RU2248524C1 - Dynamically adjustable gyroscope - Google Patents

Dynamically adjustable gyroscope Download PDF

Info

Publication number
RU2248524C1
RU2248524C1 RU2004113269/28A RU2004113269A RU2248524C1 RU 2248524 C1 RU2248524 C1 RU 2248524C1 RU 2004113269/28 A RU2004113269/28 A RU 2004113269/28A RU 2004113269 A RU2004113269 A RU 2004113269A RU 2248524 C1 RU2248524 C1 RU 2248524C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flywheel
gas
dng
bearing
radial
Prior art date
Application number
RU2004113269/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Д. Богатов (RU)
А.Д. Богатов
А.А. Игнатьев (RU)
А.А. Игнатьев
В.П. Кирюхин (RU)
В.П. Кирюхин
А.А. Коновченко (RU)
А.А. Коновченко
А.П. Мезенцев (RU)
А.П. Мезенцев
Л.З. Новиков (RU)
Л.З. Новиков
В.С. Славин (RU)
В.С. Славин
Б.В. Хромов (RU)
Б.В. Хромов
Original Assignee
ФГУП НИИ Прикладной механики им. академика В.И. Кузнецова
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 ФГУП НИИ Прикладной механики им. академика В.И. Кузнецова filed Critical ФГУП НИИ Прикладной механики им. академика В.И. Кузнецова
Priority to RU2004113269/28A priority Critical patent/RU2248524C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2248524C1 publication Critical patent/RU2248524C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

FIELD: flying vehicle navigation and control systems.
SUBSTANCE: proposed dynamically adjustable gyroscope is provided with gas dynamic supports whose working surfaces are covered with wear-resistant coats forming friction pairs: titanium nitride-to-diamond-like carbon. Gas dynamic support is made in form of two sliding bearings; bearing which is closest to flywheel ensures radial carrying ability and bearing which is far away from flywheel ensures axial carrying ability. Gas dynamic support and flywheel are located in one gas medium. Structural parameters of device ensure optimal dampening of flywheel vibrations at required time constant; it also ensures separation of angular, radial and axial resonance frequencies of flywheel vibrations.
EFFECT: enhanced accuracy and reliability; reduction of overall dimensions; reduction of labor consumption.
6 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к малогабаритным гироскопическим приборам с упругим подвесом, предназначенным для использования в системах навигации и управления движением летательных аппаратов и других подвижных объектов.The invention relates to small-sized gyroscopic devices with an elastic suspension, intended for use in navigation and motion control systems of aircraft and other moving objects.

Известны динамически настраиваемые гироскопы (ДНГ) [1], в которых упругий момент подвеса при отклонении маховика от нулевого положения компенсируется динамическим моментом колец подвеса (d·Ω2), что реализуется с помощью динамической настройки гироскопа, при которой К=d·Ω2, где d - комбинация моментов инерции колец упругого подвеса, К - угловая жесткость подвеса, d=a+b-c; a, b - экваториальные, с - полярный моменты инерции кольца, Q - угловая скорость вращения маховика.Dynamically tuned gyroscopes (DNGs) are known [1], in which the elastic moment of the suspension when the flywheel deviates from the zero position is compensated by the dynamic moment of the suspension rings (d · Ω 2 ), which is realized by dynamically adjusting the gyroscope, at which К = d · Ω 2 where d is the combination of the moments of inertia of the rings of the elastic suspension, K is the angular stiffness of the suspension, d = a + bc; a, b are equatorial, c is the polar moment of inertia of the ring, Q is the angular velocity of rotation of the flywheel.

Обычно в качестве скоростной опоры ротора в этих приборах используются шарикоподшипники, основными недостатками которых являются повышенный уровень вибрации с широким спектром, приводящий к резонансам в системе подвеса и, как следствие, к повышенным погрешностям показаний гироскопического прибора, а также ограниченный ресурс.Usually, ball bearings are used as a high-speed rotor support in these devices, the main disadvantages of which are an increased level of vibration with a wide spectrum, which leads to resonances in the suspension system and, as a result, to increased errors in the readings of the gyroscopic device, as well as a limited resource.

