SE451764B - Gyroupphengningsanordning samt ringlasergyro innefattande upphengningsanordningen - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 451 764 2 En mer nära i tiden liggande känd teknik är att mon- Ü tera en vagnshjulslik torsionsled inuti en central öppning som är upptagen inuti kroppen till ett ringlasergyro. Även om en sådan anordning har sina fördelar så är det känt att led- materialets expansion medför störningar i gyroblocket och ban- längden vid temperaturförändringar. Dessutom kan den Vagns- hjulslika torsionsledutformningen sakna tillräckligt med mate- rial i gyroblocket för att behärska pilformig lutning beroen- de av termiska förändringar som medför fel i gyrots utsignal.

Redogörelse för uppfinningen Den föreliggande uppfinningen utnyttjar en enkel led som är fastlimmad i en cylindrisk kanal som går axiellt genom den centrala delen av gyrokroppen. Kontaktkrafterna mellan leden och kroppen antar ett förhållande där banlängden blir relativt invariabel trots expansion eller kontraktion hos leden i arbetstemperaturområdet. Torsionsleden enligt denföre- liggande uppfinningen omfattar ett flertal vinkelställt för- delade vingsektioner som uppvisar i huvudsak radiellt gående ,w slitsar för Ett flertal överbryggar att medge torsionsrörelse hos gyrot runt leden. åtskilda, varandra motstâende bågformade segment ett gap mellan vingsektionerna och den motställda ytan i kanalen och är fastlimmade pâ denna yta för fixering av leden. Genom lämplig förläggning av de varandra motstående segmenten av leden i kanalen hålles ledens termiska expan- sionseffekter minimala, varigenom distorsion förhindras i gyrokroppen och banlängdsförändringar med temperaturen. Genom att utnyttja en centralt monterad enkel led i stället för den dubbla, omgivande vagnshjulsled som beskrevs ovan undanröjes även fasthäftning och glidning inom arbetstemperaturområdet.

Dessutom möjliggör det kompakta utförandet av den föreliggande leden att tillräckligt material blir kvar i gyrokroppen, varigenom gyrots spets- eller vippningsstabilitet ökas. Samt- liga dessa fördelar relativt känd teknik föreligger samtidigt med fördelen av lägre kostnader för den enkla enhetens utform- ning enligt den föreliggande uppfinningen.

Föredragen utföringsform Ovan angivna ändamål med och fördelar hos den före- liggande uppfinningen kommer att förstås bättre, vid läsning 10 15 20 25 30 35 451 764 3 av nedan given beskrivning i samband med bifogade ritningar, där fig. 1 visar ett snitt genom ett känt ringlasergyro, fig. 2A visar en schematisk vy av en gyroupphängning där expanderande banlängd sker med temperaturökningar åskåd- liggörs, fig. 2B visar en schematisk vy av en gyroupphängning där krympande banlängd sker med temperaturminskningar åskåd- liggörs, fig. 2C visar en schematisk vy av en gyroupphängning där en huvudsakligen invariabel banlängd föreligger vid tem- peraturökningar eller minskningar, fig. 3 visar en planvy av det föreliggande ringlaser- gyrots torsionsled och fig. 4 visar en vertikalprojektion av torsionsleden.

För att bilda underlag för diskussionen av den före- liggande uppfinningen hänvisas till fig. 1, som illustrerar ett känt ringlasergyro, generellt betecknat med hänvisningen1.

Gyrot har en triangelformad glaskeramisk kropp 10. Rörformiga hålrumskanaler 6, 7, 8 bildar triangelformade sektioner som innehåller en gasblandning, såsom helium och neon. Större hål- rum 2, 3, 4 sammanbinder de triangelformade kanalerna för att bilda ett kontinuerligt hàlrum. En spegel 12 med hög reflexions- förmåga tillsluter det övre hörnet av gyrot medan en liknande spegel 13 tillsluter det nedre vänstra hörnet. En utgångs- spegel 14 tillsluter det nedre högra hörnet i gyrot. En halv- försilvrad spegel utgör en del av utgångsspegeln 14. Spegel- kombinationen 14 reflekterar ljus som infaller på densamma samtidigt som passage medges för ljus ut från gyrots nedre högra hörn.

