RU2517650C1 - Production of float gyro gas dynamic bearing - Google Patents

Production of float gyro gas dynamic bearing Download PDF

Info

Publication number
RU2517650C1
RU2517650C1 RU2013109197/02A RU2013109197A RU2517650C1 RU 2517650 C1 RU2517650 C1 RU 2517650C1 RU 2013109197/02 A RU2013109197/02 A RU 2013109197/02A RU 2013109197 A RU2013109197 A RU 2013109197A RU 2517650 C1 RU2517650 C1 RU 2517650C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
support
grooves
ion
axis
mask
Prior art date
Application number
RU2013109197/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Беляев
Александр Яковлевич Буцык
Борис Леонидович Шарыгин
Александр Григорьевич Щербак
Ольга Сергеевна Юльметова
Светлана Анатольевна Яковлева
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
Priority to RU2013109197/02A priority Critical patent/RU2517650C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2517650C1 publication Critical patent/RU2517650C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: flange and support with hemispherical opposed working surfaces are shaped. Ion-beam etching is used to produce aerodynamic profile at support working surface of diameter D as grooves of equivalent spherical helical lines. Variable depth in groove cross-section is defined by monotone increase in thickness of mask element with cut-outs in direction from connector to support pole. Variable depth in groove cross-section is ensured by making the mask second element as a fixed shield perpendicular to ion flow axis.
EFFECT: high quality and precision of bearing and its aerodynamic profile.
3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии формообразования на прецизионных деталях функциональных элементов, представляющих собой профилированную рельефную структуру, и может быть использовано в точном приборостроении при разработке и изготовлении прецизионных газодинамических подшипников поплавковых гироскопов.The invention relates to the technology of forming on the precision parts of functional elements, which are a profiled relief structure, and can be used in precision instrumentation in the development and manufacture of precision gas-dynamic bearings of float gyroscopes.

В двухстепенном поплавковом гироскопе, разработанном в ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», основными узлами являются выполняющий функцию носителя кинетического момента ротор и два газодинамических подшипника, с фланцами которых жестко связан указанный ротор, что задает ось вращения гироскопа. Каждый из двух газодинамических подшипников состоит из подвижного фланца и полусферической опоры, жестко закрепленной на указанной оси гиромотора. Технология изготовления опор включает формирование на окончательно выполненных с точностью в десятые доли микрометра рабочих полусферических поверхностях таких функциональных элементов, как канавки, образующие на опорах аэродинамический профиль.In a two-stage float gyroscope developed by the Concern TsNII Elektribribor OJSC, the main components are a rotor and two gas-dynamic bearings that carry the function of kinetic moment carrier, with the flange of which the specified rotor is rigidly connected, which sets the axis of rotation of the gyroscope. Each of the two gas-dynamic bearings consists of a movable flange and a hemispherical support rigidly fixed to the specified axis of the gyromotor. The technology of manufacturing supports includes forming hemispherical functional elements such as grooves forming an aerodynamic profile on supports that are finally made with precision in tenths of a micrometer.

Качество и точность изготовления газодинамического подшипника, в том числе и аэродинамического профиля, во многом определяет уровень эксплуатационных характеристик гироскопа: надежность, точность, стабильность. В этом плане для аэродинамического профиля важными параметрами являются его конфигурация, обеспечивающая требуемые условия работы подшипника, в том числе в режимах пуска и остановки.The quality and accuracy of manufacturing a gas-dynamic bearing, including an aerodynamic profile, largely determines the level of gyro performance: reliability, accuracy, stability. In this regard, for the aerodynamic profile, its configuration is important, providing the required operating conditions for the bearing, including in start and stop modes.

Известны технические решения изготовления газодинамических подшипников, основанные на лепестковой технологии, в которой функциональные элементы представляют собой жестко закрепленные на рабочих поверхностях деталей подшипника лепестки заданной конфигурации, описанные в патентах РФ №2064612, 2010119, 2363867. Однако применительно к гироскопическим приборам это связано с большими сложностями, определяемыми малыми габаритами деталей и узлов этих приборов и требованиями по точности на уровне десятых долей и единиц микрометра. По этой же причине маловероятно практическое использование в гироскопах технологии изготовления газодинамического лепесткового подшипника [патенты РФ №1401990, №2079014,], которая обеспечивает уменьшение износа на режимах пуска и остановки, снижение пускового момента и увеличение долговечности изделия, что является весьма важной эксплуатационной характеристикой подшипника.Known technical solutions for the manufacture of gas-dynamic bearings, based on the petal technology, in which the functional elements are rigidly fixed on the working surfaces of the parts of the bearing, the petals of a given configuration described in RF patents No. 2064612, 2010119, 2363867. However, with regard to gyroscopic devices, this is associated with great difficulties determined by the small dimensions of the parts and assemblies of these devices and accuracy requirements at the level of tenths and units of a micrometer. For the same reason, it is unlikely that gyroscope manufacturing technology can be used in gyroscopes [RF patents No. 1401990, No. 2079014,], which provides reduced wear at start and stop modes, lower starting torque and increased product durability, which is a very important operational characteristic of the bearing .

Для гироскопических приборов на примере указанного выше двухстепенного поплавкового гироскопа, разработанного в ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», наиболее приемлемым решением является выполнение на рабочих поверхностях деталей газодинамического подшипника (в частности опоры) аэродинамического профиля в виде рельефной вогнутой структуры. Этот профиль представляет собой направленные от плоскости разъема к полюсу опоры канавки в виде отрезков сферической винтовой линии и с ориентацией соприкасающихся плоскостей, в которых лежат аппроксимирующие осевые линии этих канавок, под углом α к плоскости разъема опоры.For gyroscopic instruments, using the example of the above two-stage float gyroscope developed by the Concern TsNII Elektribribor OJSC, the most acceptable solution is to perform an aerodynamic profile in the form of a concave relief structure on the working surfaces of the gas-dynamic bearing parts (in particular, supports). This profile represents grooves directed from the plane of the connector to the pole in the form of segments of a spherical helical line and with the orientation of the contacting planes, in which the approximating axial lines of these grooves lie, at an angle α to the plane of the support connector.

Известна технология формообразования профилированных канавок на опорах газодинамического подшипника посредством механической обработки [Григоров А.И., Семенов А.П. Обработка газовых подшипников с применением ионного распыления. - М: Наука, 1976, 123 с.), при которой используют фрезерование кольцевой фрезой с диаметром, равным ширине канавки, или притирку торцом цилиндрического притира (диаметр торца притира равен ширине канавки). В данном случае имеют место очевидные недостатки, определяемые малой производительностью процесса, невысокой точностью получаемого профиля, возникновением больших остаточных напряжений, негативно влияющих на геометрию конструкции в целом, низкой чистотой обработанных поверхностей и ограниченным количеством канавок. Кроме того, в результате обработки получается канавка равной ширины, выполненная по архимедовой спирали, тогда как в соответствии с законами газовой динамики для сферической рабочей поверхности подшипника целесообразно иметь расширяющуюся канавку, выполненную в виде сферической винтовой линии.The known technology of forming profiled grooves on the supports of a gas-dynamic bearing by machining [Grigorov A.I., Semenov A.P. Processing of gas bearings using ion sputtering. - M: Nauka, 1976, 123 pp.), Which uses milling with a ring mill with a diameter equal to the width of the groove, or grinding with the end face of a cylindrical grinding (the diameter of the grinding end is equal to the width of the groove). In this case, there are obvious disadvantages determined by the low productivity of the process, the low accuracy of the obtained profile, the appearance of large residual stresses that negatively affect the geometry of the structure as a whole, the low cleanliness of the machined surfaces and the limited number of grooves. In addition, the result of processing is a groove of equal width made in an Archimedean spiral, whereas in accordance with the laws of gas dynamics for a spherical working surface of a bearing, it is advisable to have an expanding groove made in the form of a spherical helix.