Известен ДНГ с газодинамической опорой приводного вала [2 - прототип], обеспечивающей существенное снижение вибрации гироскопа на рабочей скорости и практически неограниченную продолжительность безотказной работы, который состоит из двух герметичных камер: в одной расположен подвес и маховик, в другой - газодинамическая опора (ГДО). Такая конструкция ДНГ не отвечает требованиям, предъявляемым к малогабаритным гироскопам, в том числе работающим при значительных перегрузках, из-за больших габаритных размеров корпуса (наличие дополнительной вращающейся герметичной камеры) и двухстаторной электромашинной части, значительных размеров газодинамической опоры, которая должна обладать повышенной несущей способностью из-за увеличения веса вращающейся части, и повышенного энергопотребления, вызывающего дополнительный нагрев гироскопа и, как следствие, снижение точности ДНГ из-за температурных деформаций деталей. Кроме того, трудоемкость изготовления такого двухкамерного гироскопа очень высока, что сводит на нет основное преимущество ДНГ - низкая цена в сравнении с поплавковыми гироскопами.Known DNG with gas-dynamic support of the drive shaft [2 - prototype], which provides a significant reduction in the vibration of the gyroscope at operating speed and an almost unlimited duration of uptime, which consists of two sealed chambers: one has a suspension and a flywheel, and the other has a gas-dynamic support (GDO) . This design of the DNG does not meet the requirements for small-sized gyroscopes, including those operating at significant overloads, due to the large overall dimensions of the body (the presence of an additional rotating sealed chamber) and a two-station electromachine part, and the significant dimensions of the gas-dynamic support, which should have increased load-bearing capacity due to the increase in weight of the rotating part, and increased energy consumption, causing additional heating of the gyroscope and, as a result, reduced accuracy DNG due to thermal deformation of parts. In addition, the complexity of manufacturing such a two-chamber gyroscope is very high, which negates the main advantage of DNG - a low price compared to float gyroscopes.

Для обеспечения требований, предъявляемых к малогабаритным ДНГ, работоспособным в условиях действия линейных, угловых и вибрационных перегрузок, а также для устранения перечисленных недостатков создан динамически настраиваемый гироскоп, содержащий приводной вал на газодинамической опоре (ГДО), маховик, связанный с приводным валом упругим подвесом, датчики угла и момента, на рабочие поверхности ГДО нанесены износостойкие покрытия, образующие пары трения нитрид титана - алмазоподобный углерод, газодинамическая опора выполнена в виде двух подшипников скольжения, при этом конструктивные параметры подшипника скольжения, ближнего к маховику, выбраны из условия обеспечения им радиальной несущей способности, а конструктивные параметры подшипника скольжения, дальнего от маховика, выбраны из условия обеспечения им осевой несущей способности.To meet the requirements for small-sized DNGs operating under linear, angular and vibrational overloads, as well as to eliminate the above disadvantages, a dynamically tuned gyroscope was created containing a drive shaft on a gas-dynamic support (GDO), a flywheel connected to the drive shaft by an elastic suspension, angle and moment sensors, wear-resistant coatings are formed on the working surfaces of the gas-discharge deformations, forming friction pairs of titanium nitride - diamond-like carbon, the gas-dynamic support is made in the form of two the bearings, while the design parameters of the sliding bearing closest to the flywheel are selected from the condition of providing them with radial bearing capacity, and the design parameters of the sliding bearing far from the flywheel are selected from the condition of providing them with axial bearing capacity.

Кроме того, подшипники скольжения выполнены в виде полусфер, а в рабочем зазоре каждого подшипника по крайней одна из поверхностей выполнена с газодинамическими канавками, при этом углы границы профилировки и углы наклона канавок к плоскости вращения приводного вала задают радиальную или осевую несущую способность подшипников.In addition, sliding bearings are made in the form of hemispheres, and in the working clearance of each bearing at least one of the surfaces is made with gas-dynamic grooves, while the corners of the profiling boundary and the angles of inclination of the grooves to the plane of rotation of the drive shaft define the radial or axial bearing capacity of the bearings.

