RU2276326C1 - Method and device for suspending sensor - Google Patents

Method and device for suspending sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2276326C1
RU2276326C1 RU2005101587/28A RU2005101587A RU2276326C1 RU 2276326 C1 RU2276326 C1 RU 2276326C1 RU 2005101587/28 A RU2005101587/28 A RU 2005101587/28A RU 2005101587 A RU2005101587 A RU 2005101587A RU 2276326 C1 RU2276326 C1 RU 2276326C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
float
axis
windings
moments
sensitivity
Prior art date
Application number
RU2005101587/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Андреевич Иващенко (RU)
Виктор Андреевич Иващенко
Владимир Ефимович Максименко (RU)
Владимир Ефимович Максименко
Владимир Михайлович Найденов (RU)
Владимир Михайлович Найденов
Галина Николаевна Варкина (RU)
Галина Николаевна Варкина
Original Assignee
Виктор Андреевич Иващенко
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 Виктор Андреевич Иващенко filed Critical Виктор Андреевич Иващенко
Priority to RU2005101587/28A priority Critical patent/RU2276326C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2276326C1 publication Critical patent/RU2276326C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

FIELD: instrument engineering.
SUBSTANCE: method comprises arresting and minimizing the rotation by means of generating counteracting moments with the use of one-pole magnets secured on the housing of the instrument and float one opposite to the other or compensating moments along the moment pickups electrically and assessing the input angular forces around the output axle.
EFFECT: enhanced precision.
6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при создании прецизионных поплавковых приборов, например гироскопов и акселерометров, для различных систем навигации и ориентации.The invention relates to instrumentation and can be used to create precision float devices, such as gyroscopes and accelerometers, for various navigation and orientation systems.

Известен способ центрирования чувствительного элемента (ЧЭ) прибора, заключающийся в гидростатической разгрузке центрирующих опор (см. Никитин Е.А., Шестов С.А., Матвеев В.А. Гироскопические системы. Элементы гироскопических приборов. - М.: Высшая школа, 1988, с.209). Указанный способ реализуется поплавковым прибором, содержащим герметичный корпус, герметичный поплавковый узел с заключенным внутри него ЧЭ, поддерживающую жидкость, заполняющую все пространство между внутренней поверхностью корпуса и поплавковым узлом, и опоры, центрирующие поплавковый узел относительно корпуса (например, камневые опоры скольжения) (там же, с.210). При этом опоры скольжения могут быть цилиндрического, конического и шарового типа (см. Ковалев М.П., Сивоконенко И.М., Явленский К.Н. Опоры приборов. - М.: Машиностроение, 1967, с.4-35). Однако известные способы и устройства имеют тот недостаток, что из-за наличия остаточного веса и момента дифферента поплавка на оси подвеса возникают вредные моменты, снижающие точность прибора (например, вредный момент трения между цапфами и камневыми подшипниками центрирующих опор).A known method of centering the sensing element (SE) of the device, which consists in hydrostatic unloading of the centering supports (see Nikitin EA, Shestov SA, Matveev VA Gyroscopic systems. Elements of gyroscopic devices. - M .: Higher school, 1988, p. 209). The specified method is implemented by a float device containing a sealed housing, a sealed float assembly with a FE enclosed inside it, supporting liquid filling the entire space between the internal surface of the housing and the float assembly, and supports centering the float assembly relative to the housing (e.g., stone sliding supports) (there same, p. 210). In this case, the sliding bearings can be of cylindrical, conical and spherical type (see Kovalev M.P., Sivokonenko I.M., Yavlensky K.N. Device supports. - M.: Mashinostroenie, 1967, pp. 4-35). However, the known methods and devices have the disadvantage that due to the presence of residual weight and the trim moment of the float on the suspension axis, harmful moments arise that reduce the accuracy of the device (for example, the harmful frictional moment between the pins and the stone bearings of the centering bearings).

Известен способ снижения момента трения в камневых центрирующих опорах, согласно которому применяют "оживление" опор, т.е. подшипник приводят в колебательное движение вдоль оси цапфы, за счет чего происходит кажущееся уменьшение трения в направлении поворота цапф в подшипниках, т.е. вокруг оси подвеса (так называемый эффект Жуковского) (см. Гироскопические системы..., с.222). Известны конструкции поплавкового подвеса, реализующие указанный способ уменьшения момента трения путем размещения подшипников центрирующих опор на электромагнитных, магнитострикционных или пьезоэлектрических вибраторах (см., например, патент Англии N 931398, кл. 97 (3), 1963 г.). Однако известные способ и устройство имеют тот недостаток, что несмотря на возвратно-поступательное движение камневых подшипников вдоль цапф, механический контакт в опорах по-прежнему сохраняется. В результате вредный момент трения, хотя и уменьшается, но всего в несколько раз (см. Никитин Е.А., Шестов С.А., Матвеев В.А. Гироскопические системы, ч.III. Элементы гироскопических приборов. - М.: Высшая школа, 1972, с.260), по-прежнему оставаясь источником неприемлемо большой погрешности измерений поплавковым прибором.A known method of reducing the friction moment in stone centering bearings, according to which the "revitalization" of the bearings, i.e. the bearing is oscillated along the axis of the journal, due to which there is an apparent decrease in friction in the direction of rotation of the journal in the bearings, i.e. around the suspension axis (the so-called Zhukovsky effect) (see Gyroscopic systems ..., p.222). Float suspension designs are known that implement the indicated method of reducing the friction moment by placing bearings of the centering bearings on electromagnetic, magnetostrictive, or piezoelectric vibrators (see, for example, England patent N 931398, class 97 (3), 1963). However, the known method and device have the disadvantage that despite the reciprocating movement of the stone bearings along the pins, the mechanical contact in the bearings is still maintained. As a result, the harmful moment of friction, although it decreases, is only several times lower (see Nikitin EA, Shestov SA, Matveev VA Gyroscopic systems, part III. Elements of gyroscopic devices. - M .: Higher school, 1972, p.260), still remaining the source of an unacceptably large measurement error with a float device.

