RU2215261C2

RU2215261C2 - Gyroscope

Info

Publication number: RU2215261C2
Application number: RU2002102206A
Authority: RU
Inventors: В.И. Баженов; В.Л. Будкин; Г.М. Виноградов; Н.А. Темляков; Е.В. Фурман; Е.И. Ягупова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро"
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-10-27

Abstract

FIELD: measurement technology, gyroscopic converters of angular velocity. SUBSTANCE: gyroscope includes body, two covers, gyromotor, position converters, converters of moment of magnetoelectric type, shaft having central hole, built up of two bonded parts. First part carries gyromotor, second part carries unit of elastic suspension with two degrees of freedom comprising immobile and mobile parts. Rotor unit of gyroscope is put on mobile part. Immobile and mobile parts of unit of elastic suspension with two degrees of freedom are intercoupled by two pairs of elastic straps. Internal space of gyroscope is filled with gas atmosphere. First plug is located in first cover in opposition to face part of gyroscope, second plug is put into central hole of first part of shaft opposite to first plug. EFFECT: increased precision of measurement of angular velocity. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к гироскопическим преобразователям угловой скорости. The invention relates to the field of measuring equipment, namely to gyroscopic converters of angular velocity.

Известны гироскопы, содержащие гиромотор, ротор, узел упругого подвеса, преобразователи положения и момента [1]. Known gyroscopes containing a gyromotor, a rotor, an elastic suspension unit, position and moment transducers [1].

Наиболее близким по технической сущности является гироскоп [2], содержащий корпус, первую и вторую крышки, гиромотор, преобразователи положения, преобразователи момента магнитоэлектрического типа, имеющий центральное отверстие вал, на котором установлены ротор гиромотора, узел двухстепенного упругого подвеса с неподвижной частью и подвижной частью, на которой установлен узел ротора гироскопа, причем неподвижная и подвижная части узла двухстепенного упругого подвеса соединены двумя парами упругих перемычек, внутренняя полость гироскопа заполнена газовой средой, отличной от воздуха. The closest in technical essence is a gyroscope [2], comprising a housing, first and second covers, a gyromotor, position converters, magnetoelectric type moment converters, a shaft with a central hole, on which a gyromotor rotor, a two-stage elastic suspension unit with a fixed part and a moving part are mounted on which the gyro rotor assembly is mounted, wherein the stationary and movable parts of the two-stage elastic suspension unit are connected by two pairs of elastic jumpers, the inner cavity of the gyroscope Pa is filled with a gaseous medium other than air.

Недостатком такого гироскопа является погрешность измерения угловой скорости вследствие повышенной случайной составляющей скорости дрейфа, вызванной оседанием посторонних частиц на упругих перемычках узла двухстепенного упругого подвеса при проведении технологического процесса заполнения гироскопа газовой средой. The disadvantage of such a gyroscope is the error in measuring the angular velocity due to the increased random component of the drift velocity caused by the settling of foreign particles on the elastic bridges of the two-stage elastic suspension unit during the process of filling the gyroscope with a gas medium.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения угловой скорости. The technical result of the invention is to improve the accuracy of measuring angular velocity.

Данный технический результат достигается в гироскопе, содержащем корпус, первую и вторую крышки, гиромотор, преобразователи положения, преобразователи момента магнитоэлектрического типа, имеющий центральное отверстие вал, на котором установлены ротор гиромотора, узел двухстепенного упругого подвеса с неподвижной частью и подвижной частью, на которой установлен узел ротора гироскопа, причем неподвижная и подвижная части узла двухстепенного упругого подвеса соединены двумя парами упругих перемычек, внутренняя полость гироскопа заполнена газовой средой, отличной от воздуха, тем, что вал выполнен состоящим из сочлененных клеевым соединением первой и второй частей, ротор гиромотора установлен на первой части вала, узел двухстепенного упругого подвеса с узлом ротора гироскопа установлен на второй части вала, в расположенной напротив торцевой части гиромотора первой крышке установлена первая пробка, с торца расположенной напротив первой крышки первой части вала в его центральное отверстие установлена вторая пробка, образующая плотное соединение второй пробки с первой частью вала по поверхности центрального отверстия первой части вала. This technical result is achieved in a gyroscope containing a housing, first and second covers, a gyromotor, position transducers, magnetoelectric type moment transducers, a central hole with a shaft on which the gyromotor rotor is installed, a two-stage elastic suspension unit with a fixed part and a movable part on which is mounted the gyro rotor assembly, the stationary and movable parts of the two-stage elastic suspension assembly being connected by two pairs of elastic jumpers, the internal cavity of the gyroscope is filled it is not gaseous, other than air, in that the shaft is made up of first and second parts articulated by glue, the gyromotor rotor is installed on the first part of the shaft, the two-stage elastic suspension unit with the gyro rotor assembly is installed on the second part of the shaft, in the opposite end part the first cap is mounted on the gyromotor of the first cap, a second cap is installed at the end of the first cap of the shaft opposite the first cap of the shaft, forming a tight connection of the second cap with the first part of the shaft on the surface of the Central hole of the first part of the shaft.