Известно техническое решение, основанное на использовании для выполнения требуемого профиля канавок на сферической поверхности опор газодинамического подшипника метода электрохимической размерной обработки [Подшипники с газовой смазкой. / Под ред. Н.С. Грэссэма и Дж.У. Пауэлла. - М.: Мир, 1966, 424 с]. В данной технологии часть поверхности, не подлежащая травлению, защищается маской, и деталь опускается в ванну для химического или электролитического травления.A technical solution is known based on the use of the electrochemical dimensional processing method [Bearings with gas lubrication to use the grooves on the spherical surface of the bearings of a gas-dynamic bearing to perform the required profile of the bearings [Bearings with gas lubrication. / Ed. N.S. Grassam and J.W. Powell. - M .: Mir, 1966, 424 s]. In this technology, a part of the surface that cannot be etched is protected by a mask, and the part is lowered into the bath for chemical or electrolytic etching.

Недостатками в данной технологии являются невысокая точность формируемого профиля, вероятность подтравливания поверхности опоры под маску, загрязнение деталей растворителями, а также большие затруднения при получении канавок сложной формы. Существенным недостатком также являются ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что основным параметром, определяющим глубину канавок, является время травления, а поскольку время связано с характеристиками растворителя (например, концентрацией), которые могут меняться в процессе травления, появляется неопределенность, которая делает сам процесс малоуправляемым.The disadvantages of this technology are the low accuracy of the formed profile, the likelihood of etching the surface of the support under the mask, contamination of parts with solvents, as well as great difficulties in obtaining grooves of complex shape. A significant drawback is also the limited technological capabilities, due to the fact that the etching time is the main parameter determining the depth of the grooves, and since the time is associated with the characteristics of the solvent (for example, concentration) that can change during etching, the uncertainty appears that makes the process itself uncontrollable.

Эти же недостатки в различной степени присущи и такой технологии, как метод фотолитографии - [Филиппов А.Ю., Перминова Н.В., Гинзбург В.А. - Расчет плоских фотошаблонов для проецирования заданного изображения на сферические поверхности // Гироскопия и навигация. - СПб: ЦНИИ «Электроприбор», 1997, №3, с.35-38].The same disadvantages are inherent to varying degrees in such technology as the method of photolithography - [Filippov A.Yu., Perminova N.V., Ginzburg V.A. - Calculation of flat photomasks for projecting a given image onto spherical surfaces // Gyroscopy and navigation. - St. Petersburg: Central Research Institute "Elektropribor", 1997, No. 3, p. 35-38].

Перечисленные технические решения не позволяют формировать аэродинамический профиль в виде канавок, имеющих переменную глубину в продольном и поперечном направлениях, тогда как именно такая конфигурация, в соответствии с основными законами и положениями газовой динамики [Прецизионные газовые подшипники / Под ред. Филлипова А.Ю. и Сипенкова И.Е. - СПб: ГНЦ РФ «ЦНИИ «Электроприбор», 2007, 504 с.], обеспечивает наиболее оптимальные условия функционирования газодинамического подшипника. Следует отметить, что весьма перспективной конфигурацией канавок является профиль, переменный и в поперечном сечении канавки, что при условии определенной ориентации направления изменения глубины относительно направления вращения деталей подшипника при его функционировании позволит уменьшить износ на режимах пуска и остановки и снизить пусковой момент за счет использования появляющегося эффекта «пропеллера», который определяется наклоном дна канавки относительно плоскости разъема опоры.The listed technical solutions do not allow forming an aerodynamic profile in the form of grooves having a variable depth in the longitudinal and transverse directions, whereas such a configuration, in accordance with the basic laws and provisions of gas dynamics [Precision gas bearings / Ed. Filipova A.Yu. and Sipenkova I.E. - SPb: State Research Center of the Russian Federation "Central Research Institute" Elektropribor ", 2007, 504 pp.], Provides the most optimal conditions for the functioning of a gas-dynamic bearing. It should be noted that a very promising configuration of the grooves is a profile that is variable in the cross section of the groove, which, provided that the direction of the depth changes relative to the direction of rotation of the bearing parts during its operation, will reduce wear on start and stop modes and reduce the starting torque by using the the effect of the "propeller", which is determined by the slope of the bottom of the groove relative to the plane of the connector support.

Одним из наиболее прогрессивных методов получения аэродинамического профиля на деталях и узлах газодинамического подшипника является технология ионного травления, во многом позволяющая устранить приведенные недостатки.One of the most advanced methods for obtaining an aerodynamic profile on parts and components of a gas-dynamic bearing is ion etching technology, which in many ways allows to eliminate the above disadvantages.

По наибольшему числу общих существенных признаков в качестве прототипа принят способ получения газодинамических канавок, основанный на технологии ионного травления [Патент РФ №2421845].According to the largest number of common essential features, a method for producing gas-dynamic grooves based on ion etching technology has been adopted as a prototype [RF Patent No. 2421845].

Данная технология заключается в том, что для получения заданного профиля канавки, имеющей переменную глубину в поперечном сечении (канавки с наклонным дном), используют маску, которая включает два элемента. Плотно прилегающий элемент шаблонной маски имеет окна необходимой формы, обеспечивающие точные контуры канавки. Второй подвижный элемент экранирующей маски с окнами размещают на шаблонной маске, и в процессе травления обрабатываемого изделия окна шаблонной маски периодически перекрываются краями окон экранирующей маски путем перемещения экранирующей маски против или по часовой стрелке на угол, кратный шагу размещения газодинамических канавок на поверхности трения, и затем перемещают обе маски в одном направлении на угол, соответствующий угловому шагу размещения газодинамических канавок на поверхности трения, и осуществляют повторное ионно-плазменное травление.This technology consists in the fact that to obtain a given profile of a groove having a variable depth in the cross section (grooves with an inclined bottom), a mask that includes two elements is used. The tight-fitting element of the template mask has windows of the required shape, providing accurate contours of the groove. The second movable element of the shielding mask with the windows is placed on the mask template, and during the etching of the workpiece, the windows of the mask mask are periodically overlapped by the edges of the windows of the shield mask by moving the shield mask counterclockwise or clockwise, which is a multiple of the step of placing the gas-dynamic grooves on the friction surface, and then move both masks in one direction by an angle corresponding to the angular pitch of the gas-dynamic grooves on the friction surface, and re-ion azmennoe etching.

При этом процесс ионного травления осуществляется в условиях возвратно-качательного движения экранирующей маски с равномерной или неравномерной угловой скоростью, и характер изменения глубины канавки задается законом движения и формой качающегося элемента маски. Очевидно, при этом учитывается указанная выше различная скорость травления участков канавки, определяемая смещением оси вращения детали относительно оси ионного потока.In this case, the ion etching process is carried out under the conditions of the reciprocating motion of the screening mask with a uniform or uneven angular velocity, and the nature of the change in the depth of the groove is determined by the law of motion and the shape of the swinging element of the mask. Obviously, this takes into account the above different etching rate of the groove sections, determined by the displacement of the axis of rotation of the part relative to the axis of the ion flux.

Недостатком способа-прототипа являются ограниченные технологические возможности и невысокая точность получения канавок аэродинамического профиля на полусферических поверхностях газодинамического подшипника.The disadvantage of the prototype method is the limited technological capabilities and low accuracy of obtaining grooves of the aerodynamic profile on the hemispherical surfaces of the gas-dynamic bearing.