Задачей изобретения по патенту №2149357 является дальнейшее уменьшение вредного момента трения в центрирующих опорах поплавкового подвеса ЧЭ. Для решения поставленной задачи в известном способе центрирования ЧЭ, заключающемся в гидростатической разгрузке опор трения скольжения ЧЭ и создании относительного перемещения контактирующих друг с другом элементов опор, периодически устраняют механический контакт элементов опор для полного освобождения ЧЭ от их воздействия, при этом центрирование ЧЭ осуществляется за счет демпфирования его движения жидкостью, а затем восстанавливают механический контакт в опорах и возвращением элементов опор к исходному положению восстанавливают сцентрированное положение ЧЭ. В результате устранения механического контакта в опорах и тем самым освобождения ЧЭ от их воздействия момент трения на оси подвеса исчезает. При этом в течение определенного времени сохраняется достаточно точное центрирование ЧЭ благодаря большому демпфированию поддерживающей жидкостью его движения относительно корпуса прибора. Однако с течением времени погрешность центрирования освобожденного ЧЭ нарастает. Поэтому периодически восстанавливают механический контакт в опорах и тем самым их действие на ЧЭ на время, достаточное для возвращения опор (и вместе с ними ЧЭ) к исходному положению, предшествовавшему освобождению ЧЭ. Фактически чередование освобожденного состояния ЧЭ и восстановления его сцентрированного положения представляет собой непрерывный периодический процесс, осуществляемый на протяжении всей работы прибора. При этом за счет того, что часть времени механический контакт в опорах полностью отсутствует, происходит резкое уменьшение вредного момента трения на оси подвеса ЧЭ. Недостатком прототипа является отсутствие технических средств устранения малых по величине поворотов поплавка вокруг оси чувствительности в пределах радиальных зазоров опор выходной оси гироблока. Причина этих поворотов - это неизбежное вращение прибора в составе блока датчиков угловой скорости в составе бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) вокруг не только оси чувствительности, а и вокруг оси собственного вращения и вокруг выходной оси. Это явление порождает возникновение также входных гироскопических моментов, обусловленных вращением гироблока вокруг не только выходной оси, а относительно оси чувствительности и оси собственного вращения. В результате появления этих гироскопических моментов возникают повороты поплавка на малые углы в пределах радиальных зазоров опор выходной оси, что, кроме сухого трения, приводит к возникновению кинематического дрейфа прецизионного гироблока. Для того чтобы исключить возникновение моментов сухого трения в опорах выходной оси и уменьшить или устремить к нулю погрешности гироблоков, обусловленные кинематическим дрейфом, при поворотах поплавка необходимо либо еще больше ограничить эти малые повороты, либо полностью традиционным способом введения обратных связей (следящих систем) скомпенсировать формируемые угловыми скоростями гироскопические моменты. Для ограничения величин поворотов предлагается упрощенный вариант технического решения с двумя парами постоянных магнитов с одинаковыми полюсами, расположенными друг против друга. Этот вариант применим, в первую очередь, для гироблоков с узким диапазоном измерения входных величин угловых скоростей. А для полной компенсации входных гироскопических моментов предлагается реализация дополнительной следящей системы по типу обратной связи («электрической пружины») в датчике угловой скорости по оси, поворот относительно которой нежелателен. Такое техническое решение применимо для практически любых входных угловых воздействий, действующих на гироблоки БИНС. Нужно лишь произвести необходимые инженерные расчеты для установления равенства ожидаемых входных гироскопических и формирующихся электрическим путем компенсирующих их моментов датчиков моментов. Следует отметить, что токи дополнительно введенного датчика момента естественно будут содержать информацию о не измеряемой в «классическом понимании» данным гироблоком составляющей вектора входной угловой скорости (вокруг выходной оси). Т.е. одним гироблоком можно измерить даже не одну, а две составляющие угловой скорости!The objective of the invention according to patent No. 2149357 is to further reduce the harmful moment of friction in the centering supports of the float suspension of the SE. To solve the problem in the known method of centering the SE, which consists in hydrostatically unloading the friction bearings of the SE and creating the relative movement of the contacting elements of the supports, periodically eliminate the mechanical contact of the elements of the supports to completely free the SE from their impact, while centering the SE is carried out due to damping its movement with liquid, and then restore mechanical contact in the supports and returning the support elements to their original position restores ie centered position of the SE. As a result of eliminating the mechanical contact in the bearings and thereby freeing the SE from their influence, the friction moment on the suspension axis disappears. At the same time, a fairly accurate centering of the SE is maintained for a certain time due to the large damping of its movement relative to the device body with the support fluid. However, over time, the centering error of the freed SE increases. Therefore, the mechanical contact in the supports is periodically restored, and thereby their effect on the FE for a time sufficient to return the supports (and with them the FE) to the initial position, preceding the release of the CE. In fact, the alternation of the liberated state of the SE and the restoration of its centered position is a continuous periodic process carried out throughout the operation of the device. Moreover, due to the fact that part of the time there is no mechanical contact in the bearings, there is a sharp decrease in the harmful moment of friction on the suspension axis of the SE. The disadvantage of the prototype is the lack of technical means to eliminate small-sized turns of the float around the axis of sensitivity within the radial clearances of the supports of the output axis of the gyro block. The reason for these turns is the inevitable rotation of the device as part of the block of angular velocity sensors as part of the strapdown inertial navigation system (SINS) around not only the sensitivity axis, but also around the axis of proper rotation and around the output axis. This phenomenon also gives rise to input gyroscopic moments caused by the rotation of the gyro block around not only the output axis, but relative to the sensitivity axis and the axis of proper rotation. As a result of the appearance of these gyroscopic moments, the float turns at small angles within the radial clearances of the supports of the output axis, which, in addition to dry friction, leads to the appearance of a kinematic drift of the precision gyro block. In order to exclude the occurrence of dry friction moments in the bearings of the output axis and to reduce or tend to zero the errors of the gyro blocks caused by the kinematic drift, during the turns of the float it is necessary either to limit these small turns even more, or to compensate for the formed feedbacks (tracking systems) in a completely traditional way angular velocities gyroscopic moments. To limit the values of turns, a simplified version of the technical solution with two pairs of permanent magnets with the same poles located opposite each other is proposed. This option is applicable, first of all, for gyro blocks with a narrow range of measurement of input angular velocity values. And for full compensation of input gyroscopic moments, it is proposed to implement an additional servo system according to the type of feedback (“electric spring”) in the angular velocity sensor along the axis, rotation about which is undesirable. Such a technical solution is applicable to almost any input angular influences acting on SINS gyro blocks. It is only necessary to make the necessary engineering calculations to establish the equality of the expected input gyroscopic and electrically generated moments of the moment sensors that compensate them. It should be noted that the currents of the additionally introduced torque sensor will naturally contain information about the component of the input angular velocity vector (around the output axis) that is not measured in the “classical sense” by the gyro block. Those. one gyro block can measure not even one, but two components of the angular velocity!

Задача технического решения - повышение точности поплавковых двухстепенных гироскопов за счет минимизации дрейфа, обусловленного возникновением механического контакта при поворотах поплавка в жидкости относительно оси чувствительности и кинематического дрейфа, обусловленного вращением гироблока относительно оси собственного вращения.The task of the technical solution is to increase the accuracy of two-stage float gyroscopes by minimizing the drift caused by the occurrence of mechanical contact when the float rotates in the liquid relative to the sensitivity axis and the kinematic drift caused by the rotation of the gyro block relative to the axis of proper rotation.

ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ РЕШЕНИЯ:FIRST SOLUTION OPTION:

Решение задачи подвеса чувствительного элемента поплавкового прибора, заключающегося в гидростатической разгрузке опор трения скольжения чувствительного элемента и формировании относительного перемещения контактирующих друг с другом элементов опор, имеет особенность, такую что устанавливают друг против друга на поплавке и на корпусе гироблока экранированные магниты с одноименными полюсами, в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, при действии входной угловой скорости относительно всех осей гироблока допускают малые угловые повороты поплавка в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, которые ограничивают моментами сил взаимодействия одинаковых полюсов магнитов, установленных друг против друга на корпусе гироблока и поплавка, при уменьшении или обнулении входных угловых скоростей поплавок возвращают в исходное положение, минимизируют кинематический дрейф гироблока путем уменьшения (сведения к минимуму) отклонения поплавка от исходного положения вокруг выходной оси посредством выбора максимально возможной жесткости «электрической пружины», обеспечивающей заданный показатель колебательности, и минимального кинетического момента, обеспечивающего заданный масштабный коэффициент Км и диапазон измерения входной угловой скорости ωвх из соотношенияThe solution to the problem of suspending the sensing element of the float device, which consists in hydrostatically unloading the sliding friction bearings of the sensing element and forming the relative displacement of the supporting elements contacting each other, has a feature such that shielded magnets with the same poles are mounted against each other on the float and on the gyro block body, the plane perpendicular to the axis of sensitivity, under the action of the input angular velocity relative to all the axes of the gyro block allow small The horizontal turns of the float in a plane perpendicular to the axis of sensitivity, which limit the moments of interaction forces of the same magnet poles, mounted opposite each other on the gyro block and the float body, when the input angular velocities are reduced or zero, the float is returned to its original position, minimize the kinematic drift of the gyro block by decreasing (information to a minimum) deviations of the float from its initial position around the output axis by selecting the maximum possible stiffness of the "electric spring of the other, ”providing a given indicator of oscillation, and the minimum kinetic moment, providing a given scale factor Km and the measuring range of the input angular velocity ωin from the relation

Н=Io Кдм Т/Км, Кдм Io≥Н ωвх,N = Io Kdm T / Km, Kdm Io≥N ωin,

где Io - максимальный ток «электрической пружины» в обмотке управления датчика момента, формирующего момент относительно выходной оси гироблока, Кдм - крутизна обмотки управления датчика момента, Т - период квантования тока в его обмотке управления.where Io is the maximum current of the "electric spring" in the control coil of the torque sensor, which forms the moment relative to the output axis of the gyro unit, Kdm is the steepness of the control coil of the torque sensor, T is the current quantization period in its control winding.

Задача решается при помощи поплавкового прибора, содержащего заполненный жидкостью герметичный корпус, в котором на опорах трения скольжения, состоящих из подшипников и цапф, установлен чувствительный элемент-поплавок, имеет особенность, такую что на торцевых частях корпуса прибора и поплавка друг против друга закрепляется пара однополюсных экранированных магнитов, причем эту магнитную систему устанавливают симметрично в торцевых частях прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности гироблока.The problem is solved with the help of a float device containing a sealed housing filled with liquid, in which a sensing element-float is mounted on sliding friction bearings, consisting of bearings and trunnions, has a feature such that a pair of unipolar is fixed to each other at the end parts of the device and the float shielded magnets, and this magnetic system is installed symmetrically in the end parts of the device in a plane perpendicular to the sensitivity axis of the gyroblock.