Посредством расположения узла двухстепенного упругого подвеса на второй части вала, образования первой пробки в первой крышке, расположенной с торцевой части гиромотора, установки второй пробки в центральное отверстие первой части вала, расположенной напротив первой крышки, обеспечивается такой путь прохода воздуха во время технологического процесса обезгаживания гироскопа, что воздух не проходит через центральное отверстие вала к упругим перемычкам узла двухстепенного упругого подвеса. By arranging the two-stage elastic suspension assembly on the second part of the shaft, forming the first plug in the first cover located on the end of the gyromotor, installing the second plug in the central hole of the first part of the shaft located opposite the first cover, this way of air passage during the gyroscope degassing process is provided that air does not pass through the central hole of the shaft to the elastic bridges of the two-stage elastic suspension assembly.

В результате на упругих перемычках не осаждаются содержащиеся в воздухе примеси, их деформация при изменении угловой скорости остается стабильной. Поэтому стабильной становится случайная составляющая скорости дрейфа гироскопа, и повышается точность измерения угловой скорости. При выполнении вала состоящим из двух частей и сочленении их посредством клеевого соединения при балансировке узла ротора гироскопа обеспечивается перемещение второй части вала относительно первой части и фиксации второй части вала в таком положении, в котором статические моменты узла ротора гироскопа минимальны. В результате повышается точность гироскопа. As a result, impurities contained in air are not deposited on the elastic bridges; their deformation remains stable when the angular velocity changes. Therefore, the random component of the gyro drift velocity becomes stable, and the accuracy of measuring the angular velocity increases. When performing a shaft consisting of two parts and articulating them by means of an adhesive joint, when balancing the gyro rotor assembly, the second part of the shaft is moved relative to the first part and the second part of the shaft is fixed in a position in which the static moments of the gyro rotor assembly are minimal. As a result, the accuracy of the gyroscope increases.

На фиг.1 представлен общий вид гироскопа,
на фиг.2 - схема расположения осей гироскопа.Figure 1 presents a General view of the gyroscope,
figure 2 - arrangement of the axes of the gyroscope.

В корпусе 1 гироскопа (фиг.1) установлены статор 2 гиромотора, обойма 3 с компенсационными катушками 4', 4'' преобразователя момента магнитоэлектрического типа, магнитные системы 5', 5'' преобразователя положения индуктивного типа, подшипники 6', 6'', на которых установлен вал 7 с центральным отверстием 8. Вал 7 выполнен из первой части 9 и второй части 10, сочлененных клеевым соединением 11. На первой части 9 вала 7 установлен ротор 12 гиромотора. На второй части 10 вала 7 установлены узел двухстепенного упругого подвеса 13 с узлом ротора 14 гироскопа, на котором расположены кольцевые постоянные магниты 15', 15'' преобразователя момента магнитоэлектрического типа. In the gyroscope housing 1 (Fig. 1), a gyro motor stator 2, a yoke 3 with compensation coils 4 ', 4' 'of a magnetoelectric type torque transducer, magnetic systems 5', 5 '' of an inductive type position transducer, bearings 6 ', 6' 'are installed on which the shaft 7 is mounted with a central hole 8. The shaft 7 is made of the first part 9 and the second part 10, articulated by an adhesive joint 11. On the first part 9 of the shaft 7 is installed the rotor 12 of the gyromotor. On the second part 10 of the shaft 7, a two-stage elastic suspension assembly 13 with a gyro rotor assembly 14 is mounted on which ring permanent magnets 15 ', 15' 'of the magnetoelectric type moment transducer are located.