Это обусловлено тем, что в процессе ионного травления полусферических поверхностей крайне сложно обеспечить требуемую точность кинематики согласованного движения детали (вращение) и подвижной маски (качание). Ограничивает технологические возможности и не позволяет обеспечить точность аэродинамического профиля на уровне десятых долей и единиц микрометра и то, что фактически конфигурация канавок задается как номинальными величинами геометрических размеров, так и соотношением скоростей перемещения детали (вращения) и подвижного элемента маски (качание), т.е. параметрами, которые изменять при необходимости достаточно сложно. Существенным недостатком является и то, что данное техническое решение сложно реализовать для многопозиционной обработки деталей с полусферическими поверхностями, что может быть очень важно при изготовлении комплекта изделий, с требованием полной идентичности получаемого профиля.This is due to the fact that in the process of ion etching of hemispherical surfaces it is extremely difficult to ensure the required kinematics accuracy of the coordinated movement of the part (rotation) and the movable mask (swing). It limits technological capabilities and does not allow ensuring the accuracy of the aerodynamic profile at the level of tenths and units of a micrometer and the fact that the configuration of the grooves is actually set both by nominal values of the geometric dimensions and by the ratio of the speeds of movement of the part (rotation) and the moving element of the mask (swing), etc. e. parameters that are difficult to change if necessary. A significant drawback is that this technical solution is difficult to implement for multi-position processing of parts with hemispherical surfaces, which can be very important in the manufacture of a set of products, requiring the complete identity of the resulting profile.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности аэродинамического профиля прецизионных газодинамических подшипников.The present invention is to improve the accuracy of the aerodynamic profile of precision gas-dynamic bearings.

Согласно изобретению, задача решается тем, что в процессе ионного травления осуществляют наклон оси вращения опоры к направлению ионного потока с ориентацией одной из соприкасающихся плоскостей, в которых лежат аппроксимирующие осевые линии канавок аэродинамического профиля, параллельно оси ионного потока и расположением проекции этой плоскости на плоскость, перпендикулярную оси ионного потока, на расстоянии L=(0,15-0,35)D от геометрического центра проекции обрабатываемой зоны опоры на плоскость, перпендикулярную оси ионного потока, переменную глубину канавок в продольном сечении задают монотонным увеличением толщины элемента маски с прорезями в направлении от разъема к полюсу опоры, а переменную глубину канавок в поперечном сечении обеспечивают, выполняя второй элемент маски в виде неподвижного экрана, перпендикулярного оси ионного потока, при этом границу зоны экранирования смещают на расстояние L от упомянутого геометрического центра в направлении указанной проекции соприкасающейся плоскости.According to the invention, the problem is solved by the fact that in the process of ion etching, the axis of rotation of the support is tilted to the direction of the ion flow with the orientation of one of the adjacent planes, in which the approximating axial lines of the grooves of the aerodynamic profile lie parallel to the axis of the ion flow and the projection of this plane onto the plane, perpendicular to the axis of the ion flux, at a distance L = (0.15-0.35) D from the geometric center of the projection of the treated support zone onto a plane perpendicular to the axis of the ion flux, The given depth of the grooves in the longitudinal section is set by a monotonic increase in the thickness of the mask element with slots in the direction from the connector to the pole of the support, and the variable depth of the grooves in the cross section is provided by performing the second mask element in the form of a fixed screen perpendicular to the axis of the ion flux, while the boundary of the screening zone displaced by a distance L from said geometric center in the direction of said projection of a contacting plane.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена ориентация опоры газодинамического подшипника относительно оси симметрии ионного потока, когда плоскость, в которой лежит проекция обрабатываемой зоны опоры, перпендикулярна указанной оси; на фиг.2 - схема последовательных этапов формообразования канавок переменной глубины в продольном и поперечном сечениях и на фиг.3 - конфигурация зон ионного травления опоры в зависимости от ее ориентации относительно ионного потока.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the orientation of the support of a gas-dynamic bearing relative to the axis of symmetry of the ion flow, when the plane in which the projection of the treated area of the support lies is perpendicular to the specified axis; figure 2 is a diagram of successive stages of forming grooves of variable depth in longitudinal and transverse sections, and figure 3 is a configuration of the ion etching zones of the support depending on its orientation relative to the ion flux.

На фиг.1, 2 и 3 приняты обозначения:In figure 1, 2 and 3 accepted notation:

1 - опора газодинамического подшипника;1 - support gas-dynamic bearing;

2 - рабочая сферическая поверхность опоры 1 (на фиг.2, 3 не обозначены);2 - working spherical surface of the support 1 (figure 2, 3 are not indicated);

3 - плоскость разъема опоры 1 (на фиг.2, 3 не обозначена);3 - plane of the connector support 1 (figure 2, 3 is not indicated);

4 - канавки аэродинамического профиля (на фиг.2, 3 не обозначены), выполненные на сферической поверхности 2 опоры 1, соприкасающиеся плоскости которых с лежащими в них аппроксимирующими осевыми линиями этих канавок ориентированы к плоскости разъема 3 опоры 1 под углом α (угол α на фиг.1, 2 и 3 не обозначен);4 - grooves of the aerodynamic profile (not shown in FIGS. 2, 3) made on the spherical surface 2 of the support 1, the contacting planes of which with the approximating axial lines of these grooves lying in them are oriented to the plane of the connector 3 of the support 1 at an angle α (angle α on figures 1, 2 and 3 are not indicated);

5 - ионный поток от источника (на фиг.1 не обозначен), обеспечивающий процесс ионного травления канавок 4 на поверхности 2 опоры 1;5 - ion flow from the source (not indicated in FIG. 1), providing the process of ion etching of the grooves 4 on the surface 2 of the support 1;

6 - неподвижный экран, определяющий зону перекрытия между опорой 1 и ионным потоком 5;6 - fixed screen defining the overlap zone between the support 1 and the ion stream 5;

7 - маска с прорезями, плотно прилегающая к опоре 1 и задающая спиральную ориентацию канавок 4;7 - mask with slots, tightly adjacent to the support 1 and sets the spiral orientation of the grooves 4;

D - диаметр рабочей сферической поверхности 2 опоры 1 (на фиг.2, 3 не обозначен);D is the diameter of the working spherical surface 2 of the support 1 (figure 2, 3 is not indicated);

O - центр рабочей сферической поверхности 2 опоры 1, лежащий на плоскости разъема 3 (на фиг.2, 3 не обозначен);O is the center of the working spherical surface 2 of the support 1 lying on the plane of the connector 3 (not shown in Fig.2, 3);

O∗ - проекция центра О рабочей сферической поверхности 2 опоры 1 на плоскость, параллельную направлению ионного потока 5 (на фиг.1 не обозначена);O ∗ is the projection of the center O of the working spherical surface 2 of the support 1 onto a plane parallel to the direction of the ion flux 5 (not indicated in FIG. 1);

O1O2 - ось симметрии и ось вращения опоры 1 в процессе ионного травления канавок 4 (на фиг.2, 3 не обозначена);O 1 O 2 - the axis of symmetry and the axis of rotation of the support 1 during ion etching of the grooves 4 (not shown in figure 2, 3);

w - вектор угловой скорости вращения опоры 1 (на фиг.2, 3 не обозначен);w is the vector of the angular velocity of rotation of the support 1 (figure 2, 3 is not indicated);

O3O4 - ось симметрии ионного потока 5 (на фиг.1, 3 не обозначена);O 3 O 4 - axis of symmetry of the ion flux 5 (not shown in figures 1, 3);

