RU2495789C2 - Способ использования гироскопического момента для управления летательным аппаратом (транспортным средством) и устройство управления летательным аппаратом - Google Patents
Способ использования гироскопического момента для управления летательным аппаратом (транспортным средством) и устройство управления летательным аппаратом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2495789C2 RU2495789C2 RU2010152093/11A RU2010152093A RU2495789C2 RU 2495789 C2 RU2495789 C2 RU 2495789C2 RU 2010152093/11 A RU2010152093/11 A RU 2010152093/11A RU 2010152093 A RU2010152093 A RU 2010152093A RU 2495789 C2 RU2495789 C2 RU 2495789C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- gyroscope
- vehicle
- moment
- control device
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам стабилизации и ориентации и может быть использовано при конструировании гироскопов. Устройство управления летательным аппаратом (транспортным средством) содержит корпус, центральную ось со штангами, гироскопы с системами крепления к штангам. Система крепления содержит раму, систему крепления, наклона и поворота рамы, держатель гироскопа. Корпус и центральная ось закреплены через систему дополнительного момента. Изобретение позволяет уменьшить массу гироскопа и исключить необходимость проведения «разгрузки» гироскопа. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Способ использования гироскопического момента для управления летательным аппаратом (транспортным средством), т.е. изменения его ориентации в пространстве и/или его стабилизации, заключающийся в использовании гироскопа или нескольких, отличающийся отсутствием необходимости проводить «разгрузку» гироскопа («разгрузку» гиродина), возможностью применения гироскопов небольшой массы, быстрой смены направления поворота, а также экономией энергии и топлива.
Гироскопический момент уже имеет свое применение в устройствах ориентации и стабилизации космических аппаратов (гиродинах), но гиродины имеют большую массу и их нельзя разгонять быстрее нескольких сотен или максимум тысяч оборотов в минуту. Если внешние возмущения постоянно закручивают аппарат в одну и ту же сторону, то со временем маховик выходит на предельные обороты и его приходится «разгружать», включая двигатели ориентации.
Предлагаемый способ предназначен для применения на летательных аппаратах (транспортных средствах), преимущественно на космических аппаратах и дает возможность заменить реактивные двигатели ориентации и тяжелые гиродины электромеханическими устройствами, которые не будут требовать «разгрузки», обладающие высокой эффективностью и имеющие более высокий КПД.
Раскрытие изобретения
Гироскопический момент возникает, когда на ось гироскопа начинает действовать сила P, стремящаяся привести ее в движение, т.е. создающая вращающий момент относительно центра подвеса (фиг.1). Под действием этого вращающего момента возникают силы Кориолиса, поэтому конец A, оси AB гироскопа, будет отклоняться не в сторону действия силы P, как это было бы при невращающемся роторе, а в направлении, перпендикулярном к этой силе и в результате гироскоп начнет вращаться вокруг оси DE, притом не ускоренно, а с постоянной угловой скоростью.
Способ использования гироскопического момента для управления летательным аппаратом (транспортным средствам) показан на схеме сил и моментов (фиг.2). При действии на гироскоп момента Myzl в его правой и левой полуплоскостях возникают силы Кориолиса Fal и Fbl . Т.к. эти силы имеют равное значение и противоположное направление, то их действие создает момент Mxzl .
Для нейтрализации возникающего момента инерции при раскручивании гироскопа и его торможении, а также обратного действия при работе устройства создающего момент Myzl , в схеме (фиг.2) предусмотрен второй гироскоп, имеющий идентичные размеры и массу. Вектор вращения второго гироскопа (ω2) противоположен вектору вращения первого гироскопа (ω1). Векторы моментов Myz1 и Myz2 также имеют взаимопротивоположные направления и нейтрализуют обратные действия друг друга.
Соответственно действие момента Myz2 на другой гироскоп инициирует возникновение сил Кориолиса Fa2 и Fb2 , которые создают момент Mxz2 . Сумма моментов Mxz1 и Mxz2 дает момент Mxz, который вращает центральную ось устройства.
Таким образом, если центральную ось устройства (фиг.2) жестко соединить с каким-либо летательным аппаратом (транспортным средством), то под действием момента Mxz , он будет поворачиваться в направлении этого момента.
Осуществление изобретения
На схеме (фиг.3 и фиг.4) изображено устройство, которое позволяет технически осуществить способ использования гироскопического момента для управления летательным аппаратом (транспортным средством).