Вязкость и давление газа внутренней полости гироскопа выбраны из условия обеспечения требуемой скорости всплытия, радиальной и угловой жесткости опоры в рабочем режиме, с учетом допустимого демпфирования колебаний маховика.The viscosity and gas pressure of the inner cavity of the gyroscope are selected from the condition of providing the required ascent speed, radial and angular stiffness of the support in the operating mode, taking into account the permissible damping of the flywheel vibrations.

Конструктивные параметры ГДО, в том числе величина радиуса полусфер, количество, форма, протяженность, глубина и ширина канавок, величина рабочего зазора в опоре, расстояние между полюсами криволинейных рабочих поверхностей подшипников опоры установлены исходя из условия разнесения угловой, радиальной и осевой резонансных частот колебаний маховика и всего вращающегося узла, а также обеспечения требуемой несущей способности.The design parameters of the GDO, including the value of the radius of the hemispheres, the number, shape, length, depth and width of the grooves, the size of the working clearance in the support, the distance between the poles of the curved working surfaces of the bearings of the support are established based on the condition of the separation of the angular, radial and axial resonant frequencies of the flywheel vibrations and the entire rotating unit, as well as providing the required bearing capacity.

Величины зазоров в датчике момента, между вращающимся маховиком и неподвижными деталями гироскопа: статоры датчика угла и датчика момента, кожух гироскопа, а также зазоры между кольцами подвеса установлены исходя из требуемой величины постоянной времени ДНГ с учетом параметров газовой среды.The gaps in the torque sensor between the rotating flywheel and the stationary parts of the gyroscope: the stators of the angle sensor and the torque sensor, the gyroscope casing, as well as the gaps between the suspension rings are set based on the required value of the DNG time constant taking into account the parameters of the gas medium.

Ротор датчика угла отделен от магнитопровода датчика момента немагнитным зазором, а конфигурация и геометрические размеры ротора датчика угла и разделительного зазора подобраны таким образом, чтобы обеспечивалась минимизация разницы магнитных потенциалов магнитопроводов статоров и ротора датчика угла.The rotor of the angle sensor is separated from the magnetic circuit of the torque sensor by a non-magnetic gap, and the configuration and geometric dimensions of the rotor of the angle sensor and the separation gap are selected so as to minimize the difference in magnetic potentials of the magnetic circuits of the stators and the rotor of the angle sensor.

Изобретение поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

Фиг.1 - конструктивная схема ДНГ;Figure 1 - structural diagram of DNG;

Фиг.2 - расчетная схема нагружения подшипников;Figure 2 - design diagram of the loading of bearings;

Фиг.3 и 3а - соответственно углы границы профилировки и углы наклона канавок к плоскости вращения маховика дальнего и ближайшего подшипника;Figures 3 and 3a, respectively, the corners of the profiling boundary and the angles of inclination of the grooves to the plane of rotation of the flywheel of the distant and nearest bearings;

Фиг.4 - графики зависимости жесткости и несущей способности от угла границы профилировки;Figure 4 - graphs of the dependence of stiffness and bearing capacity on the angle of the boundary of the profile;

Фиг.5 - графики зависимости жесткости и несущей способности от угла наклона канавок.5 is a graph of the dependence of stiffness and bearing capacity on the angle of inclination of the grooves.

Гироскоп (фиг.1) состоит из герметичной газонаполненной камеры, образованной корпусом 1, крышкой 2 и кожухом 3, соединенных герметичным сварным швом. После заполнения камеры разреженным газом окончательная герметизация осуществляется деталью 4.The gyroscope (figure 1) consists of a sealed gas-filled chamber formed by the housing 1, the cover 2 and the casing 3, connected by a sealed weld. After filling the chamber with rarefied gas, the final sealing is carried out by part 4.

В корпусе 1 жестко закреплен статор электродвигателя 5, лобовые части которого закрыты кожухами 6 для исключения массообмена статора с окружающей средой и экранирования магнитных полей обмотки статора. Пазы пакета статора закрыты магнитопроводящей втулкой 7.In the housing 1, the stator of the electric motor 5 is rigidly fixed, the frontal parts of which are closed by covers 6 to prevent mass transfer of the stator with the environment and shielding the magnetic fields of the stator winding. The grooves of the stator package are closed by a magnetically conducting sleeve 7.