(O3O4)∗ - проекция оси симметрии O3O4 ионного потока 5 на плоскость, перпендикулярную этой оси (на фиг.2, 3 не обозначена);(O 3 O 4 ) ∗ is the projection of the axis of symmetry O 3 O 4 of the ion flux 5 onto a plane perpendicular to this axis (not indicated in FIGS. 2, 3);

Oц - геометрический центр проекции обрабатываемой ионным травлением зоны опоры 1 на плоскость, перпендикулярную оси O3O4 ионного потока 5 (на фиг.2, 3 не обозначен);O c - the geometric center of the projection processed by ion etching of the support zone 1 on a plane perpendicular to the axis O 3 O 4 of the ion stream 5 (not shown in Fig.2, 3);

Oц∗ - проекция геометрического центра Oц обрабатываемой зоны опоры 1 на плоскость, параллельную оси O3O4 ионного потока 5 (на фиг.1, 3 не обозначен);O C ∗ is the projection of the geometric center O C of the treated zone of the support 1 onto a plane parallel to the axis O 3 O 4 of the ion stream 5 (not indicated in FIGS. 1, 3);

Б-Б - сечение опоры 1 плоскостью, ориентированной к плоскости разъема 3 опоры 1 под углом (90°-α), где α - угол наклона каждой из соприкасающихся плоскостей, в которых лежат аппроксимирующие осевые линии этих канавок 4, к плоскости разъема 3 опоры 1, т.е. перпендикулярной канавкам 4 аэродинамического профиля;B-B is the cross-section of the support 1 by a plane oriented to the plane of the connector 3 of the support 1 at an angle (90 ° -α), where α is the angle of inclination of each of the contacting planes, in which the approximating axial lines of these grooves 4 lie, to the plane of the connector 3 of the support 1, i.e. perpendicular to the grooves 4 of the aerodynamic profile;

(Б-Б)1 - участок сечения Б-Б у плоскости разъема 3 опоры 1 (на фиг.3 не обозначен);(BB) 1 — section of the BB section near the plane of connector 3 of support 1 (not indicated in FIG. 3);

(Б-Б)2 - участок сечения Б-Б, соответствующий части канавки 4, приближенной к полюсу опоры 1;(BB) 2 - section of the BB section corresponding to the part of the groove 4 close to the pole of the support 1;

h1 - толщина маски с прорезями 7, плотно прилегающей к опоре 1, соответствующая участку (Б-Б)1 сечения Б-Б (на фиг.3 не обозначена);h 1 - the thickness of the mask with slots 7, tightly adjacent to the support 1, corresponding to the section (BB) 1 section BB (not shown in figure 3);

h2 - толщина маски 7, соответствующая участку (Б-Б)2 сечения Б-Б (на фиг.3 не обозначена);h 2 is the thickness of the mask 7, corresponding to the section (BB) 2 section BB (in figure 3 is not indicated);

L - величина смещения границы зоны экранирования ионного потока неподвижным экраном 6 от геометрического центра Oц проекции обрабатываемой зоны опоры 1 на плоскость, перпендикулярную оси ионного потока 5 (на фиг.3 не обозначена);L - value boundary ion flux shielding screen fixed zone 6 offset from the geometric center O i of the projection treated support zone 1 on a plane perpendicular to the axis of ion flow 5 (not indicated in Figure 3);

β1 и β2 - углы между осью ионного потока O3O4 и радиальными отрезками, определяющими границы канавки 4, для участка сечения (Б-Б)2 с толщиной h2 стенки маски 7, соответствующие началу процесса травления края канавки 4, определяемого углом β2 (на фиг.1 не обозначены);β 1 and β 2 are the angles between the axis of the ion flux O 3 O 4 and the radial segments defining the boundaries of the groove 4, for the section section (BB) 2 with a thickness h 2 of the mask wall 7, corresponding to the beginning of the etching process of the edge of the groove 4, determined angle β 2 (not indicated in FIG. 1);

β1(1) и β2(1) - углы между осью ионного потока O3O4 и радиальными отрезками, определяющими границы канавки 4, для участка сечения (Б-Б)2 с толщиной h2 стенки маски 7, соответствующие завершению процесса травления края канавки 4 с учетом перекрытия ионного потока 5 экраном 6 (на фиг.1 не обозначены);β 1 (1) and β 2 (1) are the angles between the axis of the ion flux O 3 O 4 and the radial segments defining the boundaries of the groove 4 for the section section (B-B) 2 with a thickness h 2 of the mask wall 7, corresponding to the completion of the process etching the edges of the groove 4, taking into account the overlap of the ion flux 5 by the screen 6 (not indicated in figure 1);

γ1 и γ2 - углы между осью ионного потока O3O4 и радиальными отрезками, определяющими границы канавки 4, для участка сечения (Б-Б)1 с толщиной h1 стенки маски 7, соответствующие началу процесса травления края канавки 4, определяемого углом γ2 (на фиг.1, 3 не обозначены);γ 1 and γ 2 are the angles between the axis of the ion flux O 3 O 4 and the radial segments defining the boundaries of the groove 4 for the section section (B-B) 1 with a thickness h 1 of the mask wall 7, corresponding to the beginning of the etching process of the edge of the groove 4, determined angle γ 2 (not shown in FIGS. 1, 3);

I - зона преимущественного травления канавок 4 в поперечном сечении со стороны, определяемой углом Pi (72) (на фиг.1, 2 не обозначена);I - the zone of predominant etching of the grooves 4 in cross section from the side determined by the angle Pi (72) (not indicated in Fig. 1, 2);

II - зона равнозначного травления всей поверхности канавок 4 (на фиг.1, 2 не обозначена);II - zone of equivalent etching of the entire surface of the grooves 4 (not shown in Fig.1, 2);

III - зона преимущественного травления канавок 4 в поперечном сечении со стороны, определяемой углом β11) (на фиг.1, 2 не обозначены);III - the zone of predominant etching of the grooves 4 in cross section from the side defined by the angle β 11 ) (not shown in FIGS. 1, 2);

I-1 и I-2 - начальная и конечная позиции опоры 1, соответствующие зоне I преимущественного травления канавок 4 (на фиг.1, 2 не обозначены);I-1 and I-2 - the initial and final positions of the support 1, corresponding to zone I of the predominant etching of the grooves 4 (not shown in Fig.1, 2);

II-1 и II-2 - начальная и конечная позиции опоры 1, соответствующие зоне II равнозначного травления всей поверхности канавок 4, симметричные оси O3O4 ионного потока 5 и определяемые углами β3 (на фиг.1, 2 не обозначены);II-1 and II-2 - the initial and final positions of the support 1, corresponding to zone II of equal etching of the entire surface of the grooves 4, symmetric axis O 3 O 4 of the ion flux 5 and defined by angles β 3 (not indicated in FIGS. 1, 2);

III-1 и III-2 - начальная и конечная позиции опоры 1, соответствующие зоне III преимущественного травления канавок 4 (на фиг.1, 2 не обозначены).III-1 and III-2 - the initial and final positions of the support 1, corresponding to zone III of the predominant etching of the grooves 4 (not shown in Fig.1, 2).

Предлагаемый способ изготовления газодинамического подшипника поплавкового гироскопа заключается в выполнении совокупности и последовательности следующих технологических и операций.The proposed method of manufacturing a gas-dynamic bearing of a float gyroscope consists in performing the totality and sequence of the following technological and operations.