Вал 7 вместе с ротором 12 гиромотора, узлом двухстепенного упругого подвеса 13 с узлом ротора 14 гироскопа имеет свободу неограниченного углового движения относительно оси вращения 16-16. The shaft 7 together with the rotor 12 of the gyromotor, the node of the two-stage elastic suspension 13 with the node of the rotor 14 of the gyroscope has the freedom of unlimited angular motion relative to the axis of rotation 16-16.

Узел двухстепенного упругого подвеса 13 содержит неподвижную часть 17 и подвижную часть 18, на которой закреплен узел ротора 14 гироскопа. The two-stage elastic suspension assembly 13 comprises a fixed part 17 and a movable part 18, on which the gyro rotor assembly 14 is fixed.

В узле двухстепенного упругого подвеса 13 одна степень свободы углового перемещения узла ротора 14 гироскопа относительно первой оси образована первой парой упругих перемычек, а другая степень свободы углового перемещения узла ротора 14 относительно второй оси, перпендикулярной первой оси, образована второй парой упругих перемычек. Для этого в узле двухстепенного упругого подвеса 13 между отверстиями 19', 19'' образована первая упругая перемычка 20 из первой пары упругих перемычек. In the two-stage elastic suspension assembly 13, one degree of freedom of the angular movement of the gyro rotor assembly 14 relative to the first axis is formed by the first pair of elastic jumpers, and another degree of freedom of the angular movement of the gyro rotor assembly 14 relative to the second axis perpendicular to the first axis is formed by the second pair of elastic jumpers. For this, in the node of the two-stage elastic suspension 13 between the openings 19 ′, 19 ″, a first elastic bridge 20 is formed from the first pair of elastic jumpers.

Образованная между аналогичными отверстиями вторая упругая перемычка из первой пары упругих перемычек расположена диаметрально по направлению перпендикуляра к плоскости чертежа. Обе эти перемычки первой пары перемычек обеспечивают угловое перемещение узла ротора 14 гироскопа относительно первой оси, перпендикулярной оси вращения 16-16. The second elastic bridge formed between similar holes from the first pair of elastic jumpers is located diametrically in the direction of the perpendicular to the plane of the drawing. Both of these jumpers of the first pair of jumpers provide angular movement of the rotor assembly 14 of the gyroscope relative to the first axis perpendicular to the axis of rotation 16-16.

Между отверстием 21 и расположенным симметрично относительно плоскости чертежа аналогичным отверстием образована первая упругая перемычка 22' из второй пары упругих перемычек. Вторая упругая перемычка 22'' из второй пары упругих перемычек расположена диаметрально относительно упругой перемычки 22' в плоскости чертежа по направлению, перпендикулярному оси вращения 16-16, и образована между отверстием 23 и аналогичным ему отверстием, расположенным симметрично относительно плоскости чертежа. Первая упругая перемычка 22' и вторая упругая перемычка 22" обеспечивают угловое перемещение узла ротора 14 гироскопа относительно второй оси, перпендикулярной первой оси и оси вращения 16-16. Between the hole 21 and a similar hole located symmetrically relative to the plane of the drawing, a first elastic bridge 22 'is formed from a second pair of elastic jumpers. The second elastic bridge 22 ″ from the second pair of elastic bridge is located diametrically relative to the elastic bridge 22 ′ in the plane of the drawing in the direction perpendicular to the axis of rotation 16-16, and is formed between the hole 23 and a similar hole located symmetrically relative to the plane of the drawing. The first elastic jumper 22 'and the second elastic jumper 22 "provide angular movement of the rotor assembly of the gyroscope 14 relative to the second axis perpendicular to the first axis and the axis of rotation 16-16.