В корпусе установлена также неподвижная втулка 8 газодинамической опоры (ГДО) с двумя рабочими поверхностями, имеющими форму элементов вогнутой сферы, например, полусферы, на которые нанесено износостойкое покрытие - нитрид титана. В этом же корпусе крепится блок статоров, состоящий из статоров 9 датчика угла и статора 10 датчика момента.The housing also has a fixed sleeve 8 of a gas-dynamic support (GDO) with two working surfaces having the form of concave sphere elements, for example, hemispheres, on which a wear-resistant coating is applied - titanium nitride. In the same case, a block of stators is mounted, consisting of stators 9 of the angle sensor and stator 10 of the torque sensor.

На валу 11 газодинамической опоры закреплены две полусферы 12, имеющие выпуклые рабочие поверхности и газодинамические канавки. Рабочие поверхности полусфер имеют износостойкое покрытие - алмазоподобный углерод. Радиус рабочих поверхностей, количество, угол наклона к плоскости вращения, протяженность, глубина и ширина канавок, а также величина рабочего зазора в опоре и расстояние между полюсами криволинейных рабочих поверхностей установлены исходя из условия разнесения (обеспечения различий) угловой, радиальной и осевой резонансных частот колебаний маховика 13 на упругом подвесе 14 и всего вращающегося узла на газодинамической опоре.Two hemispheres 12 are mounted on the shaft 11 of the gas-dynamic support, having convex working surfaces and gas-dynamic grooves. The working surfaces of the hemispheres have a wear-resistant coating - diamond-like carbon. The radius of the working surfaces, the number, angle of inclination to the plane of rotation, the length, depth and width of the grooves, as well as the size of the working clearance in the support and the distance between the poles of the curved working surfaces are established on the basis of the conditions for the separation (ensuring differences) of the angular, radial and axial resonant vibration frequencies flywheel 13 on an elastic suspension 14 and the entire rotating assembly on a gas-dynamic support.

Ротор 15 электромашинной части жестко крепится на валу, образуя вместе со статором 5 гистерезисный электродвигатель.The rotor 15 of the electric machine part is rigidly mounted on the shaft, forming together with the stator 5 a hysteresis motor.

С противоположной стороны вала 11 закреплен упругий подвес 14 с маховиком 13 и ротором датчика момента 16. Величины зазоров в датчике момента между вращающимся маховиком 13 и неподвижным статором 5, маховиком 13 и кожухом 3, а также зазоры в датчике угла 17, зазоры 18 между кольцами подвеса 14 установлены исходя из требуемой для снижения вредных моментов от магнитных тяжений между вращающимся ротором ДМ-ДУ и неподвижными элементами конструкции, обусловленных полями рассеяния магнитной системы датчика момента, ротор 19 датчика угла отделен от магнитопровода ДМ немагнитным зазором 20, а конфигурация и геометрические размеры ротора ДУ и разделительного зазора подобраны таким образом, чтобы обеспечивалась минимизация разницы магнитных потенциалов магнитопроводов 21 статоров и ротора ДУ 17.An elastic suspension 14 with a flywheel 13 and a rotor of the torque sensor 16 is fixed on the opposite side of the shaft 11. The gaps in the torque sensor between the rotating flywheel 13 and the stationary stator 5, the flywheel 13 and the casing 3, as well as the gaps in the angle sensor 17, the gaps 18 between the rings suspensions 14 are installed on the basis of the required to reduce harmful moments from magnetic tension between the rotating rotor DM-DU and stationary structural elements due to the scattering fields of the magnetic system of the torque sensor, the rotor of the angle sensor 19 is separated from the magnet DM wire nonmagnetic gap 20, and the configuration and geometrical dimensions of the rotor and control the separation gap are selected in such a way that minimizes the magnetic potential difference between the magnetic cores 21 of the stators 17 and rotor control.