1) В вакуумную камеру установки, в которой предусмотрен ионный источник, помещают закрепленную на приводе вращения опору 1 с маской 7, плотно прилегающей к наружной сферической поверхности 2 диаметра D опоры 1 и имеющей прорези, задающие конфигурацию канавок 4 в виде сферических винтовых линий (фиг.1). При этом ось симметрии O1O2 опоры 1 совпадает с ее осью вращения с угловой скоростью w. Опору 1 устанавливают таким образом, чтобы одна из соприкасающихся плоскостей, в которых лежат аппроксимирующие осевые линии этих канавок, ориентировалась параллельно оси O3O4 ионного потока 5, а проекция этой плоскости на плоскость, перпендикулярную указанной оси, была смещена на расстояние L=(0,15-0,35)D от геометрического центра Oц проекции обрабатываемой зоны опоры 1 на плоскость, перпендикулярную оси O3O4 ионного потока 5.1) In the vacuum chamber of the installation, in which an ion source is provided, a support 1 mounted on a rotation drive with a mask 7 is placed tightly adjacent to the outer spherical surface 2 of the diameter D of the support 1 and has slots defining the configuration of the grooves 4 in the form of spherical helical lines (Fig. .one). In this case, the axis of symmetry O 1 O 2 of the support 1 coincides with its axis of rotation with an angular velocity w. The support 1 is installed in such a way that one of the contacting planes in which the approximating axial lines of these grooves lie lie oriented parallel to the O 3 O 4 axis of the ion flow 5, and the projection of this plane onto a plane perpendicular to the specified axis is offset by a distance L = ( 0.15-0.35) D from the geometric center O c of the projection of the treated zone of the support 1 onto a plane perpendicular to the axis O 3 O 4 of the ion stream 5.

Правомерность использования понятия соприкасающихся плоскостей обусловлена известными расчетными методиками преобразования для винтовой линии из сферической в декартову систему координат [Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров, М.: Наука, 1974 г., 832 с.].The legitimacy of the use of the concept of contiguous planes is due to the well-known calculation methods of conversion for a helical line from a spherical to a Cartesian coordinate system [G. Korn, T. Korn. Handbook of mathematics for scientists and engineers, Moscow: Nauka, 1974, 832 pp.].

Такое позиционирование опоры 1 соответствует углу наклона оси вращения O1O2 опоры 1 к направлению ионного потока 5 (или к оси O3O4), близкому к 90°. При этом проекция указанной соприкасающейся плоскости на плоскость, перпендикулярную оси O3O4 ионного потока 5, будет представлять собой прямую линию, а проекции остальных соприкасающихся плоскостей будут этой линии практически параллельны, поскольку канавки 4 выполнены с наклоном под одинаковыми углами α к плоскости разъема 3 опоры 1.Such positioning of the support 1 corresponds to the angle of inclination of the axis of rotation O 1 O 2 of the support 1 to the direction of the ion flux 5 (or to the axis O 3 O 4 ) close to 90 °. In this case, the projection of the indicated contacting plane onto the plane perpendicular to the axis O 3 O 4 of the ion flow 5 will be a straight line, and the projections of the remaining contacting planes will be almost parallel to this line, since the grooves 4 are made with an inclination at the same angles α to the plane of the connector 3 supports 1.

Отклонения в параллельности указанных соседних проекций связаны с тем, что исходные канавки 4 являются отрезками винтовых линий, равномерно распределенных по поверхности опоры 1, и величина погрешности зависит от расстояния между канавками 4. Смещение указанной проекции соприкасающейся плоскости на расстояние L=(0,15-0,35)D от геометрического центра Oц проекции обрабатываемой зоны опоры 1 на плоскость, перпендикулярную оси O3O4 ионного потока 5, связано с процессом формирования профиля канавок 4, имеющих переменную глубину в поперечном сечении.Deviations in the parallelism of these adjacent projections are due to the fact that the initial grooves 4 are segments of helical lines evenly distributed on the surface of the support 1, and the error value depends on the distance between the grooves 4. The displacement of the specified projection of the contacting plane by a distance L = (0.15- 0,35) D from the geometric center O n projection machined bearing zone 1 on a plane perpendicular to the axis O O 3 4 5 ion flux associated with the formation of the profile groove 4 having a variable depth in the cross-sectional .

Размещение и требуемая ориентация опоры 1 осуществляется с использованием узлов внутрикамерного оснащения установки, которые также содержат привод вращения и крепежные элементы.The placement and the required orientation of the support 1 is carried out using the units of the chamber equipment of the installation, which also contain a rotation drive and fasteners.

2) Практически реализовать представленную схему выставки и ориентации опоры 1 относительно оси O3O4 ионного потока 5 возможно, используя как выставку близкого к нормали угла наклона оси вращения O1O2 опоры 1 к направлению ионного потока 5 (или к оси O3O4), так и какой-либо трафарет. Этот трафарет может содержать в своей конструкции элементы, обеспечивающие необходимое позиционирование прорезей маски 7, положение геометрического центра Oц обрабатываемой ионным травлением зоны опоры 1 на плоскость, перпендикулярную оси O3O4 ионного потока 5, и выставку экрана 6 с требуемым смещением L. Очевидно, что более эффективной является ориентация с размещением центра Oц на оси O3O4 ионного потока 5. Конкретное выполнение данной схемы для изобретения непринципиально.2) It is possible to practically realize the presented scheme of the exhibition and orientation of the support 1 relative to the axis O 3 O 4 of the ion flow 5, using as an exhibition of the angle of inclination of the rotation axis O 1 O 2 of the support 1 close to the normal to the direction of the ion flow 5 (or to the axis O 3 O 4 ), and any stencil. This stencil may contain elements in its design that provide the necessary positioning of the slits of the mask 7, the position of the geometric center O c of the ion-supported zone 1 processed by ion etching on a plane perpendicular to the O 3 O 4 axis of ion flow 5, and the screen 6 is exposed with the required offset L. Obviously that orientation with placement of the center O c on the axis O 3 O 4 of the ion stream 5 is more effective. The concrete implementation of this scheme is unprincipled for the invention.

3) На фиг.2 схематично представлен процесс формообразования канавок 4 методом ионного травления с получением их переменной глубины в продольном направлении. Это обеспечивается выполнением маски 7 с прорезями, которая плотно прилегает к сферической поверхности опоры, с монотонным увеличением толщины стенок этой маски в направлении от разъема 3 к полюсу опоры 1. Сечение Б-Б (фиг.1) включает участок (Б-Б)1, примыкающий к плоскости разъема 3 опоры 1. На этом участке маска 7 имеет толщину h1. На участке (Б-Б)2, соответствующем части канавки 4, приближенной к полюсу опоры 1, маска 7 имеет толщину стенки h2. При этом h1<h2.3) Figure 2 schematically shows the process of forming grooves 4 by ion etching to obtain their variable depth in the longitudinal direction. This is ensured by the implementation of the mask 7 with slots, which fits snugly on the spherical surface of the support, with a monotonous increase in the wall thickness of this mask in the direction from the connector 3 to the pole of the support 1. Section BB (FIG. 1) includes a section (BB) 1 adjacent to the plane of the connector 3 of the support 1. In this section, the mask 7 has a thickness h 1 . In the area (BB) 2 , corresponding to the part of the groove 4, close to the pole of the support 1, the mask 7 has a wall thickness h 2 . Moreover, h 1 <h 2 .