Напротив торцевой части 24 гиромотора в корпусе I установлена первая крышка 25 с первой пробкой 26. Со стороны обращенного к первой крышке 25 торца 27 первой части 9 вала 7 в центральном отверстии 8 установлена вторая пробка 28, например, с помощью резьбового соединения, так, чтобы второй пробкой 28 было образовано плотное соединение с первой частью 9 вала 7 по поверхности 29 центрального отверстия 8. Со стороны, противоположной первой крышке 25, корпус 1 закрыт второй крышкой 30. Внутренняя полость 31 гироскопа заполнена водородом при пониженном давлении. Opposite the end part 24 of the gyromotor, a first cover 25 with a first plug 26 is installed in the housing I. On the side of the end 27 of the first part 9 of the shaft 7 facing the first cover 25 of the first shaft 7, a second plug 28 is installed in the central hole 8, for example, by means of a threaded connection the second plug 28 formed a tight connection with the first part 9 of the shaft 7 along the surface 29 of the central hole 8. From the side opposite the first cover 25, the housing 1 is closed by the second cover 30. The inner cavity 31 of the gyroscope is filled with hydrogen under reduced pressure.

На обойме 3 (фиг.2) расположены компенсационные катушки 4', 4'' и аналогичные компенсационные катушки 4''', 4^IV преобразователей момента.Compensating coils 4 ', 4''and similar compensation coils 4''', 4 ^IV torque converters are located on the clip 3 (Fig. 2).

Здесь также условно показано расположение магнитных систем 5', 5'', 5''', 5^IV преобразователей положения, имеющих соответственно сердечники 32', 32'', 32''', 32^IV и катушки 33', 33'', 33''', 33^IV.Here, the arrangement of magnetic systems 5 ', 5'',5''', 5 ^IV position transducers having respectively 32 ', 32'',32''', 32 ^IV cores and 33 ', 33''coils, 33 ''', 33 ^IV .

Преобразователями положения с магнитными системами 5', 5'' и преобразователями момента с компенсационными катушками 4''', 4^IV образована первая измерительная ось 34-34 гироскопа. Преобразователями положения с магнитными системами 5''', 5^IV и преобразователями момента с компенсационными катушками 4', 4'' образована вторая измерительная ось 35-35 гироскопа.Position transducers with 5 ', 5''magnetic systems and moment transducers with compensation coils 4''', 4 ^IV form the first measuring axis 34-34 of the gyroscope. Position transducers with 5 ''', 5 ^IV magnetic systems and torque transducers with compensation coils 4', 4 '' form the second measuring axis 35-35 of the gyroscope.

Гироскоп работает следующим образом. При наличии угловой скорости по первой измерительной оси 34-34 гироскопа преобразователь положения с магнитными системами 5', 5'' измеряет угловое отклонение узла ротора 14 гироскопа, обеспечиваемое узлом двухстепенного упругого подвеса 13. Сигнал от преобразователя положения с магнитными системами 5', 5'' усиливается и подается в компенсационные катушки 4''', 4^IV преобразователя момента, создаваемым моментом которого узел ротора 14 возвращается в исходное положение. Ток компенсационных катушек 4''', 4^IV является мерой угловой скорости по первой измерительной оси 34-34 гироскопа.The gyroscope works as follows. If there is an angular velocity along the first measuring axis 34-34 of the gyroscope, the position transducer with magnetic systems 5 ', 5''measures the angular deviation of the rotor assembly 14 of the gyroscope provided by the two-stage elastic suspension assembly 13. The signal from the position transducer with magnetic systems 5', 5 ''is amplified and fed into the compensation coils 4''', 4 ^{IV of} the torque converter, the moment created by which the rotor assembly 14 returns to its original position. The current of the compensation coils 4 ''', 4 ^IV is a measure of the angular velocity along the first measuring axis 34-34 of the gyroscope.

При наличии угловой скорости по второй измерительной оси 35-35 гироскопа преобразователь положения с магнитными системами 5''', 5^IV измеряет угловое отклонение узла ротора 14 гироскопа. После усиления сигнал преобразователя положения подается в компенсационные катушки 4', 4'' преобразователя момента, создаваемым моментом которого узел ротора 14 возвращается в исходное положение, а ток компенсационных катушек 4', 4'' является мерой угловой скорости по второй измерительной оси 35-35 гироскопа.If there is an angular velocity along the second measuring axis 35-35 of the gyroscope, a position transducer with 5 ''', 5 ^IV magnetic systems measures the angular deviation of the gyro rotor assembly 14. After amplification, the signal of the position transmitter is supplied to the compensation coils 4 ', 4''of the torque converter, the moment created by which the rotor assembly 14 returns to its original position, and the current of the compensation coils 4', 4 '' is a measure of the angular velocity along the second measuring axis 35-35 gyroscope.