При определении оптимального значения протяженности и угла наклона (угла атаки) газодинамических канавок, обеспечивающих максимальную несущую способность и требуемую жесткость ГДО, обычно исходят из конструктивных параметров гироскопа и нагрузок, воспринимаемых подшипниками ГДО. При этом размеры и параметры подшипников одинаковы [3]. Последнее не позволяет в ряде случаев обеспечивать оптимальную (требуемую) несущую способность и жесткость ГДО. В качестве примера рассмотрим схему нагрузок ДНГ (фиг.2), маховик которого вращается с рабочей скоростью n=30000 об/мин и имеет следующие параметры: вес маховика 14 г, общий вес вращающихся частей Р=35,7 Г, внутренняя полость заполнена гелием давлением 380 мм рт.ст., расстояние от экватора ближнего к маховику подшипника до центра масс вращающихся частей динамически настраиваемого гироскопа x=0,94 мм.When determining the optimal value of the length and angle of inclination (angle of attack) of gas-dynamic grooves that provide the maximum load-bearing capacity and the required rigidity of the GDO, usually proceed from the design parameters of the gyroscope and the loads perceived by the GDO bearings. In this case, the dimensions and parameters of the bearings are the same [3]. The latter does not allow in some cases to provide the optimal (required) load-bearing capacity and rigidity of the GDO. As an example, we consider the DNG load diagram (Fig. 2), the flywheel of which rotates at an operating speed of n = 30000 rpm and has the following parameters: weight of the flywheel is 14 g, the total weight of the rotating parts is P = 35.7 G, the internal cavity is filled with helium pressure of 380 mm Hg, the distance from the equator of the bearing closest to the flywheel to the center of mass of the rotating parts of the dynamically tuned gyro x = 0.94 mm.

В условиях перегрузок 10 г в любом направлении имеем:Under overload conditions of 10 g in any direction, we have:

Осевая нагрузка на опору (2 подшипника) - 357 г.Axial load on the support (2 bearings) - 357 g.

Радиальная нагрузка: ближний к маховику подшипник - 339 г,Radial load: bearing closest to the flywheel - 339 g,

дальний от маховика подшипник - 18 г.the bearing farthest from the flywheel is 18 g.

Из сравнения нагрузок следует, что радиальную нагрузку, в основном, несет ближний к маховику подшипник, а осевую оба одинаково. Как следует из графиков, приведенных на фиг.4 и 5, несущая способность газодинамических полусферических подшипников в осевом и радиальном направлениях существенно зависит от протяженности, определяемой углами профилировки, и угла наклона газодинамических канавок к плоскости вращения ротора. Следовательно, повышение запасов по несущей способности и жесткости газодинамических опор ДНГ можно обеспечить подбором угла профилировки газодинамических канавок ближнего к маховику подшипника исходя из максимального значения радиальной несущей способности, а дальнего от маховика исходя из осевой несущей способности, как это показано на фиг.4 (в нашем случае соответственно углы φ границы профилировки 65 и 45°). Аналогично выбирается исходя из радиальной нагрузки на ближнем подшипнике и осевой нагрузки на дальнем подшипнике оптимальный угол наклона α газодинамических канавок для ближнего и дальнего подшипника (см. фиг.5, углы α соответственно 30 и 20°).From a comparison of the loads it follows that the radial load is mainly borne by the bearing closest to the flywheel, and the axial both are the same. As follows from the graphs shown in figures 4 and 5, the bearing capacity of the gas-dynamic hemispherical bearings in the axial and radial directions significantly depends on the length determined by the angles of profiling, and the angle of inclination of the gas-dynamic grooves to the plane of rotation of the rotor. Therefore, an increase in reserves in the bearing capacity and stiffness of the gas-dynamic bearings of the DNG can be ensured by the selection of the profiling angle of the gas-dynamic grooves of the bearing closest to the flywheel based on the maximum value of the radial bearing capacity, and the farthest from the flywheel based on the axial bearing capacity, as shown in Fig. 4 (in in our case, respectively, the angles φ of the boundary of the profiling 65 and 45 °). Similarly, based on the radial load on the near bearing and the axial load on the far bearing, the optimal angle of inclination α of the gas-dynamic grooves for the near and far bearing is selected (see Fig. 5, angles α, respectively, 30 and 20 °).