Очевидно, что глубина канавок в процессе ионного травления определяется скоростью травления, которая задается параметрами ионного источника, и временем воздействия ионного потока 5 на обрабатываемые участки (через прорези в маске 7) опоры 1. При этом для принятой схемы (фиг.1), когда имеет место вращение опоры 1 с угловой скоростью w относительно ионного потока 5, стенки маски в определенной мере экранируют обрабатываемую зону, ограничивая время травления. Выполняя (фиг.1) сечение Б-Б опоры 1 с маской 7 и рассматривая схему ионного травления в плане (вид А) в указанном сечении, можно представить экранирующее действие стенок маски 7. На фиг.2 наглядно показано как время, в течение которого происходит процесс ионного травления конкретного участка опоры 1, зависит от толщины стенки маски в этом месте.Obviously, the depth of the grooves in the process of ion etching is determined by the etching rate, which is determined by the parameters of the ion source, and the time of exposure of the ion stream 5 to the treated areas (through the slots in the mask 7) of the support 1. Moreover, for the adopted circuit (Fig. 1), when there is a rotation of the support 1 with an angular velocity w relative to the ion flux 5, the walls of the mask to some extent shield the treated area, limiting the time of etching. Performing (Fig. 1) a section B-B of the support 1 with the mask 7 and considering the plan of ion etching in plan (view A) in the indicated section, one can imagine the shielding effect of the walls of the mask 7. In Fig. 2, it is clearly shown as the time during which there is a process of ion etching of a specific section of the support 1, depending on the thickness of the mask wall in this place.

Для участка (Б-Б)2 сечения Б-Б, соответствующего части канавки 4, приближенной к полюсу опоры 1, где толщина стенки маски составляет величину h2, процесс травления начинается при углах β1 и β2 между осью ионного потока O3O4 и радиальными отрезками, определяющими границы канавки 4 (или боковые стенки прорезей в маске 7). В то же время для участка (Б-Б)1 у плоскости разъема 3 опоры 1, где толщина стенок маски составляет h1, травление начинается при углах γ1 и γ2. А поскольку h1<h2, что определяет соотношения β12 и β12, то время травления участка (Б-Б)2 будет соответственно меньше, чем (Б-Б)1, и, как следствие, глубина канавки у плоскости разъема 3 будет больше, чем в области, смещенной к полюсной части опоры 1. Задавая изменение толщины стенки маски 7 по определенному закону, можно регулировать степень уменьшения глубины канавок 4 в направлении от плоскости разъема 3 к полюсу опоры 1. Весьма важным преимуществом предлагаемого технического решения по выполнению канавок 4 аэродинамического профиля с переменной глубиной в продольном направлении является возможность компенсировать изменение скорости травления в зависимости от угла падения ионного потока, что весьма важно для сферы, посредством варьирования толщиной стенки маски 7. Таким образом, маска 7, плотно прилегающая к сферической поверхности 3 опоры 1, является элементом, обеспечивающим переменную глубину канавок 4 аэродинамического профиля опоры 1, причем процесс управления указанной глубиной канавок 4 учитывает все факторы, включая зависимость скорости ионного травления от угла падения ионного потока 5 на обрабатываемую поверхность, что весьма важно для сферических изделий.For section (B-B) 2 of section B-B corresponding to the part of groove 4 close to the pole of support 1, where the mask wall thickness is h 2 , the etching process begins at angles β 1 and β 2 between the axis of the ion flux O 3 O 4 and radial segments defining the boundaries of the groove 4 (or the side walls of the slots in the mask 7). At the same time, for the section (B-B) 1 near the plane of the connector 3 of the support 1, where the wall thickness of the mask is h 1 , etching begins at angles γ 1 and γ 2 . And since h 1 <h 2 , which determines the ratios β 12 and β 12 , the etching time of the (BB) 2 section will be correspondingly shorter than (BB) 1 , and, as a result, the depth of the groove near the plane of the connector 3 will be greater than in the region shifted to the pole part of the support 1. By setting the change in the thickness of the wall of the mask 7 according to a certain law, it is possible to adjust the degree of decrease in the depth of the grooves 4 in the direction from the plane of the connector 3 to the pole of the support 1. Very important the advantage of the proposed technical solution for the implementation of the grooves 4 of the aerodynamic profile with p the longitudinal depth in the longitudinal direction is the ability to compensate for the change in the etching rate depending on the angle of incidence of the ion flux, which is very important for the sphere by varying the wall thickness of the mask 7. Thus, the mask 7, which is adjacent to the spherical surface 3 of the support 1, is an element providing a variable depth of the grooves 4 of the aerodynamic profile of the support 1, and the process of controlling the specified depth of the grooves 4 takes into account all factors, including the dependence of the ion etching rate on and a drop of ion flux on the work surface 5, which is very important for spherical products.

4) Одновременно с формированием канавок 4 переменной глубины в продольном направлении представленная на фиг.2 схема поясняет процесс выполнения этих канавок 4 с глубиной, которая меняется и в поперечном сечении. Это обеспечивается размещением неподвижного экрана 6 перпендикулярно оси O3O4 ионного потока 5 со смещением границы перекрытия ионного потока 5 на расстояние L от геометрического центра Oц проекции обрабатываемой зоны опоры 1 на плоскость, перпендикулярную оси O3O4 ионного потока 5. На фиг.2 обозначена проекция Oц∗ этого геометрического центра на плоскость, параллельную оси O3O4 ионного потока 5. Фактически для вида со стороны ионного источника (фиг.1) совмещаются проекция соприкасающейся плоскости и граница экранирования ионного потока 5. Используя приведенные выше положения, можно показать (фиг.2), что время процесса ионной обработки для участка (Б-Б)2 сечения Б-Б (при равной толщине h2 стенок маски 7) определяется значениями углов β1 и β2 для положения обрабатываемой канавки 4 с одной стороны, и углом β1(1) - для положения канавки с другой стороны оси O3O4 ионного потока 5, на которой лежит точка Oц∗. При этом сам угол β1(1) определяется размещением неподвижного экрана 6, т.е. расстоянием L.4) Simultaneously with the formation of grooves 4 of variable depth in the longitudinal direction presented in figure 2, the diagram illustrates the process of making these grooves 4 with a depth that varies in the cross section. This is achieved placing a stationary axis perpendicular to the screen 6 O 3 O 4 ion flux 5 with overlapping offset boundaries ion stream 5 at distance L from the geometric center O i of the projection treated support zone 1 on a plane perpendicular to the axis O 3 O 4 ion flux 5. Figure .2 denotes the projection O n * this geometrical center on the plane parallel to the axis O 3 O 4, 5. in fact the ion flux to the species from the ion source (Figure 1) aligned projection osculating plane and the boundary shielding ion flow 5. spolzuya above situation, it can be shown (Figure 2) that the time for ion processing section (B-B) 2 B-B cross section (with equal wall thickness h 2 mask 7) is determined by the values of the angles β 1 and β 2 to the position the groove 4 being machined on one side, and the angle β 1 (1) for the position of the groove on the other side of the axis O 3 O 4 of the ion stream 5, on which lies the point O c ∗. Moreover, the angle β 1 (1) itself is determined by the placement of the stationary screen 6, i.e. distance L.