ВТОРОЙ ВАРИАНТ РЕШЕНИЯ:SECOND OPTION SOLUTIONS:

Решение задачи подвеса чувствительного элемента поплавкового прибора, заключающегося в гидростатической разгрузке опор трения скольжения чувствительного элемента и создании относительного перемещения контактирующих друг с другом элементов опор, имеет особенность, такую что устанавливают на торцевых частях корпуса гироблока по паре экранированных магнитов, а на торцевых частях поплавка по паре обмоток ротора датчиков момента с направлением активных витков в поле магнитов поперек образующей, при действии входной угловой скорости формируют моменты электрическим путем не только вокруг выходной оси, а и вокруг оси чувствительности, причем взаимодействующие элементы датчика момента, установленные в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности препятствуют разворотам поплавка вокруг нее, при этом для определения направления и величины формируемых моментов на торцевых частях поплавка и корпуса прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, относительно которой осуществляется дополнительное формирование компенсационных моментов, устанавливают датчики углов, соединяют их через усилители обратных связей с соответствующими парами обмоток датчиков момента, при действии входной угловой скорости относительно всех осей гироблока допускают угловые повороты поплавка относительно оси чувствительности, определяют их и формируют, ограничивающие эти повороты моменты электрическим путем за счет компенсации входных гироскопических моментов, действующих вокруг оси чувствительности, моментами взаимодействия введенных магнитов корпуса и дополнительных обмоток датчиков момента, закрепленных в торцевых частях поплавка, при уменьшении или обнулении входных угловых скоростей поплавок возвращают в исходное положение путем разворота его посредством пар обмоток дополнительно введенного датчика момента, минимизируют кинематический дрейф гироблока путем уменьшения отклонения поплавка от исходного положения вокруг выходной оси посредством выбора максимально возможной жесткости «электрической пружины», обеспечивающей заданный показатель колебательности, и минимального кинетического момента, обеспечивающего заданный масштабный коэффициент Км и диапазон измерения входной угловой скорости ωвх из соотношения Н=Io Кдм Т/Км, Кдм Io≥Н ωвх, где Io - максимальный ток «электрической пружины» в обмотке управления датчика момента, формирующего момент относительно выходной оси гироблока, Кдм - крутизна обмотки управления датчика момента, Т - период квантования тока в обмотке управления датчика момента.The solution to the problem of suspending the sensing element of the float device, which consists in hydrostatically unloading the sliding friction bearings of the sensing element and creating the relative displacement of the contacting elements of the supports, has a feature such that it is installed on the end parts of the gyro block body through a pair of shielded magnets, and on the end parts of the float by a pair of windings of the rotor of the torque sensors with the direction of the active turns in the field of magnets across the generatrix, under the action of the input angular velocity The moments are electrically electrified not only around the output axis, but also around the sensitivity axis, and the interacting elements of the torque sensor installed in a plane perpendicular to the sensitivity axis prevent the float from turning around it, while to determine the direction and magnitude of the generated moments on the end parts of the float and body instrument in a plane perpendicular to the axis of sensitivity, relative to which the additional formation of compensation moments, is set d angle sensors, connect them through feedback amplifiers with the corresponding pairs of windings of moment sensors, when the input angular velocity is relative to all the gyroblock axes, they allow angular rotations of the float relative to the sensitivity axis, determine them and form, limiting these rotations moments electrically by compensating input gyroscopic moments acting around the axis of sensitivity, by the moments of interaction of the introduced magnets of the housing and additional windings of the torque sensors, fix data at the end parts of the float, when the input angular velocities are reduced or zeroed, the float is returned to its original position by turning it through pairs of windings of an additionally inserted torque sensor, the gyro block kinematic drift is minimized by reducing the float deviation from the initial position around the output axis by choosing the maximum possible electric stiffness springs ”, providing a given indicator of oscillation, and the minimum kinetic moment, providing a given m the coefficient Km and the measuring range of the input angular velocity ωin from the relation H = Io Kdm T / Km, Kdm Io≥N ωin, where Io is the maximum current of the "electric spring" in the control coil of the torque sensor, which forms the moment relative to the output axis of the gyro unit, Kdm - the slope of the control coil of the torque sensor, T is the period of quantization of current in the control coil of the torque sensor.

Задача решается так, что поплавковый прибор, содержащий заполненный жидкостью герметичный корпус, в котором на опорах трения скольжения, состоящих из подшипников и цапф, установлен чувствительный элемент, имеет особенность, такую что на торцевых частях корпуса прибора закрепляют по паре однополюсных экранированных магнитов, а напротив них на поплавке размещают обмотки датчиков момента с направлением активных витков в поле магнитов поперек образующей поплавка, причем эти магнитные системы устанавливают симметрично в торцевых частях прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности гироблока, причем дополнительно на поплавке и корпусе прибора устанавливаются элементы датчика угла, выходы которого соединены через усилитель обратной связи, содержащий фазочувствительный усилитель и трехпозиционное устройство, со входами пары контуров формирования тока в обмотках датчика момента, при этом эти контуры состоят из параллельно соединенных обмоток датчиков моментов, подключенных через коммутатор к источнику - стабилизатору тока, а управляемые входы коммутаторов каждого из контуров формирования тока в обмотках датчика момента подключены к одному из выходов порогового устройства.The problem is solved in such a way that a float device containing a liquid-filled sealed housing in which a sensitive element is mounted on sliding friction bearings, consisting of bearings and trunnions, has a feature such that a pair of unipolar shielded magnets are fixed to the end parts of the device body, but vice versa they are placed on the float coil of torque sensors with the direction of the active turns in the field of magnets across the generatrix of the float, and these magnetic systems are installed symmetrically in the end parts of the device in a plane perpendicular to the sensitivity axis of the gyroblock, and additionally, an angle sensor elements are installed on the float and the device body, the outputs of which are connected through a feedback amplifier containing a phase-sensitive amplifier and a three-position device, with inputs of a pair of current generation loops in the torque sensor windings, while the circuits consist of parallel connected windings of torque sensors connected through a switch to a source - current stabilizer, and the controlled inputs of the switch each circuit forming the current in the windings of the torque sensor connected to one of the outputs of the threshold device.

ТРЕТИЙ ВАРИАНТ РЕШЕНИЯ - РАЗВИТИЕ ВТОРОГОTHIRD DECISION OPTION - DEVELOPMENT OF THE SECOND

Способ подвеса чувствительного элемента поплавкового прибора, заключающийся в гидростатической разгрузке опор трения скольжения чувствительного элемента и создании относительного перемещения контактирующих друг с другом элементов опор, имеет особенность, такую что устанавливают на торцевых частях корпуса гироблока по паре экранированных магнитов, а на торцевых частях поплавка по паре обмоток ротора датчиков момента с направлением активных витков поперек образующей, при действии входной угловой скорости формируют моменты электрическим путем не только вокруг выходной оси, а и вокруг оси чувствительности, причем взаимодействующие элементы датчика момента, установленные в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, препятствуют разворотам поплавка вокруг нее, при этом для определения направления и величины формируемых моментов на торцевых частях поплавка и корпуса прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, относительно которой осуществляется дополнительное формирование компенсационных моментов, устанавливают датчик угла, соединяют его через усилители обратных связей с обмотками соответствующих датчиков момента, при действии входной угловой скорости относительно всех осей гироблока допускают угловые повороты поплавка относительно оси, вокруг которой повороты должны отсутствовать, определяют их и формируют, ограничивающие эти повороты моменты электрическим путем за счет компенсации входных гироскопических моментов моментами взаимодействия введенных магнитов корпуса и дополнительных обмоток датчиков момента, закрепленных в торцевых частях поплавка, при уменьшении или обнулении входных угловых скоростей поплавок возвращают в исходное положение путем разворота его посредством введенных датчиков момента, при этом по величине тока в обмотках дополнительно введенного датчика момента судят об угловых скоростях относительно выходной оси гироблока.The method of suspension of the sensing element of the float device, which consists in hydrostatically unloading the sliding friction bearings of the sensing element and creating the relative displacement of the contacting elements of the supports, has a feature such that it is mounted on the end parts of the gyro block body along a pair of shielded magnets, and on the end parts of the float a pair the rotor windings of the moment sensors with the direction of the active turns across the generatrix, under the action of the input angular velocity, electric moments are generated In a separate way, not only around the output axis, but also around the sensitivity axis, and the interacting elements of the torque sensor, installed in a plane perpendicular to the sensitivity axis, prevent the float from turning around it, and to determine the direction and magnitude of the generated moments on the end parts of the float and the device body in a plane perpendicular to the axis of sensitivity, relative to which the additional formation of compensation moments is carried out, an angle sensor is installed, connected through feedback amplifiers with the windings of the corresponding moment sensors, under the action of the input angular velocity relative to all axes of the gyro block, angular rotations of the float are allowed relative to the axis around which rotations should be absent, they are determined and formed, limiting these rotations by moments electrically due to compensation of the input gyroscopic moments by the moments the interaction of the introduced magnets of the body and additional windings of the torque sensors fixed in the end parts of the float, when reduced or zeroing the input angular velocities, the float is returned to its original position by turning it through the introduced torque sensors, while the magnitude of the current in the windings of the additionally introduced torque sensor is used to judge the angular velocities relative to the output axis of the gyro block.