При балансировке узла ротора 14 гироскопа вторую часть 10 вала 7 перемещают относительно первой части 9, подсоединяясь к резьбовому отверстию в торцевой части второй части 10 вала 7 через его центральное отверстие 8 со стороны первой крышки 25. When balancing the rotor assembly of the gyroscope 14, the second part 10 of the shaft 7 is moved relative to the first part 9, connecting to the threaded hole in the end part of the second part 10 of the shaft 7 through its central hole 8 from the side of the first cover 25.

Во время технологического процесса заполнения гироскопа водородом гироскоп через отверстие в первой крышке 25, еще не закрытое первой пробкой 26, герметично соединяют с вакуумной системой и обезгаживают. Если бы отсутствовала вторая пробка 28, то путь удаляемого при обезгазживании воздуха проходил через центральное отверстие 8 вала 7. При этом находящиеся в воздухе посторонние частицы оседали бы на упругих перемычках 20, 22', 22'' и второй упругой перемычке из первой пары упругих перемычек, аналогичной упругой перемычке 20. During the process of filling the gyroscope with hydrogen, the gyroscope through the hole in the first cover 25, not yet closed by the first stopper 26, is hermetically connected to the vacuum system and degassed. If there was no second plug 28, the path of the air removed during degassing passed through the central hole 8 of the shaft 7. In this case, foreign particles in the air would settle on the elastic bridges 20, 22 ', 22' 'and the second elastic bridge from the first pair of elastic bridges similar to the elastic jumper 20.

Осевшие на упругих перемычках посторонние частицы изменяют динамическую настройку узла ротора 14 гироскопа, что приводит к появлению погрешности измерения угловой скорости. Foreign particles settled on elastic bridges change the dynamic tuning of the rotor assembly of the gyroscope 14, which leads to the appearance of an error in measuring the angular velocity.

При установке второй пробки 28 в центральном отверстии 8 вала 7 перекрывается путь прохождения воздуха через центральное отверстие 8 и упругие перемычки, устраняя тем самым осаждение посторонних частиц на упругих перемычках. В результате сохраняется динамическая настройка узла ротора 14 гироскопа и обеспечивается заданная точность гироскопа. When installing the second plug 28 in the Central hole 8 of the shaft 7, the path of air passage through the Central hole 8 and the elastic jumpers is blocked, thereby eliminating the deposition of foreign particles on the elastic jumpers. As a result, the dynamic tuning of the rotor assembly of the gyroscope 14 is maintained and the predetermined gyroscope accuracy is ensured.

Источники информации
1. Гироскопические системы. / Под редакцией Д.С. Пельпора. М., Высшая школа, 1980, с. 64, 65.Sources of information
1. Gyroscopic systems. / Edited by D.S. Pelpore. M., High School, 1980, p. 64, 65.

2. Пельпор Д.С., Матвеев В.А., Арсеньев В.Д. Динамически настраиваемые гироскопы. М., Машиностроение, 1988, с. 228-231, рис. 6, 8. 2. Pelpor D.S., Matveev V.A., Arsenyev V.D. Dynamically tuned gyroscopes. M., Engineering, 1988, p. 228-231, fig. 6, 8.

Claims

A gyroscope comprising a housing, first and second covers, a gyromotor, position converters, magnetoelectric type moment converters, a shaft having a central hole, on which the gyromotor rotor is mounted, a two-stage elastic suspension unit with a fixed part and a moving part, on which the gyroscope rotor assembly is mounted, the fixed and moving parts of the two-stage suspension unit are connected by two pairs of elastic jumpers, the internal cavity of the gyroscope is filled with a gas medium other than air, different the fact that the shaft is made up of first and second parts articulated with an adhesive joint, the gyromotor rotor is installed on the first part of the shaft, the two-stage elastic suspension unit with the gyro rotor assembly is installed on the second part of the shaft, the first tube is installed in the opposite side of the gyromotor end cover, with the end of the opposite side of the first cover of the first part of the shaft in its Central hole is a second tube, forming a tight connection of the second tube with the first part of the shaft on the surface of the central holes of the first part of the shaft.