Очевидно, что при β21(1) (что задается величиной L) травление в большей мере будет иметь место для участка канавки 4, обозначенного на фиг.2 углами β2 и β2(1) соответственно, в меньшей степени для участка канавки, определяемого углами β1 и β1(1) Obviously, for β 2 > β 1 (1) (which is determined by the value of L), etching will take place to a greater extent for the section of groove 4, indicated in FIG. 2 by angles β 2 and β 2 (1), respectively, to a lesser extent for the groove portion defined by angles β 1 and β 1 (1)

Приведенную схему формирования канавок 4 с переменной глубиной в поперечном сечении можно уточнить, используя определения зон травления, обозначенных на фиг.3:The above diagram of the formation of grooves 4 with a variable depth in the cross section can be clarified using the definition of the etching zones indicated in figure 3:

- зона I, определяемая позициями I-1 и I-2 участка (Б-Б)2 сечения Б-Б, где происходит преимущественное травление канавки 4 со стороны угла β2, при этом для позиции I-2 угол β2=0, т.е. на этом участке канавка 4 по определению имеет переменную глубину в поперечном сечении;- zone I, defined by the positions I-1 and I-2 of the section (BB) 2 of the BB section, where the groove 4 is predominantly etched from the side of angle β 2 , while for position I-2 the angle β 2 = 0, those. in this section, the groove 4, by definition, has a variable depth in the cross section;

- зона II, определяемая позициями II-1 и II-2 (очевидно, что позиция II-2 совпадает с позицией 1-2 зоны I) участка (Б-Б)2 сечения Б-Б, где имеет место равномерное травление всей поверхности канавки 4, поскольку экранирование от стенок маски 7 отсутствует, при этом будет происходить углубление канавки 4 с сохранением наклона ее основания, полученного в зоне I; дополнительно зону II можно определить углами β3, причем величина угла β3 связана с шириной канавки 4 (фиг.3);- zone II, defined by the positions II-1 and II-2 (it is obvious that the position II-2 coincides with the position 1-2 of zone I) of the section (BB) of section BB, where there is uniform etching of the entire surface of the groove 4, since there is no shielding from the walls of the mask 7, in this case, the groove 4 will deepen while maintaining the inclination of its base, obtained in zone I; additionally, zone II can be determined by angles β 3 , and the angle β 3 is associated with the width of the groove 4 (FIG. 3);

- зона III, которая задана позициями III-1 (совпадает с позицией II-2) и III-2 участка (Б-Б)2 сечения Б-Б, где происходит преимущественное травление канавки 4 со стороны угла β1, т.е. здесь полученный в зоне I и равномерно углубленный в зоне II переменный профиль канавки 4 начинает выравниваться и, если бы не было экрана 6, то с учетом симметрии схемы ионного травления, к концу зоны III канавка 4 имела бы одинаковую в поперечном сечении глубину; однако экран 6, ограничивая зону III, задает для данного цикла (оборота опоры 1 вокруг своей оси) определенное значение переменной глубины.- zone III, which is defined by positions III-1 (coincides with position II-2) and III-2 of section (BB) 2 of section BB, where groove 4 is predominantly etched from angle β 1 , i.e. here, the variable profile of the groove 4 obtained in zone I and uniformly deepened in zone II begins to align and, if there were no screen 6, then, taking into account the symmetry of the ion etching scheme, by the end of zone III, the groove 4 would have the same depth in cross section; however, screen 6, restricting zone III, sets a certain value of variable depth for a given cycle (rotation of support 1 around its axis).

Очевидно, что, задавая величину смещения L (в том числе и для проекции соприкасающейся плоскости, в которой лежит аппроксимирующая осевая линия канавки аэродинамического профиля), можно увеличивать или уменьшать зону III, управляя тем самым степенью кривизны переменного в поперечном сечении профиля канавок 4.Obviously, by setting the displacement L (including for the projection of the contacting plane in which the approximating axial line of the groove of the aerodynamic profile lies), it is possible to increase or decrease zone III, thereby controlling the degree of curvature of the grooves profile 4 variable in the cross section.

Очевидно, что время ионного травления, определяемое шириной указанных зон (фиг.3), задается, кроме того, толщиной стенок маски 7. При этом, задавая соотношение толщины стенки и ширины канавки 4, можно регулировать соотношение величины зон I, II и III. Таким образом, характер изменения толщины стенок плотно прилегающей маски обеспечивает переменную глубину канавок аэродинамического профиля в продольном направлении, а совместное действие расположенного определенным образом неподвижного экрана и стенок маски - переменную глубину канавок в поперечном сечении.It is obvious that the ion etching time, determined by the width of these zones (Fig. 3), is also set by the wall thickness of the mask 7. Moreover, by setting the ratio of the wall thickness to the width of the groove 4, the ratio of the magnitude of the zones I, II, and III can be adjusted. Thus, the nature of the change in the wall thickness of the tight-fitting mask provides a variable depth of the grooves of the aerodynamic profile in the longitudinal direction, and the combined action of a fixed screen and the walls of the mask in a certain way provides a variable depth of the grooves in the cross section.

Это в полной мере определяет единство существенных признаков изобретения и их устойчивую взаимосвязь.This fully determines the unity of the essential features of the invention and their stable relationship.

Выполнение на рабочей сферической поверхности 2 опоры 1 газодинамического подшипника канавок 4 аэродинамического профиля, имеющих переменную глубину в поперечном сечении, с учетом того, что направление уменьшения глубины противоположно направлению вращения фланца относительно опоры при функционировании газодинамического подшипника, создает дополнительный эффект, который можно определить как «эффект пропеллера», обеспечивающий дополнительное увеличение несущей способности опоры на этапе пуска подшипника. Это весьма важно как с точки зрения обеспечения времени готовности поплавкового гироскопа, так и в процессе функционирования гироскопа в рабочих режимах (калибровка, подкалибровка и автономный режим).The execution on the working spherical surface 2 of the support 1 of the gas-dynamic bearing of the grooves 4 of the aerodynamic profile having a variable depth in the cross section, taking into account the fact that the direction of decreasing the depth is opposite to the direction of rotation of the flange relative to the support during the operation of the gas-dynamic bearing, creates an additional effect, which can be defined as " propeller effect ”, which provides an additional increase in the bearing capacity of the support at the start-up stage of the bearing. This is very important both from the point of view of ensuring the availability time of the float gyroscope, and in the process of functioning of the gyroscope in operating modes (calibration, subcalibration and autonomous mode).

Таким образом, предлагаемый способ изготовления газодинамического подшипника позволяет за один технологический цикл обеспечить получение канавок аэродинамического профиля, имеющих наиболее эффективную конфигурацию с точки зрения законов аэродинамики, что связано с выполнением канавок, имеющих переменную глубину как в продольном, так и в поперечном сечениях.Thus, the proposed method of manufacturing a gas-dynamic bearing allows for one technological cycle to obtain aerodynamic profile grooves having the most effective configuration from the point of view of aerodynamic laws, which is associated with the implementation of grooves having a variable depth in both longitudinal and transverse sections.

Предлагаемое изобретение опробовано в части изготовления опытных образцов двухстепенного поплавкового гироскопа.The present invention has been tested in the manufacture of prototypes of a two-stage float gyroscope.