По величине тока в дополнительно введенных датчиках момента судят об угловых скоростях относительно выходной оси и оси собственного вращения гироблока так, что ток датчика момента преобразуют в дискретную форму посредством преобразователя ток - цифровой код с интегрирующей емкостью или посредством преобразования его контуром импульсной обратной связи, при этом усилитель обратной связи выполняют в виде последовательно соединенных фазочувствительного выпрямителя, порогового устройства и коммутатора, включенного в цепь формирования токов стабилизатора в торцевых обмотках датчика момента.The magnitude of the current in the additionally introduced torque sensors judges the angular velocities relative to the output axis and the axis of proper rotation of the gyro block so that the current of the torque sensor is converted into a discrete form using a current-to-digital code converter with an integrating capacitance or by converting it with a pulse feedback loop, feedback amplifier is performed in the form of series-connected phase-sensitive rectifier, threshold device and switch included in the formation circuit shackles stabilizer in end torquer windings.

Новизна. Предложено осуществлять ограничение и компенсацию угла поворота поплавка относительно оси чувствительности гироблока, а также минимизировать кинематическую составляющую скорости его дрейфа путем оптимизации выбора некоторых основных его параметров. Предложено измерять составляющую угловой скорости гироблока, действующую относительно его выходной оси.Novelty. It is proposed to limit and compensate the angle of rotation of the float relative to the sensitivity axis of the gyro block, as well as minimize the kinematic component of its drift speed by optimizing the selection of some of its main parameters. It is proposed to measure the component of the angular velocity of the gyro block, acting relative to its output axis.

Фиг.1 Конструктивная схема поплавкового гироскопов упрощенного 1 варианта исполнения предложенного способа. Фиг.2 - вариант №2 реализации способа со схемой компенсации и минимизации поворота вокруг оси чувствительности поплавка посредством дополнительной «электрической пружины». Здесь обозначено 1 - корпус прибора, 2 - цилиндрический поплавок; 3 - радиальный зазор, заполненный вязкой несжимаемой жидкостью; 4 - магниты корпуса прибора; 5а и 5б - обмотки дополнительно введенного датчика момента; 6 - статор датчика угла; 7 - сумматор (Сум) сигналов с датчика угла; 8 - фазочувствительный выпрямитель; 9 - пороговое устройство; 10 - коммутатор К1 и K2; 11 - стабилизатор тока (СТ1 и СТ2); Р11, Р12, Р21, Р22 - регулировочные резисторы; Г11, Г12, Г21, Г22 - пары сил, разворачивающих поплавок вокруг оси чувствительности; Н - кинетический момент гироскопа; α - угол отклонения поплавка относительно выходной оси; ωх, ωy, ωz - проекции входной угловой скорости на оси, связанные с корпусом прибора; Мгх(Ох), Mrz (Oz) - гироскопические моменты, формирующиеся входными угловыми воздействиями и Mrz1(Oz) - момент, формирующий кинематическую его погрешность гироскопа. На обмотках 5а и 5б точками обозначено направление тока перпендикулярно рисунку «на нас», а крестиками - «от нас». Отсюда получаем по правилу «левой руки» направление действия пар сил, разворачивающих поплавок или препятствующих его поворотам.Figure 1 A structural diagram of a float gyro simplified 1 embodiment of the proposed method. Figure 2 - option No. 2 of the implementation of the method with a compensation scheme and minimize rotation around the axis of sensitivity of the float through an additional "electric spring". Here 1 is indicated - the body of the device, 2 - a cylindrical float; 3 - radial clearance filled with a viscous incompressible fluid; 4 - magnets of the housing; 5a and 5b - windings of an additionally introduced torque sensor; 6 - stator of the angle sensor; 7 - adder (Sum) of signals from the angle sensor; 8 - phase-sensitive rectifier; 9 - threshold device; 10 - switch K1 and K2; 11 - current stabilizer (CT1 and CT2); P11, P12, P21, P22 - adjusting resistors; G11, G12, G21, G22 - pairs of forces deploying the float around the axis of sensitivity; H is the kinetic moment of the gyroscope; α is the angle of deviation of the float relative to the output axis; ωх, ωy, ωz - projections of the input angular velocity on the axis associated with the device body; Mgx (Oh), Mrz (Oz) are the gyroscopic moments formed by the input angular influences, and Mrz1 (Oz) is the moment that forms its kinematic error of the gyroscope. On windings 5a and 5b, the dots indicate the direction of the current perpendicular to the pattern “towards us”, and crosses - “from us”. From here we get, according to the “left hand” rule, the direction of action of the pairs of forces that deploy the float or prevent it from turning.

Обоснование технического решения. На фиг.1 помечены угловые скорости ωх, ωу, ωz и образующиеся ими гироскопические моменты Мгх, Мгу, Мгz и Мгz1. Измеряемым здесь является Мгz=ωх×Н, формируемый при измерении входной угловой скорости ωх. Он вызывает отклонение поплавка α вокруг выходной оси. В плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, формируется гироскопический момент: Мгx=ωz×H, a кинематическую погрешность формирует гироскопический момент Мгz1=ωy×H sinα, где α - угол отклонения поплавка вокруг выходной оси относительно корпуса прибора. При этом составляющая кинетического момента Н sinα также формирует дополнительный гироскопический момент Мгу и незначительно разворачивает поплавок вокруг оси собственного вращения так, что Мгу=ωz×H sinα≪Мгx, т.к. угол α не превышает 1 угловой минуты в точных гироблоках. Отсюда и вытекает решение задачи: ограничить отклонение поплавка в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, и минимизировать кинематическую погрешность, обусловленную гироскопическим моментом Мгz1=ωy×H sinα путем выбора малых величин кинетических моментов Н (порядка 50) в точных гироблоках для БИНС и обеспечить малость угла α→0 посредством использования максимально возможной величины жесткости «электрической пружины»вокруг выходной оси, обеспечивающей заданный показатель колебательности системы-гироблока с обратной связью, как элемента автоматики.Justification of a technical solution. In Fig. 1, the angular velocities ωx, ωy, ωz and the gyroscopic moments Mgx, Mgu, Mgz, and Mgz1 formed by them are marked. The measured here is Mgz = ωx × H, which is formed by measuring the input angular velocity ωx. It causes the float α to deviate around the output axis. In the plane perpendicular to the axis of sensitivity, a gyroscopic moment is formed: Mgx = ωz × H, and the kinematic error is formed by the gyroscopic moment Mgz1 = ωy × H sinα, where α is the angle of deviation of the float around the output axis relative to the device body. In this case, the component of the kinetic momentum Н sinα also forms an additional gyroscopic moment Mgu and slightly rotates the float around the axis of proper rotation so that Mgu = ωz × H sinα≪ Mgx, because the angle α does not exceed 1 arc minute in accurate gyroblocks. Hence the solution of the problem follows: to limit the deviation of the float in the plane perpendicular to the axis of sensitivity, and to minimize the kinematic error due to the gyroscopic moment Mgz1 = ωy × H sinα by choosing small values of the kinetic moments Н (of the order of 50) in exact gyroblocks for SINS and to ensure the smallness of the angle α → 0 by using the maximum possible value of the stiffness of the "electric spring" around the output axis, providing a given indicator of the oscillation of the gyro-block system with feedback, to as an element of automation.