En första anod 15 är monterad i gyrots kropp 10 och står i förbindelse med hålrumskanalen 6. En andra anod 16 är på liknande sätt monterad i gyrots kropp 10. En katod 17 är monterad i nedersidan av den triangulära glaskeramiska gyro- kroppen 10 och det föreligger en förbindelse mellan katoden och motsvarande hålrumskanal 8. Vid elektrisk aktivering av anod- och katodelektroderna uppträder förlasring av helium- neongasblandningen, varvid medurs- och motursstrålar uppträ- der inuti de med varandra hopkopplade hålrumskanalerna 6, 7,8. 10 15 20 25 30 35 451 764 4 En radiell torsionsgångled 18 är anordnad mellan en lagrings- stav 19 och gyrots kropp 10. På grund av normala oregelbunden- heter på speglarnas 12, 13, 14 ytor så kommer en stråle som infaller på en viss spegel icke att bli perfekt reflekterad mot närliggande hâlrumskanal. Snarare uppstår en viss bakåt- spridning, vilket medför att referensfrekvensen mellan de Q* J båda strålarna försvinner vid låga rotationshastigheter och motsvarande tröghetssignaler. Detta benämnes fastlåsnings- effekten och har studerats och beskrivits på senare tid i samband med känd teknik. Problemet har lösts genom att gyro- kroppen 10 har drivits med roterande svängningar (vibration).

Organen för âstadkommande av vibration innefattar konventio- nellt en piezoelektrisk aktiverare (ej visad) som är förbun- den med gångleden 18 och bringar kroppen 10 att oscillera med en viss vridningsvinkel vid dess naturliga mekaniska reso- nansfrekvens.

Vibrationen överlagrar gyrots aktuella rotation inom tröghetsområdet. Följaktligen är det nödvändigt att återvinna am data för tröghetsvridningen som är fria från vibration. Ett antal kända tekniska funktioner är avsedda för återvinning av tröghetsvridningsdata och detta utgör ej någon del av den föreliggande uppfinningen.

Kontaktpunkterna mellan en gångled och motstående yta på gyrots kropp är kritiska vid beaktande av banlängdsföränd- ringar på grund av temperaturvariationer. Med hänvisning till fig. 2A så framgår att tre åskådliggjorda kontaktpunkter a, b, c tillför deformationskrafter på gyrots kropp 1 så att speglarna 12, 13, 14 förskjuts utåt. Denna icke önskvärda effekt ökar när gångleden expanderar på grund av förhöjda arbetstemperaturer. Motsatsen skulle uppträda i fall med kon- traktion hos gângleden på grund av lägre arbetstemtemperaturer.

Fig. 2B illustrerar deformerande kraftöverföring genom gyrots block för det fall de tre kontaktpunkterna mellan gångleden och gyrots kropp är såsom visas med a, b och c. Såsom är uppenbart vid betraktande av fig. 2B har varje kraft a, b och c förskjutits ungefär 600 från motsvarande läge i fig. ZA. .ål 1:1 Resultatet av den i fig. 2B visade kraftfördelningen blir att speglarna 12, 13, 14 tvingas radiellt inåt på grund av 10 15 20 25 30 35 451 764 5 tendensen hos sidorna pä den triangelformade gyrokroppen att böjas utåt. Nettoresultatet blir att banlängden krymper när gângleden expanderar. Motsatsen inträffar i händelse att gångleden sammandrages som svar på sjunkande arbetstemperatu- rer. Fig. 2C illustrerar en situation där den centralt anord- nade gångleden har mera jämnt fördelade krafter i riktning från en expanderande gângled mot gyrots kropp. Den i fig. 2C visade kraftfördelningen resulterar i praktiskt taget inga förändringar av banlängden pà grund av expantion eller kon- traktion hos gângleden. Det är denna typ av kraftfördelning som förverkligas med den föreliggande uppfinningen, som nedan kommer att beskrivas mer i detalj.

Såsom framgår av fig. 3 och 4 är torsionsgångleden 20 enligt den föreliggande uppfinningen centralt anordnad inuti en axiellt utbildad cylindrisk kanal 22 centralt i ringlaser- gyrots kropp 1. Gângleden 20 kan anses att i huvudsak inne- fatta tre stjärtformade vingsektioner 24, 26, 28 som är ut- bildade i en cylinder. Dessa vingsektioner är symmetriska och Fä anordnade 1200 från varandra. För att överbrygga de varandra motstående ytorna hos två varandra närliggande vingsektioner har bågformiga segment 30, 32, 34 utformats i cylindern för att överbrygga gapet mellan kanalen 22 och gångledens ving- sektioner. För att åtskilja de varandra motstående ytora på vingsektionerna har tomma triangelformiga öppningar 36, 38, 40 anordnats.

Om man betraktar vingsektionen 28 så finner man ett ringformat urtag 41 i den cylindriska väggen på varje ving- sektion, så att ytor utformas på de övre och undre delarna av gångleden till att göra kontakt med kanalen 22. Huvudsak- ligen radiellt gående slitsar 44, 48 är utformade i vingsek- tionens material. Dessa slitsar är anordnade omedelbart in- nanför mellanrummet mellan vingsektionen och motsvarande öppning (40, 36). Utformningen av dessa slitsar inuti ving- sektionerna förstärker torsionsfjäderkarakteristiken hos gângleden under vibrering eller oscillering av gyrots kropp 1 relativt gångleden 20.