Устройство состоит из корпуса (1), в котором либо жестко, либо через подшипник (4) и систему дополнительного момента вращения (2) закреплена центральная ось (3). Система дополнительного момента вращения устанавливается для того, чтобы иметь возможность изменять угловую скорость поворота корпуса устройства и соединенного с ним летательного аппарата (транспортного средства). Центральная ось соединена со штангами (5), к каждой штанге присоединена система крепления гироскопа, состоящая из рамы (8) с системой ее крепления и поворота (10), гироскопа (7) и держателя его оси (9) с системой изменения угла ее наклона (6).
В процессе работы, устройство может быть подвержено разного рода неблагоприятным воздействиям (изменение величины нагрузки, трение частей механизма, толчки, удары и т.д.). В результате чего будет происходить изменение угла наклона гироскопа и появление вертикальной составляющей сил Кориолиса стремящейся повернуть его раму вокруг штанги. Для того чтобы «нейтрализовать» действие вертикального момента этих сил в схеме устройства предусмотрена система крепления и поворота рамы, которая осуществляет поворот рамы на 180°, при этом, система изменения угла наклона оси гироскопа поворачивает гироскоп на 180° соответственно.
На схеме позиций гироскопа (фиг.5) показана смена его положений в процессе работы (восемь позиций). Все гироскопы устройства (фиг.3 и фиг.4) синхронно проходят каждую позицию. Но поскольку, находясь в позициях (с) и (g) гироскопы не вращают центральную ось, т.к. силы Кориолиса расположены в вертикальной плоскости, то, для равномерности вращения центральной оси, необходимо, чтобы при работе устройства гироскопы систем крепления (R) и (Т), находились в позиции (а) или (е), тогда как гироскопы систем крепления (S) и (U) находятся в позиции (с) или (g).
Позиции а, b, с, d - первый полуцикл, после которого гироскоп снова встает в вертикальное положение (позиция е), позиции е, f, g, h - второй полуцикл, гироскоп возвращается изначальное вертикальное положение (позиция а) (фиг.5). Стрелками показаны силы и моменты, действующие на гироскоп при изменении угла его наклона.
Claims (2)
1. Способ управления летательным аппаратом (транспортным средством), т.е. изменения его ориентации в пространстве и/или его стабилизации, заключающийся в использовании гироскопического момента, создаваемого гироскопом или несколькими, отличающийся отсутствием необходимости проведения «разгрузки» гироскопов, а также применением гироскопов, имеющих небольшую массу относительно самого летательного аппарата (транспортного средства) в сравнении с другими системами ориентации и стабилизации, использующих гироскопический момент.
2. Устройство управления летательным аппаратом (транспортным средством), работа которого осуществляется с применением способа по п.1, состоящее из корпуса, в котором через систему дополнительного момента вращения закреплена центральная ось со штангами, к каждой штанге присоединена система крепления каждого гироскопа, состоящая из рамы с системой ее крепления и поворота, гироскопа и держателя его оси с системой изменения угла ее наклона.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010152093/11A RU2495789C2 (ru) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Способ использования гироскопического момента для управления летательным аппаратом (транспортным средством) и устройство управления летательным аппаратом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010152093/11A RU2495789C2 (ru) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Способ использования гироскопического момента для управления летательным аппаратом (транспортным средством) и устройство управления летательным аппаратом |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010152093A RU2010152093A (ru) | 2012-06-27 |
RU2495789C2 true RU2495789C2 (ru) | 2013-10-20 |
Family
ID=46681528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010152093/11A RU2495789C2 (ru) | 2010-12-20 | 2010-12-20 | Способ использования гироскопического момента для управления летательным аппаратом (транспортным средством) и устройство управления летательным аппаратом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2495789C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2679691C1 (ru) * | 2018-06-08 | 2019-02-12 | Сергей Владимирович Негодов | Система управления объектом в пространстве |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6729580B2 (en) * | 2001-04-05 | 2004-05-04 | Northrop Grumman Corporation | Method and system for directing an object using gyroscopes |