«Способ подвеса чувствительного элемента поплавкового гироскопа» реализуется следующим образом (фиг.1, 2)"The method of suspension of the sensing element of the float gyroscope" is implemented as follows (figure 1, 2)

1 ВАРИАНТ РЕШЕНИЯ1 SOLUTION OPTION

Осуществляется гидростатическая разгрузка опор трения скольжения чувствительного элемента 2 и формирование относительного перемещения контактирующих друг с другом элементов опор.The hydrostatic unloading of the sliding friction bearings of the sensing element 2 is carried out and the relative movement of the supporting elements in contact with each other is formed.

Устанавливают друг против друга на поплавке 2 и на корпусе 1 гироблока экранированные магниты с одноименными полюсами в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности.Shielded magnets with the same poles in the plane perpendicular to the sensitivity axis are mounted against each other on the float 2 and on the housing 1 of the gyro block.

При действии входной угловой скорости относительно всех осей гироблока допускают малые угловые повороты поплавка 2 в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, которые ограничивают моментами сил взаимодействия одинаковых полюсов магнитов 4, установленных друг против друга на корпусе 1 гироблока и поплавка 2, при уменьшении или обнулении входных угловых скоростей поплавок 2 возвращают в исходное положение.Under the action of the input angular velocity relative to all axes of the gyro block, small angular rotations of the float 2 in the plane perpendicular to the axis of sensitivity are allowed, which limit the moments of interaction forces of the same poles of the magnets 4 mounted against each other on the housing 1 of the gyro block and the float 2, when reducing or zeroing the input angular speeds float 2 is returned to its original position.

Минимизируют кинематический дрейф гироблока путем уменьшения (сведения к минимуму) отклонения поплавка 2 от исходного положения вокруг выходной оси посредством выбора максимально возможной жесткости «электрической пружины» (8-11, 5а или 5б), обеспечивающей заданный показатель колебательности, и минимального кинетического момента, обеспечивающего заданный масштабный коэффициент Км и диапазон измерения входной угловой скорости ωвх из соотношения Н=Io Кдм Т/Км, Кдм Io≥Н ωвх, где Io - максимальный ток «электрической пружины» в обмотке управления датчика момента, формирующего момент относительно выходной оси гироблока, Кдм - крутизна обмотки управления датчика момента, Т - период квантования тока в обмотке управления датчика момента. Данный способ реализуется при помощи поплавкового прибора, содержащего заполненный жидкостью герметичный корпус 1, в котором на опорах трения скольжения, состоящих из подшипников и цапф, установлен чувствительный элемент - поплавок 2, имеет особенность, такую что на торцевых частях корпуса 1 прибора и поплавка 2 друг против друга закрепляется пара однополюсных экранированных магнитов 4, причем эту магнитную систему устанавливают симметрично в торцевых частях прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности гироблока.The kinematic drift of the gyro block is minimized by reducing (minimizing) the deviation of the float 2 from its initial position around the output axis by choosing the maximum possible stiffness of the "electric spring" (8-11, 5a, or 5b), which provides a given oscillation index, and the minimum kinetic moment, which ensures the specified scale factor Km and the measurement range of the input angular velocity ωin from the relation H = Io Kdm T / Km, Kdm Io≥H ωin, where Io is the maximum current of the "electric spring" in the winding is controlled I torquer forming moment about the output axis gyro unit, KDM - slope control winding torque sensor, T - sampling period in time the current sensor control winding. This method is implemented using a float device containing a sealed housing 1 filled with liquid, in which a sensing element, a float 2, is installed on sliding friction bearings, consisting of bearings and trunnions, has a feature such that on the end parts of the device body 1 and the float 2 are different a pair of unipolar shielded magnets 4 is fixed against each other, and this magnetic system is installed symmetrically in the end parts of the device in a plane perpendicular to the sensitivity axis of the gyro block.

2 ВАРИАНТOPTION 2

Осуществляют гидростатическую разгрузку опор трения скольжения чувствительного элемента 2 и создание относительного перемещения контактирующих друг с другом элементов опор.Hydrostatic unloading of the friction bearings of the sensitive element 2 is carried out and the relative movement of the supporting elements in contact with each other is created.

Устанавливают на торцевых частях корпуса 1 гироблока по паре экранированных магнитов 4, а на торцевых частях поплавка 2 по паре (5а и 5б) обмоток ротора датчиков момента с направлением активных витков в поле магнитов 4 поперек образующей цилиндрического поплавка.They are installed on the end parts of the gyro block case 1 by a pair of shielded magnets 4, and on the end parts of the float 2 by a pair (5a and 5b) of windings of the rotor of the torque sensors with the direction of the active turns in the field of magnets 4 across the generatrix of the cylindrical float.

При действии входной угловой скорости формируют моменты электрическим путем не только вокруг выходной оси, а и вокруг оси чувствительности, причем взаимодействующие элементы 4 и 5а-5б датчика момента, установленные в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, препятствуют разворотам поплавка 2 вокруг нее. При этом для определения направления и величины формируемых моментов на торцевых частях поплавка 2 и корпуса 1 прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, относительно которой осуществляется дополнительное формирование компенсационных моментов, устанавливают датчики углов 6-7, соединяют их через усилители обратных связей (8-11) с соответствующими парами обмоток 5а или 5б датчиков момента.Under the action of the input angular velocity, moments are generated electrically not only around the output axis, but also around the sensitivity axis, and the interacting elements 4 and 5a-5b of the torque sensor, installed in a plane perpendicular to the sensitivity axis, prevent the float 2 from turning around it. At the same time, to determine the direction and magnitude of the generated moments on the end parts of the float 2 and the housing 1 of the device in a plane perpendicular to the axis of sensitivity, relative to which the additional formation of compensation moments is carried out, angle sensors 6-7 are installed, they are connected through feedback amplifiers (8-11 ) with the corresponding pairs of windings 5a or 5b of the torque sensors.

При действии входной угловой скорости относительно всех осей гироблока допускают угловые повороты поплавка 2 относительно оси чувствительности, определяют их и формируют ограничивающие эти повороты моменты электрическим путем за счет компенсации входных гироскопических моментов, действующих вокруг оси чувствительности, моментами взаимодействия введенных магнитов 4 корпуса 1 и дополнительных обмоток 5а или 5б датчиков момента, закрепленных в торцевых частях поплавка 2, при уменьшении или обнулении входных угловых скоростей поплавок 2 возвращают в исходное положение путем разворота его посредством пар обмоток 5а или 5б дополнительно введенного датчика момента. Минимизируют кинематический дрейф гироблока путем уменьшения отклонения поплавка 2 от исходного положения вокруг выходной оси посредством выбора максимально возможной жесткости «электрической пружины» (8-11), обеспечивающей заданный показатель колебательности, и минимального кинетического момента, обеспечивающего заданный масштабный коэффициент Км и диапазон измерения входной угловой скорости ωвх из соотношения Н=Io Кдм Т/Км, Кдм Io≥Н ωвх, где Io - максимальный ток «электрической пружины» (8-11) в обмотке управления датчика момента, формирующего момент относительно выходной оси Z гироблока, Кдм - крутизна обмотки управления датчика момента, Т - период квантования тока в обмотке управления датчика момента.Under the action of the input angular velocity relative to all axes of the gyro block, angular rotations of the float 2 relative to the sensitivity axis are allowed, they are determined and the moments restricting these turns are formed electrically by compensating for the input gyroscopic moments acting around the sensitivity axis, the interaction moments of the introduced magnets 4 of the housing 1 and additional windings 5a or 5b of the torque sensors fixed in the end parts of the float 2, while reducing or zeroing the input angular velocities of the float 2 ozvraschayut to its original position by turning it by means of pairs of windings 5a or 5b is further inputted torque sensor. The kinematic drift of the gyro block is minimized by reducing the deviation of the float 2 from its initial position around the output axis by choosing the maximum possible stiffness of the “electric spring” (8-11), which provides a given oscillation index, and the minimum kinetic moment, which provides a given scale factor Km and input angular measuring range speed ωin from the relation N = Io Kdm T / Km, Kdm Io≥N ωin, where Io is the maximum current of the “electric spring” (8-11) in the control coil of the torque sensor, guide output torque about the Z axis gyro unit, KDM - slope control torquer winding T - sampling period in time the current sensor control winding.

