система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа
Классы МПК: | G01C19/24 с использованием магнитного или электростатического поля |
Автор(ы): | Завгородний В.И. (RU), Ландау Б.Е. (RU), Демидова Е.С. (RU) |
Патентообладатель(и): | ФГУП ЦНИИ "Электроприбор" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2003-06-30 публикация патента:
27.08.2004 |
Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве и эксплуатации электростатических гироскопов со сферическим ротором. Система содержит источник тока, две катушки, установленные на противоположных сторонах корпуса гироскопа в положение, при котором их оси симметрии совпадают с продольной осью корпуса, конец обмотки первой катушки и конец обмотки второй катушки соединены между собой и с одной из клемм источника тока, в цепь которого введены генератор импульсов и управляемое переключающее устройство (например, реле) с тремя выходами и управляющим входом, первый выход соединен с началом первой катушки, второй выход - с началом второй катушки, третий выход - со второй клеммой источника, управляющий вход переключающего устройства соединен с генератором, вырабатывающим импульсы частотой F, значение которой определяется из соотношения:
где
- действительная часть коэффициента магнитной поляризуемости ротора, L - модуль вектора момента количества движения ротора, Н - модуль вектора напряженности магнитного поля,
1 - допускаемое отклонение оси симметрии ротора от оси симметрии первой катушки,
2 - допускаемое отклонение оси симметрии ротора от оси симметрии второй катушки. Техническим результатом является уменьшение времени демпфирования нутационных колебаний ротора гироскопа при сохранении эффективности (времени, точности) приведения. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235293/2235293-1t.gif)
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235008/945.gif)
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235037/961.gif)
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235037/961.gif)
Формула изобретения
Система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, содержащая источник тока, две катушки, установленные на противоположных сторонах корпуса гироскопа в положение, при котором их оси симметрии совпадают с продольной осью корпуса, конец обмотки первой катушки и конец обмотки второй катушки соединены между собой и с одной из клемм источника, отличающаяся тем, что в цепь источника тока дополнительно введен генератор импульсов и управляемое переключающее устройство с тремя выходами и управляющим входом, первый выход соединен с началом первой катушки, второй выход с началом второй катушки, третий выход со второй клеммой источника, управляющий вход переключающего устройства соединен с генератором, вырабатывающим импульсы частотой F, значение которой определяется из соотношения![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235293/2235293-5t.gif)
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235008/945.gif)
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235037/961.gif)
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235037/961.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при производстве и эксплуатации электростатических гироскопов со сферическим ротором.Известна система демпфирования гироскопа со сферическим ротором [Гироскопические системы./Под редакцией Д.С. Пельпора. Ч II. М.: Высшая школа, 1988 г., стр.141, рис.5.2д], включающая наружную сферическую поверхность ротора и внутреннюю сферическую поверхность корпуса, поддерживающую жидкость, заполняющую зазор между сферическими поверхностями. Колебания ротора, возникающие в процессе работы гироскопа, демпфируются силами вязкого трения.Недостатком данной системы демпфирования является ограниченная область применения. Данная система применяется только на гироскопах малой точности.Известна также система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа [Новые типы гироскопов. П.И. Малеев. Л.: Судостроение, 1971 г., стр.20, рис.15], которую принимаем за прототип.Система демпфирования ротора электростатического гироскопа содержит источник постоянного тока, две катушки с одинаковыми геометрическими и электрическими параметрами. Катушки установлены на противоположных сторонах корпуса гироскопа в положение, при котором их оси симметрии совпадают с продольной осью корпуса. Конец обмотки первой катушки и конец обмотки второй катушки соединены между собой и с одной из клемм источника. Начало обмотки первой катушки и начало обмотки второй катушки соединены между собой и со второй клеммой источника. При включении источника питания через катушки протекает электрический ток, образуется магнитное поле. Под действием магнитного поля катушек в материале вращающегося ротора образуются вихревые токи, которые являются источником магнитного поля ротора. За счет взаимодействия радиальной составляющей магнитного поля катушек с радиальной составляющей магнитного поля ротора осуществляется демпфирование его нутационных колебаний. За счет взаимодействия осевой составляющей магнитного поля катушек с осевой составляющей магнитного поля ротора (направленной по оси вращения ротора) осуществляется приведение оси вращения ротора к продольной оси корпуса прибора. Для повышения эффективности (уменьшения времени приведения) используют две катушки демпфирования. При этом точность приведения определяется погрешностью выставки оси симметрии одной и второй катушки относительно продольной оси корпуса гироскопа.Недостатком системы является большое время демпфирования нутационных колебаний ротора гироскопа (большое время готовности гироскопа). Указанный недостаток обусловлен тем, что в результате сложения магнитных полей двух последовательно включенных катушек создаваемый ими магнитный потенциал уменьшается за счет взаимной компенсации части их составляющих. (Магнитный потенциал, создаваемый данной конструкцией, не содержит третьего и четных членов разложения в ряд по сферическим функциям с применением полиномов Лежандра [Г.А. Штамбергер. Устройства для создания слабых постоянных магнитных полей. Новосибирск: Наука, 1972]).Задачей настоящего изобретения является уменьшение времени демпфирования нутационных колебаний ротора гироскопа при сохранении эффективности (времени, точности) приведения.Поставленная задача решается тем, что в известной системе демпфирования ротора электростатического гироскопа, содержащей источник тока, две катушки, установленные на противоположных сторонах корпуса гироскопа в положение, при котором их оси симметрии совпадают с продольной осью корпуса, конец обмотки первой катушки и конец обмотки второй катушки соединены между собой и с одной из клемм источника, в цепь источника тока дополнительно введен генератор импульсов и управляемое переключающее устройство (например, реле) с тремя выходами и управляющим входом, первый выход соединен с началом первой катушки, второй выход - с началом второй катушки, третий выход - со второй клеммой источника, управляющий вход переключающего устройства соединен с генератором, вырабатывающим импульсы частотой F, значение которой определяется из соотношения:![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235293/2235293-3t.gif)
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235008/945.gif)
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235037/961.gif)
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235037/961.gif)
![система демпфирования сферического ротора электростатического гироскопа, патент № 2235293](/images/patents/233/2235293/2235293-4t.gif)
Класс G01C19/24 с использованием магнитного или электростатического поля