Vid en föredragen tillverkning av gångdelen utformas 48 av EDM-elektroder slitsarna 44, (ej visade) som passerar 10 15 20 25 30 451 764 6 genom vingsektionernas material i enlighet med konventionell teknik. Ett styrhâl 42 är utformat i vingsektionen, i när- heten av ett bågsegment 32, som medger korrekt placering av ett EDM-införingsverktyg. För att bibehålla en balanserad symmetri är ett andra hål 46 upptaget inom varje vingsektion.

Detta hål har ej någon annan funktion. Förstorade öppningar, såsom vid 50, är utbildade i den centrala delen av varje ving- sektion, så att gångleden kan infästas med fastgöringsdon på gyrots kammare (ej visad) på symmetriskt balanserat sätt.

Genom korrekt dimensionering och förläggning av kon- taktomràdena för bågsegmenten 30, 32, 34 relativt den centrala kanalen 22 uppnås den jämna kraftfördelningen som diskuterades i samband med fig. 2C. När detta förhållande tillgodosetts så kommer det att föreligga minimal banlängdsförändring som svar på expansion eller krympning av gångdelen på grund av för- ändringar i omgivningens temperatur.

Optimalt läge för gångdelen kan ernâs genom variering av vinkelläget ett stycke åt varje håll från det som visas i #4 fig. 3. När optimi- eller nolläget fastställts kommer en för- skjutning i en vinkelriktning att resultera i förlängning av banlängden som svar på gångdelens termiska expansion medan förskjutning av gångdelen i motsatt vinkelriktning från noll- läget kommer att resultera i krympning av banlängden som svar på termisk expansion hos gângleden.

Gångledsmaterialet bör inbegripa kännetecknen: elekt- riskt isolerande, ultraliten termisk expansion samt helium- impermeabilitet. I en föredragen utföringsform utgörs mate- rialet av /nvar.

Det bör inses att uppfinningen ej är begränsad till de exakta konstruktionsdetaljer som visas och beskrivs häri utan inbegriper modifieringar som är uppenbara för fackmannen på området.

:Iz z;

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 451 764 7 PATENTKRAV

1. Gyroupphängningsanordning uppvisande i huvudsak cy- lindrisk form och förlagd inuti en kanal (22) i gyrots kropp (1), k ä n n e t e c k n a d av att anordningen omfattar ett flertal symmetriskt åtskilda segment (30, 32, 34) som upptar en förutbestämd area för fast kontakt med kanalen (22).

2. Anordning enligt patentkravet 1, t e c k n a d k ä n n e - av ett flertal symmetriskt åtskilda sektioner (24, 26, 28) infästa på segmenten (30, 32, 34) och anordnade att sträcka sig axiellt inåt, varvid sektionerna har längs- gående slitsar (44, 48) för att medge oscillerande förskjut- ning av gyrot runt gângleden (20).

3. Anordning enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att gângleden (20) innefattar symmetriskt åtskilda öppningar (36, 38, 40) anordnade mellan varandra när- belägna sektioner (24, 26, 28) av gângleden och radiellt ut- gående från gângledens centrum. Eä

4. Anordning enligt patentkravet 1 eller 3, t e c k n a d k ä n n e - av öppningar (50) som utformats i sektionerna (24, 26, 28) för infästning av gângleden i gyrots kammare.

5. Ringlasergyro omfattande en i huvudsak triangelformad kropp (1), i vars centrum en axiell kanal (22) är utformad, k ä n n e t e c k n a t av en i huvudsak cylindrisk gångled (20) som är anordnad i kroppen (1) och innefattar ett flertal radiellt gående åtskilda vingsektioner (24, 26, 28) för infäst- ning vid gyrots kropp, slitsar (44, 48) upptagna i vingsektio- nerna för att medge oscillerande förskjutning av kroppen rela- tivt gângleden samt ett flertal bâgsegment (30, 32, 34), som vardera överbryggar mellanrummet mellan tvâ varandra närliggan- de vingsektioner och sträcker sig radiellt utåt från dessa för att göra kontakt med kanalen, varvid segmenten täcker förutbe- stämda kontaktareor med kanalen och är anordnade i en vald orientering relativt spetsarna på den triangelformade kroppen (1).

6. Gyro enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a t av att slitsarna (44. 48) sträcker sig i huvudsak radiellt till omedelbar närhet av vingsektionernas (24, 26, 28) radiellakænær. 451 764 8

7. Gyro enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k n a t av ett bågformat urtag (41) utbildat i en cylindrisk vägg av varje vingsektion (24, 26, 28) varigenom kanalkontaktareor erhålles vid motsatta ändar av gångleden (20). .zf