Следовательно, для повышения запасов по перегрузочной способности и жесткости газодинамической опоры динамически настраиваемого гироскопа путем оптимизации ее конструктивных параметров, в предлагаемом гироскопе угол границы профилировки и угол наклона газодинамических локсодромических канавок подшипников должны быть различны (см. фиг.3 и 3а).Therefore, to increase the reserves in terms of overload capacity and rigidity of the gas-dynamic support of a dynamically tuned gyroscope by optimizing its design parameters, in the proposed gyroscope, the angle of the profiling boundary and the angle of inclination of the gas-dynamic loxodromic grooves of bearings should be different (see Figs. 3 and 3a).

Гироскоп работает следующим образом. После подачи электропитания на обмотки статора 5 электродвигателя, обеспечивающего разгон ротора до скорости, превышающей скорость всплытия полусфер 12 газодинамической опоры, с последующим достижением рабочей скорости, а также подключения соответствующих обмоток статоров 9 датчиков угла и 10 датчиков момента на соответствующие клеммы усилителей и преобразователей (на чертеже не показаны) прибор готов к работе. При разворотах гироскопа в инерциальном пространстве относительно осей, не совпадающих с осью вращения привода вала, происходит угловое рассогласование маховика 13 относительно корпуса 1, одновременно на сигнальных обмотках статоров 9 датчика угла возникают сигналы, пропорциональные углам рассогласования. После усиления и преобразования сигналы подаются в статоры 10 датчиков момента гироскопа, которые вырабатывают моменты соответствующего знака и величины, приводящие к нулю углы рассогласования.The gyroscope works as follows. After applying power to the stator windings 5 of the electric motor, which accelerates the rotor to a speed exceeding the ascent speed of the hemispheres 12 of the gas-dynamic support, with the subsequent achievement of the working speed, as well as connecting the corresponding windings of the stators 9 angle sensors and 10 torque sensors to the corresponding terminals of the amplifiers and converters (on not shown) the device is ready for operation. When the gyroscope turns in inertial space relative to the axes that do not coincide with the axis of rotation of the shaft drive, the flywheel 13 is mismatched relative to the housing 1, and signals proportional to the mismatch angles appear simultaneously on the signal windings of the stators 9 of the angle sensor. After amplification and conversion, the signals are fed to the stators 10 of the gyroscope moment sensors, which generate moments of the corresponding sign and magnitude, leading to zero mismatch angles.

Благодаря тому, что в гироскопе применены малогабаритные подшипники скольжения с газовой смазкой при повышенном давлении газа, параметры которых в рабочем режиме обеспечивают требуемую несущую способность, угловую, осевую и радиальную жесткости, исключающие совпадение собственных частот с частотой настройки ДНГ и дисбалансом маховика, а также благодаря подбору оптимальных зазоров между неподвижными и вращающимися элементами гироскопа и зазоров в подвесе для сведения к минимуму демпфирующих моментов, введению в конструкцию ротора датчика угла элементов, сводящих к минимуму перепад магнитных потенциалов магнитопроводов статоров ДУ и вращающегося экрана, предлагаемый гироскоп обладает повышенной точностью и надежностью при меньших габаритных размерах, а также меньшей трудоемкостью изготовления по сравнению с прототипом.Due to the fact that the gyroscope uses small-sized bearings with gas lubrication at increased gas pressure, the parameters of which in the operating mode provide the required bearing capacity, angular, axial and radial stiffness, eliminating the coincidence of natural frequencies with the tuning frequency of the DNG and flywheel imbalance, and also due to selection of optimal gaps between the stationary and rotating elements of the gyroscope and gaps in the suspension to minimize damping moments, the introduction of the rotor design and of the angle of the elements, minimizing the difference in the magnetic potentials of the magnetic circuits of the stators of the remote control and the rotating screen, the proposed gyroscope has increased accuracy and reliability with smaller overall dimensions, as well as less laborious manufacturing compared to the prototype.

Источники информацииSources of information

1. Л.З.Новиков, М.Ю.Шаталов. Механика динамически настраиваемых гироскопов. М.: Наука, 1985, стр.37-40, 49-60.1. L.Z. Novikov, M.Yu. Shatalov. Mechanics of dynamically tuned gyroscopes. M .: Nauka, 1985, pp. 37-40, 49-60.