SU1839930A1 (ru) * | 1985-11-25 | 2006-06-20 | Государственное научно-производственное предприятие "Полюс" | Силовой трехстепенный гироскоп |
RU91160U1 (ru) * | 2009-09-07 | 2010-01-27 | Казанский государственный аграрный университет | Вибрационный гирокомпас |
US20100050854A1 (en) * | 2006-07-13 | 2010-03-04 | Mxp4 | Method and device for the automatic or semi-automatic composition of multimedia sequence |
-
2010
- 2010-12-20 RU RU2010152093/11A patent/RU2495789C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1839930A1 (ru) * | 1985-11-25 | 2006-06-20 | Государственное научно-производственное предприятие "Полюс" | Силовой трехстепенный гироскоп |
US6729580B2 (en) * | 2001-04-05 | 2004-05-04 | Northrop Grumman Corporation | Method and system for directing an object using gyroscopes |
US20100050854A1 (en) * | 2006-07-13 | 2010-03-04 | Mxp4 | Method and device for the automatic or semi-automatic composition of multimedia sequence |
RU91160U1 (ru) * | 2009-09-07 | 2010-01-27 | Казанский государственный аграрный университет | Вибрационный гирокомпас |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Арепьев А.Н. Проектирование легких пассажирских самолетов. - М.: Издательство МАИ, 2006, с.498-500. * |
Попов В.И. Системы ориентации и стабилизации космических аппаратов. Пассивные и комбинированные системы. - М.: Машиностроение, 1977, с.6-7. * |
Попов В.И. Системы ориентации и стабилизации космических аппаратов. Пассивные и комбинированные системы. - М.: Машиностроение, 1977, с.6-7. Арепьев А.Н. Проектирование легких пассажирских самолетов. - М.: Издательство МАИ, 2006, с.498-500. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2679691C1 (ru) * | 2018-06-08 | 2019-02-12 | Сергей Владимирович Негодов | Система управления объектом в пространстве |
WO2019235961A1 (ru) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | Alimov Kirill Alekseevich | Система управления объектом в пространстве |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010152093A (ru) | 2012-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6524100B2 (ja) | プラットフォーム安定化システム | |
US10805540B2 (en) | Quadcopter with pitched propeller configuration | |
JPS6117006B2 (ru) | ||
WO2011041503A2 (en) | Split flywheel assembly with attitude jitter minimization | |
US7152495B2 (en) | System and method for adaptive cancellation of disturbances | |
CN105259906B (zh) | 一种提高航天器姿态稳定度的装置及方法 | |
Noack et al. | Laboratory investigation of a fluid-dynamic actuator designed for CubeSats | |
US10005569B2 (en) | Triple flywheel assembly with attitude jitter minimization | |
RU2495789C2 (ru) | Способ использования гироскопического момента для управления летательным аппаратом (транспортным средством) и устройство управления летательным аппаратом | |
JP2004196289A (ja) | 大型の反射器の長い持続期間の展開における太陽タックモーメント保守のための方法および装置 | |
EP2390189B1 (en) | Methods and systems for reducing angular velocity using a gyroscope array | |
CN109445451A (zh) | 一种用于控制多平行控制力矩陀螺的平衡装置的方法 | |
CN113031668A (zh) | 一种非对称旋转扫描载荷所致干扰力矩估计方法和系统 | |
Tashreef et al. | Design of a crash-resistant PD-controlled quadcopter using coaxial propeller system | |
Aranovskiy et al. | Scissored pair control moment gyroscope inverted pendulum | |
Andrievsky et al. | Energy speed-gradient control of nonlinear satellite oscillations | |
Lewis | Stabilization, Steering, and Gimbal Technology as it relates to Cinematography | |
KR101654282B1 (ko) | 다중 모멘텀 휠 어셈블리를 적용한 제어 모멘트 자이로 | |
GB2209832A (en) | Gyroscopic propulsion and levitation | |
CN107463191B (zh) | 控制力矩陀螺仪系统及行驶装置 | |
WO2007084092A1 (en) | Method for producing a thrust force by coriolis forces , a 'gydroturbine ' device for carrying out said method and a transport means based on the 'hydroturbine device' | |
Peng et al. | Steering law for a cluster of magnetically suspended momentum wheels with vernier gimballing capability | |
JP5235790B2 (ja) | ジンバル制御装置 | |
KR101560808B1 (ko) | 자세 제어장치를 갖는 2륜 구동 차량의 플라이휠 | |
RU2594057C1 (ru) | Способ одноосной ориентации космического аппарата вытянутой формы |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130922 |