каждой притирки корректируют скорость динамической настройки и повторяют операции предлагаемого способа до обнуления непересечения "а" торсионов в направлении полярной оси ротора Z. Притирка осуществляется на величину "в" для торсионов 5 и величину "с" для торсионов 6 (без смещения центра масс ротора), как показано на фиг.2.

Рассмотрим вертикальную составляющую возмущающего момента M_в, приложенного к ротору 1 вследствие непересечения "а" торсионов 5,6 (фиг.4) и построим график этого момента (фиг. 5) за один оборот ротора вокруг оси Z из исходного положения, показанного на фиг. 4.

Из верхнего 4 непосредственно следует, что вертикальная составляющая возмущающего момента при действии ускорения представляет собой момент M_в= Mcos2t, изменяющийся во времени t с частотой 2 2, причем амплитуда момента M m a g/2 (1), где m масса ротора (фиг.5).

Вертикальная составляющая возмущающего момента M_в является причиной ухода гироскопа w₂ вокруг горизонтальной оси.

где H = (I_ур-I_хр),,

J_yp, J_xp главные экваториальные моменты инерции ротора.

Таким образом, устраняя непересечение "а" торсионов 5,6 при контроле уменьшения разности в соответствии с выражениями (1), (2) обнуляют момент М и тем самым устраняют угловую скорость ухода w₂, при этом = 0..