2. Патент Российской Федерации №2157965, кл. G 01 C 19/02 (прототип).2. Patent of the Russian Federation No. 2157965, cl. G 01 C 19/02 (prototype).

3. Ю.В.Пешти. Газовая смазка. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1993, стр.38-78.3. Yu.V. Pesti. Gas grease. M .: Publishing house of MSTU. N.E.Bauman, 1993, pp. 38-78.

Claims (6)

1. Динамически настраиваемый гироскоп (ДНГ), содержащий приводной вал на газодинамической опоре, маховик, связанный с приводным валом упругим подвесом, отличающийся тем, что на рабочие поверхности газодинамической опоры нанесены износостойкие покрытия, образующие пары трения нитрид титана - алмазоподобный углерод, газодинамическая опора выполнена в виде двух подшипников скольжения, при этом конструктивные параметры подшипника скольжения, ближнего к маховику, выбраны из условия обеспечения им радиальной несущей способности, а конструктивные параметры подшипника скольжения, дальнего от маховика, выбраны из условия обеспечения им осевой несущей способности.1. A dynamically tuned gyroscope (DNG) containing a drive shaft on a gas-dynamic support, a flywheel connected to the drive shaft by an elastic suspension, characterized in that wear-resistant coatings are formed on the working surfaces of the gas-dynamic support, forming titanium nitride - diamond-like carbon friction pairs, gas-dynamic support is made in the form of two plain bearings, while the design parameters of the plain bearing closest to the flywheel are selected from the condition of providing them with radial bearing capacity, and ivnye parameters sliding bearing remote from the flywheel, selected to provide them to the axial bearing capacity. 2. ДНГ по п.1, отличающийся тем, что подшипники скольжения выполнены в виде полусфер, а в рабочем зазоре каждого подшипника по крайней мере одна из поверхностей выполнена с газодинамическими канавками, при этом углы границы профилировки и углы наклона канавок к плоскости вращения приводного вала задают радиальную или осевую несущую способность подшипников.2. DNG according to claim 1, characterized in that the bearings are made in the form of hemispheres, and in the working clearance of each bearing at least one of the surfaces is made with gas-dynamic grooves, while the corners of the profiling and the angles of inclination of the grooves to the plane of rotation of the drive shaft specify the radial or axial bearing capacity of the bearings. 3. ДНГ по п.1, отличающийся тем, что вязкость и давление газа внутренней полости гироскопа выбраны из условия обеспечения требуемой скорости всплытия, радиальной и угловой жесткости опоры в рабочем режиме с учетом допустимого демпфирования колебаний маховика.3. DNG according to claim 1, characterized in that the viscosity and pressure of the gas of the inner cavity of the gyroscope are selected from the condition of ensuring the required ascent speed, radial and angular stiffness of the support in the operating mode, taking into account the permissible damping of the flywheel vibrations. 4. ДНГ по п.1, 2, отличающийся тем, что конструктивные параметры газодинамической опоры, в том числе величина радиуса полусфер, количество, форма, протяженность, глубина и ширина канавок, величина рабочего зазора в опоре, расстояние между полюсами криволинейных рабочих поверхностей подшипников опоры установлены, исходя из условия разнесения угловой, радиальной и осевой резонансных частот колебаний маховика и всего вращающегося узла.4. DNG according to claim 1, 2, characterized in that the design parameters of the gas-dynamic bearings, including the value of the radius of the hemispheres, the number, shape, length, depth and width of the grooves, the size of the working clearance in the bearing, the distance between the poles of the curved working surfaces of the bearings the supports are installed based on the condition of the separation of the angular, radial and axial resonance frequencies of the flywheel and the entire rotating assembly. 5. ДНГ по п.1, отличающийся тем, что величины зазоров в датчике момента, между вращающимся маховиком и неподвижными деталями прибора: статоры датчика угла и датчика момента, кожух прибора, а также зазоры между кольцами подвеса установлены, исходя из требуемой величины постоянной времени ДНГ с учетом параметров газовой среды.5. DNG according to claim 1, characterized in that the gaps in the torque sensor between the rotating flywheel and the stationary parts of the device: the stators of the angle sensor and the torque sensor, the casing of the device, as well as the gaps between the suspension rings are set based on the required value of the time constant DNG taking into account the parameters of the gas medium. 6. ДНГ по п.1, отличающийся тем, что ротор датчика угла отделен от магнитопровода датчика момента немагнитным зазором, а конфигурация и геометрические размеры ротора датчика угла и разделительного зазора подобраны таким образом, чтобы обеспечивалась минимизация разницы магнитных потенциалов магнитопроводов статоров и ротора датчика угла.6. DNG according to claim 1, characterized in that the rotor of the angle sensor is separated from the magnetic circuit of the torque sensor by a non-magnetic gap, and the configuration and geometric dimensions of the rotor of the angle sensor and the separation gap are selected so as to minimize the difference in magnetic potentials of the magnetic circuits of the stators and the rotor of the angle sensor .
RU2004113269/28A 2004-04-29 2004-04-29 Dynamically adjustable gyroscope RU2248524C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004113269/28A RU2248524C1 (en) 2004-04-29 2004-04-29 Dynamically adjustable gyroscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004113269/28A RU2248524C1 (en) 2004-04-29 2004-04-29 Dynamically adjustable gyroscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2248524C1 true RU2248524C1 (en) 2005-03-20