Реализует способ поплавковый прибор (фиг.2), содержащий заполненный жидкостью герметичный корпус 1, в котором на опорах трения скольжения, состоящих из подшипников и цапф, установлен чувствительный элемент 2, имеет особенность, такую что на торцевых частях корпуса 1 прибора закрепляют по паре однополюсных экранированных магнитов 4, а напротив них на поплавке 2 размещают обмотки датчиков момента 5а или 5б с направлением активных витков в поле магнитов поперек образующей поплавка 2, причем эти магнитные системы устанавливают симметрично в торцевых частях прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности гироблока, причем дополнительно на поплавке 2 и корпусе прибора устанавливаются элементы датчика угла 6, выходы которого соединены через усилитель обратной связи, содержащий фазочувствительный усилитель 8 и трехпозиционное устройство 9, со входами пары контуров формирования тока в обмотках 5а или 5б датчика момента, при этом эти контура состоят из параллельно соединенных обмоток 5а и 5б датчиков моментов, подключенных через коммутатор 10 к источнику - стабилизатору тока 11, а управляемые входы коммутаторов 10 каждого из контуров формирования тока в обмотках 5а и 5б датчика момента подключены к одному из выходов порогового устройства 9.The method implements a float device (Fig. 2) containing a liquid-tight sealed housing 1, in which a sensitive element 2 is mounted on sliding friction bearings, consisting of bearings and pins, has a feature such that a pair of unipolar is fixed to the end parts of the housing 1 of the device shielded magnets 4, and opposite them on the float 2 place the windings of the moment sensors 5a or 5b with the direction of the active turns in the field of magnets across the generatrix of the float 2, and these magnetic systems are installed symmetrically in the end face on the left side of the device in a plane perpendicular to the sensitivity axis of the gyroblock, and additionally on the float 2 and the body of the device are installed elements of the angle sensor 6, the outputs of which are connected through a feedback amplifier containing a phase-sensitive amplifier 8 and a three-position device 9, with the inputs of a pair of current generation loops in the windings 5a or 5b of the torque sensor, while these circuits consist of parallel-connected windings of torque sensors 5a and 5b connected through a switch 10 to a source - current stabilizer 11, and the controlled inputs of the switches 10 of each of the current generation loops in the windings 5a and 5b of the torque sensor are connected to one of the outputs of the threshold device 9.

3 ВАРИАНТ:3 OPTION:

Осуществляется гидростатическая разгрузка опор трения скольжения чувствительного элемента 2 и формирование относительного перемещения контактирующих друг с другом элементов опор.The hydrostatic unloading of the sliding friction bearings of the sensing element 2 is carried out and the relative movement of the supporting elements in contact with each other is formed.

Устанавливают на торцевых частях корпуса 1 гироблока по паре экранированных магнитов 4, а на торцевых частях поплавка 2 по паре обмоток 5а или 5б ротора датчиков момента с направлением активных витков поперек образующей поплавка.They are installed on the end parts of the gyro block body 1 by a pair of shielded magnets 4, and on the end parts of the float 2 by a pair of windings 5a or 5b of the rotor of the torque sensors with the direction of the active turns across the generatrix of the float.

При действии входной угловой скорости формируют моменты электрическим путем не только вокруг выходной оси, а и вокруг оси чувствительности, причем взаимодействующие элементы 4 и 5а/5б датчика момента, установленные в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, препятствуют разворотам поплавка 2 вокруг нее, при этом для определения направления и величины формируемых моментов на торцевых частях поплавка 2 и корпуса 1 прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, относительно которой осуществляется дополнительное формирование компенсационных моментов, устанавливают датчик угла 6-7, соединяют его через усилители обратных связей (8-11) с обмотками 5а или 5б соответствующих датчиков момента.Under the action of the input angular velocity, moments are generated electrically not only around the output axis, but also around the sensitivity axis, and the interacting elements of the torque sensor 4 and 5a / 5b, mounted in a plane perpendicular to the sensitivity axis, prevent the float 2 from turning around it, while for determine the direction and magnitude of the generated moments on the end parts of the float 2 and the housing 1 of the device in a plane perpendicular to the axis of sensitivity, relative to which an additional form tion compensatory moments set angle sensor 6-7, connects through feedback amplifiers (8-11) with the windings 5a or 5b respective sensors moment.

При действии входной угловой скорости относительно всех осей гироблока допускают угловые повороты поплавка 2 относительно оси, вокруг которой повороты должны отсутствовать, определяют их и формируют ограничивающие эти повороты моменты электрическим путем за счет компенсации входных гироскопических моментов моментами взаимодействия введенных магнитов 4 корпуса и дополнительных обмоток 5а или 5б датчиков момента, закрепленных в торцевых частях поплавка 2. При уменьшении или обнулении входных угловых скоростей поплавок 2 возвращают в исходное положение путем разворота его посредством введенных (4-5а, 5б) датчиков момента, при этом по величине тока в обмотках дополнительно введенного датчика момента судят об угловых скоростях относительно выходной оси гироблока.Under the action of the input angular velocity relative to all axes of the gyro block, angular rotations of the float 2 are allowed relative to the axis around which there should be no rotations, they are determined and the moments limiting these rotations are formed electrically by compensating for the input gyroscopic moments by the moments of interaction of the introduced magnets 4 of the case and additional windings 5a or 5b torque sensors fixed in the end parts of the float 2. When reducing or zeroing the input angular velocities, the float 2 is returned to the starting position by turning it by means of torque sensors introduced (4-5a, 5b), while the magnitude of the current in the windings of the additionally inserted torque sensor judges the angular velocities relative to the output axis of the gyro block.

По величине тока в дополнительно введенных датчиках момента судят об угловых скоростях относительно выходной оси и оси собственного вращения гироблока так, что ток датчика момента преобразуют в дискретную форму посредством преобразователя ток- цифровой код с интегрирующей емкостью или посредством преобразования его контуром импульсной обратной связи, при этом усилитель обратной связи выполняют в виде последовательно соединенных фазочувствительного выпрямителя 8, порогового устройства 9 и коммутатора 10, включенного в цепь формирования токов стабилизатора 11 в торцевых обмотках 5а или 5б датчика момента. Преобразователи тока датчиков момента на фиг.2 не показаны, т.к. являются стандартными и известными элементами гироскопических датчиков угловой скорости с дискретным выходом для БИНС.By the magnitude of the current in the additionally introduced moment sensors, angular velocities are judged with respect to the output axis and the axis of gyro unit proper rotation so that the current of the moment sensor is converted into a discrete form by means of a current-to-digital code converter with an integrating capacitance or by converting it by a pulse feedback loop feedback amplifier is performed in the form of series-connected phase-sensitive rectifier 8, threshold device 9 and switch 10 included in the circuit is formed ia currents of the stabilizer 11 in the end windings 5A or 5B of the torque sensor. The current transducers of the torque sensors in figure 2 are not shown, because are standard and well-known elements of gyroscopic angular velocity sensors with discrete output for SINS.

Технический результат - повышение точности поплавковых двухстепенных гироскопов за счет минимизации дрейфа, обусловленного поворотами поплавка вокруг оси чувствительности, и минимизация кинематического дрейфа, обусловленного вращением гироблока вокруг оси собственного вращения. Дополнительный технический результат - измерение угловых скоростей гироблоком не только вокруг оси чувствительности, а и вокруг выходной оси гироблока. Технический эффект - ограничение величин поворотов и минимизация их посредством формирования противодействующих моментов с использованием однополюсных магнитов, закрепленных друг против друга на корпусе прибора и поплавка, или компенсирующих моментов вновь введенных датчиков момента электрическим путем, а также оценка входных угловых воздействий вокруг выходной оси. Также технический эффект состоит в разработке рекомендаций по выбору параметров гироблока для БИНС, обеспечивающих минимум кинематической погрешности прибора из-за вращения его вокруг оси собственного вращения.EFFECT: increased accuracy of two-stage float gyroscopes due to minimization of drift due to rotations of the float around the sensitivity axis, and minimization of kinematic drift due to rotation of the gyro block around its own rotation axis. An additional technical result is the measurement of angular velocities by a gyro block not only around the sensitivity axis, but also around the output axis of the gyro block. EFFECT: limiting the magnitude of turns and minimizing them by forming opposing moments using single-pole magnets mounted against each other on the device and float body, or compensating moments of newly introduced torque sensors by electric means, as well as estimating input angular influences around the output axis. Also, the technical effect consists in the development of recommendations on the selection of the gyroblock parameters for SINS, ensuring a minimum kinematic error of the device due to its rotation around its own rotation axis.