Claims (1)

Способ изготовления газодинамического подшипника поплавкового гироскопа, включающий формообразование фланца и опоры с полусферическими встречно обращенными рабочими поверхностями и выполнение посредством ионного травления на рабочей поверхности опоры диаметра D аэродинамического профиля в виде канавок из равновеликих отрезков сферических винтовых линий, выполненных с наклоном под одинаковыми углами к плоскости разъема опоры, при этом канавки формируют с переменной глубиной в продольном направлении и поперечном для каждой канавки сечении посредством вращающейся вокруг своей оси симметрии маски, состоящей, по меньшей мере, из двух элементов, один из которых выполнен с прорезями, соответствующими конфигурации формируемых канавок, причем маску размещают между ионным источником и опорой с плотным прилеганием элемента с прорезями к полусферической поверхности опоры, отличающийся тем, что в процессе ионного травления осуществляют наклон оси вращения опоры к направлению ионного потока с ориентацией одной из соприкасающихся плоскостей, в которых лежат аппроксимирующие осевые линии канавок аэродинамического профиля, параллельно оси ионного потока и расположением проекции этой плоскости на плоскость, перпендикулярную оси ионного потока, на расстоянии L=(0,15-0,35)D от геометрического центра проекции обрабатываемой зоны опоры на плоскость, перпендикулярную оси ионного потока, переменную глубину канавок в продольном сечении задают монотонным увеличением толщины элемента маски с прорезями в направлении от разъема к полюсу опоры, а переменную глубину канавок в поперечном сечении обеспечивают выполнением второго элемента маски в виде неподвижного экрана, перпендикулярного оси ионного потока, при этом границу зоны экранирования смещают на расстояние L от упомянутого геометрического центра в направлении указанной проекции соприкасающейся плоскости. A method of manufacturing a gas-dynamic bearing of a float gyroscope, comprising shaping a flange and a support with hemispherical counter-facing working surfaces and performing, by means of ion etching, on the working surface of a support of diameter D of an aerodynamic profile in the form of grooves from equal segments of spherical helical lines made with an inclination at equal angles to the plane of the connector supports, while the grooves are formed with a variable depth in the longitudinal direction and transverse for each groove section by rotating around its own axis of symmetry of the mask consisting of at least two elements, one of which is provided with slits corresponding to the configuration of the formed grooves, the mask is placed between the ion source and the support snugly member with slots to the hemispherical surface of the support, characterized in that in the process of ion etching, the axis of rotation of the support is tilted to the direction of the ion flow with the orientation of one of the contacting planes in which the approximate the axial lines of the grooves of the aerodynamic profile, parallel to the axis of the ion flux and the location of the projection of this plane on a plane perpendicular to the axis of the ion flux, at a distance L = (0.15-0.35) D from the geometric center of the projection of the treated support zone onto a plane perpendicular to the axis ion flow, a variable depth of the grooves in the longitudinal section is set by a monotonic increase in the thickness of the mask element with slots in the direction from the connector to the pole of the support, and a variable depth of the grooves in the cross section is provided by the second element of the mask in the form of a fixed screen perpendicular to the axis of the ion flux, while the boundary of the screening zone is shifted by a distance L from the geometric center in the direction of the specified projection of the contacting plane.
RU2013109197/02A 2013-02-26 2013-02-26 Production of float gyro gas dynamic bearing RU2517650C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109197/02A RU2517650C1 (en) 2013-02-26 2013-02-26 Production of float gyro gas dynamic bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013109197/02A RU2517650C1 (en) 2013-02-26 2013-02-26 Production of float gyro gas dynamic bearing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2517650C1 true RU2517650C1 (en) 2014-05-27

Family

ID=50779613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013109197/02A RU2517650C1 (en) 2013-02-26 2013-02-26 Production of float gyro gas dynamic bearing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2517650C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1980000370A1 (en) * 1978-08-08 1980-03-06 Charles Stark Draper Labor Inc Molded inertial sensor
SU767221A1 (en) * 1978-07-19 1980-09-30 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Reactor for coating from gas phase
RU2140623C1 (en) * 1997-08-11 1999-10-27 Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Process of manufacture of relief patterns on spherical surfaces and gear for its implementation
US6063436A (en) * 1998-07-10 2000-05-16 Litton Systems, Inc. Use of multiple masks to control uniformity in coating deposition
US20060070441A1 (en) * 2004-07-12 2006-04-06 Stmicroelectronics S.R.I. Micro-electro-mechanical structure having electrically insulated regions and manufacturing process thereof
SU1840742A1 (en) * 1985-05-15 2008-07-27 Государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина" (ГУП "НПЦ АП") Method for manufacturing spherical gas-dynamic bearing for gyroscopes
RU2421845C2 (en) * 2009-04-06 2011-06-20 Российская академия наук Учреждение Российской академии наук Институт машиноведения им А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Procedure for obtaining gas-dynamic grooves and device for its implementation
US20120132522A1 (en) * 2007-07-19 2012-05-31 Innovative Micro Technology Deposition/bonding chamber for encapsulated microdevices and method of use

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU767221A1 (en) * 1978-07-19 1980-09-30 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Reactor for coating from gas phase
WO1980000370A1 (en) * 1978-08-08 1980-03-06 Charles Stark Draper Labor Inc Molded inertial sensor
SU1840742A1 (en) * 1985-05-15 2008-07-27 Государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения им. акад. Н.А.Пилюгина" (ГУП "НПЦ АП") Method for manufacturing spherical gas-dynamic bearing for gyroscopes
RU2140623C1 (en) * 1997-08-11 1999-10-27 Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Process of manufacture of relief patterns on spherical surfaces and gear for its implementation
US6063436A (en) * 1998-07-10 2000-05-16 Litton Systems, Inc. Use of multiple masks to control uniformity in coating deposition
US20060070441A1 (en) * 2004-07-12 2006-04-06 Stmicroelectronics S.R.I. Micro-electro-mechanical structure having electrically insulated regions and manufacturing process thereof
US20120132522A1 (en) * 2007-07-19 2012-05-31 Innovative Micro Technology Deposition/bonding chamber for encapsulated microdevices and method of use
RU2421845C2 (en) * 2009-04-06 2011-06-20 Российская академия наук Учреждение Российской академии наук Институт машиноведения им А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Procedure for obtaining gas-dynamic grooves and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9696707B2 (en) Method of controlling tool orientation and step-over distance in face milling of curvilinear surfaces
CN111975021A (en) Method for aligning center of ultra-precise turning tool with B-axis rotation center
CN113333785B (en) Turning method for changing spindle rotation speed in circumferential subarea of non-circular section part
CN106950916B (en) Generating tool axis vector method for fairing is processed based on AB type five-axle number control machine tool endless knife
CN106951632B (en) Optimal design method for structure of relieving cam
CN112008248B (en) Method for generating surface pattern track by adopting laser double-scanning strategy
CN111880472B (en) Slow-tool servo tool path and design method thereof
CN106933190B (en) Generating tool axis vector method for fairing is processed based on BC type five-axle number control machine tool endless knife
KR101695128B1 (en) The method of cutting for inner around surface and outer around surface of works
RU2517650C1 (en) Production of float gyro gas dynamic bearing
CN107065769B (en) Generating tool axis vector method for fairing is processed based on AB type five-axle number control machine tool ball head knife
Monier et al. Modeling and simulation of the advanced structured surfaces machined by specially patterned grinding wheels via the structuring grinding process
CN107065777B (en) Generating tool axis vector method for fairing is processed based on BA type five-axle number control machine tool endless knife
CN106896782B (en) Generating tool axis vector method for fairing is processed based on BC type five-axle number control machine tool ball head knife
KR20180039006A (en) Integral multistage lead screw rotor for a pump and manufacturing method for the same
CN109794856B (en) Method for acquiring trimming data of forming grinding wheel
CA2951942C (en) Cutting method for inner circumferential face or outer circumferential face of work
CN106933189B (en) Generating tool axis vector method for fairing is processed based on AC type five-axle number control machine tool endless knife
CN107045328B (en) Generating tool axis vector method for fairing is processed based on BA type five-axle number control machine tool ball head knife
US20060271233A1 (en) Gouge and interference avoidance in surface contouring
CN106815399B (en) Non-equilateral shaving cutter tooth shape design method based on negative deflection balance shaving
CN110479839B (en) Envelope roller parameter obtaining method for forming thin-wall high-rib cylindrical component
KR970003149B1 (en) Method of cutting in working cam shaft
Arifin et al. Analytical design of a special whirling cutter for a flawless cutting of the concave cycloid profile in whirling milling for various types of vacuum pump screw rotor
KR101719964B1 (en) Screw-rotor