Family

ID=35454178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004113269/28A RU2248524C1 (en) 2004-04-29 2004-04-29 Dynamically adjustable gyroscope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2248524C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2653155C1 (en) * 2017-06-01 2018-05-07 Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Электромеханики" Dynamically tuned gyroscope
RU2782334C1 (en) * 2022-01-21 2022-10-25 Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") Method for determining object orientation parameters using semi-analytical inertial navigation system with geographical orientation of four-axis gyroplatform axes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2653155C1 (en) * 2017-06-01 2018-05-07 Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение Электромеханики" Dynamically tuned gyroscope
RU2782334C1 (en) * 2022-01-21 2022-10-25 Акционерное общество "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (АО "ИТТ") Method for determining object orientation parameters using semi-analytical inertial navigation system with geographical orientation of four-axis gyroplatform axes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101219714A (en) Double-frame magnetic suspension control moment gyro
CN103346637B (en) A kind of flexure gyroscope utilizing single coupling shaft bearing unit motor to form
US20130229078A1 (en) Control for rotating electrical machinery
CN101634556B (en) Small-sized integral type flexible joint and minitype high-speed dynamic tuned gyroscope
US2991659A (en) Gyroscopes
CN111506118B (en) Three-degree-of-freedom photoelectric pod driven by orthogonal decoupling torque
Sève et al. Balancing of machinery with a flexible variable-speed rotor
EP3927614B1 (en) Gyro stabilizer
RU2248524C1 (en) Dynamically adjustable gyroscope
CN107792397B (en) Full non-contact double-frame magnetic suspension control moment gyroscope
EP0025446B1 (en) Two degree of freedom gyro having a permanent magnet motor
CN104613951A (en) Magnetically suspended gyroscope adopting magnetic path decoupling design
CN104697509B (en) A kind of magnetically suspended gyroscope of seven passages magnetic circuit decoupling
US3722297A (en) Fluid bearing gyroscope
US4002078A (en) Dynamically tuned gyroscopes
CN109104125A (en) A kind of air bearing momentum sphere system of induction type driving
US2928281A (en) Sensitive instrument
CN105958723A (en) Continuously rotary hollow precision shafting with large size and low inertia
CN110637515B (en) Dynamic pressure air dynamic transfer gyro device
RU2157965C1 (en) Dynamically tunable gyro
Xin et al. Compensation on-line of errors caused by rotor centrifugal deformation for a magnetically suspended sensitive gyroscope
Huo et al. Unbalance identification for mainshaft system of 2-DOF precision centrifuge: a displacement sensor-based approach
WO2023281261A1 (en) Vibration energy harvesting device
RU2771918C2 (en) Gyroscope
RU2813627C1 (en) Gyro stabilizer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080430

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20100727

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20101116

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20200826