Claims (6)

1. Способ подвеса чувствительного элемента поплавкового прибора, заключающийся в гидростатической разгрузке опор трения скольжения чувствительного элемента и формировании относительного перемещения контактирующих друг с другом элементов опор, отличающийся тем, что устанавливают друг против друга на поплавке и на корпусе гироблока экранированные магниты с одноименными полюсами в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, при действии входной угловой скорости относительно всех осей гироблока допускают малые угловые повороты поплавка в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, которые ограничивают моментами взаимодействия одинаковых полюсов магнитов, установленных друг против друга на корпусе гироблока и поплавка, при уменьшении или обнулении входных угловых скоростей поплавок возвращают в исходное положение, минимизируют кинематический дрейф гироблока путем уменьшения отклонения поплавка от исходного положения вокруг выходной оси посредством выбора максимально возможной жесткости "электрической пружины", обеспечивающей заданный показатель колебательности, и минимального кинетического момента, обеспечивающего заданный масштабный коэффициент Км и диапазон измерения входной угловой скорости ωвх из соотношения Н=Io Кдм Т/ Км, Кдм Io≥Н ωвх, где Io - максимальный ток "электрической пружины" в обмотке управления датчика момента, формирующего момент относительно выходной оси гироблока, Кдм - крутизна обмотки управления датчика момента, Т - период квантования тока в обмотке управления датчика момента.1. The method of suspension of the sensing element of the float device, which consists in hydrostatically unloading the sliding friction bearings of the sensing element and the formation of the relative displacement of the contacting elements of the supports, characterized in that they are mounted against each other on the float and on the gyro block body with shielded magnets with the same poles in the plane , perpendicular to the axis of sensitivity, under the action of the input angular velocity relative to all the axes of the gyro block allow small angular rotations float in a plane perpendicular to the axis of sensitivity, which limit the moments of interaction of the same poles of magnets mounted against each other on the body of the gyro block and the float, when the input angular velocities decrease or zero, the float is returned to its original position, minimize the kinematic drift of the gyro block by reducing the deviation of the float from its original position around the output axis by selecting the maximum possible stiffness of the "electric spring", providing a given indicator oscillation, and the minimum kinetic moment, providing a given scale factor Km and the measurement range of the input angular velocity ωin from the relation H = Io Kdm T / Km, Kdm Io≥H ωin, where Io is the maximum current of the "electric spring" in the control coil of the torque sensor, forming the moment relative to the output axis of the gyro block, Kdm is the steepness of the torque sensor control winding, T is the current quantization period in the torque sensor control winding. 2. Поплавковый прибор для осуществления способа по п.1, содержащий заполненный жидкостью герметичный корпус, в котором на опорах трения скольжения, состоящих из подшипников и цапф, установлен чувствительный элемент, отличающийся тем, что на торцевых частях корпуса прибора и поплавка друг против друга закрепляют пару однополюсных экранированных магнитов, причем эту магнитную систему устанавливают симметрично в торцевых частях прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности гироблока.2. The float device for implementing the method according to claim 1, comprising a sealed housing filled with liquid, in which a sensitive element is installed on sliding friction bearings, consisting of bearings and pins, characterized in that the ends of the device body and the float are fixed against each other a pair of unipolar shielded magnets, and this magnetic system is installed symmetrically in the end parts of the device in a plane perpendicular to the sensitivity axis of the gyroblock. 3. Способ подвеса чувствительного элемента поплавкового прибора, заключающийся в гидростатической разгрузке опор трения скольжения чувствительного элемента и формировании относительного перемещения контактирующих друг с другом элементов опор, отличающийся тем, что устанавливают на торцевых частях корпуса гироблока по паре экранированных магнитов, а на торцевых частях поплавка по паре обмоток ротора датчиков момента с направлением активных витков в поле магнитов поперек образующей, при действии входной угловой скорости формируют моменты электрическим путем не только вокруг выходной оси, а и вокруг оси чувствительности, причем взаимодействующие элементы датчика момента, установленные в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, препятствуют разворотам поплавка вокруг нее, при этом для определения направления и величины формируемых моментов на торцевых частях поплавка и корпуса прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, относительно который осуществляется дополнительное формирование компенсационных моментов, устанавливают датчики углов, соединяют их через усилители обратных связей с обмотками соответствующих пар обмоток датчиков момента, при действии входной угловой скорости относительно всех осей гироблока допускают угловые повороты поплавка относительно оси чувствительности, определяют их и формируют ограничивающие эти повороты моменты электрическим путем за счет компенсации входных гироскопических моментов, действующих вокруг оси чувствительности, моментами взаимодействия введенных магнитов корпуса и дополнительных обмоток датчиков момента, закрепленных в торцевых частях поплавка, при уменьшении или обнулении входных угловых скоростей поплавок возвращают в исходное положение путем разворота его посредством пар обмоток дополнительно введенного датчика момента, минимизируют кинематический дрейф гироблока путем уменьшения отклонения поплавка от исходного положения вокруг выходной оси посредством выбора максимально возможной жесткости "электрической пружины", обеспечивающей заданный показатель колебательности, и минимального кинетического момента, обеспечивающего заданный масштабный коэффициент Км и диапазон измерения входной угловой скорости ωвх из соотношения Н=Io Кдм Т/Км, Кдм Io≥Н ωвх, где Io - максимальный ток "электрической пружины" в обмотке управления датчика момента, формирующего момент относительно выходной оси гироблока, Кдм - крутизна обмотки управления датчика момента, Т - период квантования тока в обмотке управления датчика момента.3. The method of suspension of the sensing element of the float device, which consists in hydrostatically unloading the sliding friction bearings of the sensitive element and the formation of the relative displacement of the contacting elements of the supports, characterized in that they are installed on the end parts of the gyro block body through a pair of shielded magnets, and on the end parts of the float by a pair of windings of the rotor of the torque sensors with the direction of the active turns in the field of magnets across the generatrix, under the action of the input angular velocity form coping electrically not only around the output axis, but also around the axis of sensitivity, and the interacting elements of the torque sensor, installed in a plane perpendicular to the axis of sensitivity, prevent the float from turning around it, while to determine the direction and magnitude of the generated moments on the end parts of the float and body angle gauges are installed in a plane perpendicular to the axis of sensitivity, relative to which additional formation of compensation moments is carried out s, connect them through feedback amplifiers with the windings of the corresponding pairs of windings of the moment sensors, under the action of the input angular velocity relative to all the gyroblock axes, they allow angular rotations of the float relative to the sensitivity axis, determine them and form limiting these turns moments electrically by compensating the input gyroscopic moments, acting around the axis of sensitivity, the moments of interaction of the introduced magnets of the housing and additional windings of torque sensors, fixed in the end parts of the float, when the input angular velocities are reduced or zeroed, the float is returned to its original position by turning it through pairs of windings of an additionally inserted torque sensor, the kinematic drift of the gyro block is minimized by reducing the deviation of the float from its original position around the output axis by selecting the maximum possible stiffness of the "electric spring ", providing a given indicator of oscillation, and the minimum kinetic moment, providing a given scale coefficient Km and the measuring range of the input angular velocity ωin from the relation H = Io Kdm T / Km, Kdm Io≥N ωin, where Io is the maximum current of the "electric spring" in the control coil of the torque sensor, which forms the moment relative to the output axis of the gyro unit, Kdm - the slope of the control coil of the torque sensor, T is the period of quantization of current in the control coil of the torque sensor. 4. Поплавковый прибор для осуществления способа по п.3, содержащий заполненный жидкостью герметичный корпус, в котором на опорах трения скольжения, состоящих из подшипников и цапф, установлен чувствительный элемент, отличающийся тем, что на торцевых частях корпуса прибора закрепляют по паре однополюсных экранированных магнитов, а напротив них на поплавке размещают обмотки датчиков момента с направлением активных витков в поле магнитов поперек образующей поплавка, причем эти магнитные системы устанавливают симметрично в торцевых частях прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности гироблока, причем дополнительно на поплавке и корпусе прибора устанавливаются элементы датчика угла, выходы которого соединены через сумматор, фазочувствительный усилитель и трехпозиционное пороговое устройство с входами пары контуров формирования тока в обмотках датчика момента, при этом эти контуры состоят из параллельно соединенных обмоток датчиков моментов, подключенных через коммутатор к источнику - стабилизатору тока, а управляемые входы коммутаторов каждого из контуров формирования тока в обмотках датчика момента подключены к одному из выходов порогового устройства.4. The float device for implementing the method according to claim 3, comprising a sealed housing filled with liquid, in which a sensitive element is mounted on sliding friction bearings, consisting of bearings and trunnions, characterized in that a pair of unipolar shielded magnets are fixed to the end parts of the housing of the device and, opposite them, on the float place windings of torque sensors with the direction of the active turns in the field of magnets across the generatrix of the float, and these magnetic systems are installed symmetrically in the end parts of the device in a plane perpendicular to the sensitivity axis of the gyroblock, and additionally on the float and the body of the device are installed elements of the angle sensor, the outputs of which are connected through an adder, a phase-sensitive amplifier and a three-position threshold device with inputs of a pair of current generating loops in the torque sensor windings, while these circuits consist of parallel connected windings of torque sensors connected through a switch to a source - current stabilizer, and the controlled inputs of the switches of each of the trench formation current in the torquer windings connected to one of the outputs of the threshold device. 5. Способ подвеса чувствительного элемента поплавкового прибора, заключающийся в гидростатической разгрузке опор трения скольжения чувствительного элемента и формировании относительного перемещения контактирующих друг с другом элементов опор, отличающийся тем, что устанавливают на торцевых частях корпуса гироблока по паре экранированных магнитов, а на торцевых частях поплавка по паре обмоток ротора датчиков момента с направлением активных витков поперек образующей, при действии входной угловой скорости формируют моменты электрическим путем не только вокруг выходной оси, а и вокруг оси чувствительности, причем взаимодействующие элементы датчика момента, установленные в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, препятствуют разворотам поплавка вокруг нее, при этом для определения направления и величины формируемых моментов на торцевых частях поплавка и корпуса прибора в плоскости, перпендикулярной оси чувствительности, относительно которой осуществляется дополнительное формирование компенсационных моментов, устанавливают датчик угла, соединяют его через усилители обратных связей с обмотками соответствующих датчиков момента, при действии входной угловой скорости относительно всех осей гироблока допускают угловые повороты поплавка относительно оси, вокруг которой повороты должны отсутствовать, определяют их и формируют ограничивающие эти повороты моменты электрическим путем за счет компенсации входных гироскопических моментов моментами взаимодействия введенных магнитов корпуса и дополнительных обмоток датчиков момента, закрепленных в торцевых частях поплавка, при уменьшении или обнулении входных угловых скоростей поплавок возвращают в исходное положение путем разворота его посредством введенных датчиков момента, при этом по величине тока в обмотках дополнительно введенного датчика момента судят об угловых скоростях относительно выходной оси гироблока.5. The method of suspension of the sensing element of the float device, which consists in hydrostatically unloading the sliding friction bearings of the sensing element and forming the relative displacement of the contacting elements of the supports, characterized in that they are mounted on the end parts of the gyro block body along a pair of shielded magnets, and on the end parts of the float on a pair of windings of the rotor of the torque sensors with the direction of the active turns across the generatrix, when the input angular velocity is applied, moments are generated not only around the output axis, but also around the sensitivity axis, moreover, the interacting elements of the torque sensor, installed in a plane perpendicular to the sensitivity axis, prevent the float from turning around it, and to determine the direction and magnitude of the generated moments on the end parts of the float and the device body in a plane perpendicular to the axis of sensitivity, relative to which the additional formation of compensation moments is carried out, an angle sensor is installed, connected Through feedback amplifiers with the windings of the corresponding moment sensors, under the action of the input angular velocity relative to all the gyroblock axes, angular rotations of the float are allowed relative to the axis around which the rotations should be absent, they are determined and the moments limiting these rotations are generated electrically by compensating the input gyroscopic moments with the interaction moments introduced magnets of the housing and additional windings of torque sensors fixed in the end parts of the float, while reducing or zeroing input angular velocity float is returned to the original position by turning it by the time the input sensors, the magnitude of current in the windings is further inputted torque sensor is judged on the angular velocities relative to the output axis gyro unit. 6. Способ подвеса чувствительного элемента поплавкового прибора по п.5, отличающийся тем, что по величине тока в дополнительно введенных датчиках момента судят об угловых скоростях относительно выходной оси гироблока так, что ток датчиков момента преобразуют в дискретную форму посредством преобразователя ток - цифровой код с интегрирующей емкостью или посредством преобразования его контуром импульсной обратной связи, при этом усилитель обратной связи выполняют в виде последовательно соединенных фазочувствительного выпрямителя, порогового устройства и коммутатора, включенного в цепь формирования токов стабилизатором в торцевых обмотках датчика момента.6. The method of suspension of the sensing element of the float device according to claim 5, characterized in that the angular velocities relative to the output axis of the gyro block are judged by the magnitude of the current in the additionally introduced torque sensors so that the current of the torque sensors is converted into a discrete form by means of a current-digital code converter with integrating capacity or by converting it to a pulse feedback loop, while the feedback amplifier is made in the form of series-connected phase-sensitive rectifier, the threshold a new device and a switch included in the current forming circuit by a stabilizer in the end windings of the torque sensor.
RU2005101587/28A 2005-01-24 2005-01-24 Method and device for suspending sensor RU2276326C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005101587/28A RU2276326C1 (en) 2005-01-24 2005-01-24 Method and device for suspending sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005101587/28A RU2276326C1 (en) 2005-01-24 2005-01-24 Method and device for suspending sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2276326C1 true RU2276326C1 (en) 2006-05-10

Family

ID=36657205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005101587/28A RU2276326C1 (en) 2005-01-24 2005-01-24 Method and device for suspending sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2276326C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2641018C1 (en) * 2017-04-19 2018-01-15 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Double-stepped float gyroscope

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НИКИТИН Е.А. и др. Гироскопические системы. Элементы гироскопических приборов, М., Высшая школа, 1988, с.209-210, 222. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2641018C1 (en) * 2017-04-19 2018-01-15 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Double-stepped float gyroscope

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Valliant The LaCoste & Romberg air/sea gravity meter: an overview
US8079258B1 (en) Gyroscope and pendulous gyroscopic accelerometer with adjustable scale factor, and gravity gradiometer using such
US3731537A (en) Gravity gradiometer
RU2716599C1 (en) Uniaxial horizontal power gyrostabilizer
US3474672A (en) Stabilized platform for gravimeter
RU2276326C1 (en) Method and device for suspending sensor
Shkel et al. Pedestrian inertial navigation with self-contained aiding
RU2719241C1 (en) Gyroscopic pendulum
US3805625A (en) Asymmetric gyroscope
US4123849A (en) Miniature north reference unit
RU2550592C1 (en) Stabiliser gyrocompass
US2855781A (en) Stable reference platform
RU2329467C1 (en) Inertial platform
US4240302A (en) Gyroscopic instrument
US2752793A (en) Gyroscopic apparatus
RU175218U1 (en) Three-component angular velocity meter based on a Kovalevskaya gyroscope with a spring suspension
US3122842A (en) Gyrocompass
RU2617136C1 (en) Gyrocompass system
RU2750027C1 (en) Uniaxial horizontal indicator gyrostabilizer
RU2787651C1 (en) A method for determining the drift of a gyrostabilized platform caused by torsional vibrations of the base of the device
RU77446U1 (en) MOVEMENT PARAMETERS
Fraden et al. Velocity and acceleration
Zhuravlev et al. Theoretical Background of Rationale for the Possibility of the Kovalevskaya Gyroscope Usage by a Three-Component Angular Velocity Meter
US3055223A (en) High-accuracy gyroscopic apparatus
Balloch Attitude Sensors for DP Systems