Двухступенчатый трехосный поплавковый гиростабилизатор

 

Изобретение относится к приборостро-- ению, может быть использовано при конструировании трехосных гиростабилизаторов гравиметрических устройств, а также инерциальных навигационных систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей гиростабилизатора за счет получения информации о градиентах силы тяжести при повышении динамической точности стабилизации. Устройство содержит сферический корпус 1, внутри которого взвешена в жидкости 2 первая сферическая гиростабилизированная платформа 3 с размещенными на ней гироскопами 4 и гидравлическими исполнительными элементами 5 системы стабилизации, гидронасосом 6, обеспечивающим функционирование гидравлических исполнительных элементов систем угловой стабилизации и центрирования первой гироплатформы, блок усилителей стабилизации, входы которого соединены с выходами датчиков углов прецессии гироскопов первой платформы,а выходы -с входами гидравлических исполнительных элементов 5 первой гироплат-: формы, и блок 16 слежения, входы которого

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 С 21./18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ.

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4 1, «вэ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4912056/22 (22) 15.02.91

: (46) 07.06.93, Бюл. М 21 (71) С.А.Черников и М.С.Морозов (56) Авторское свидетельство СССР

Ря 1683388, кл. G 01 С 21/18, 1989. (54) двухступенчАтый тРехосный пОплАВкОВ ый ГиРОстАБилизАтОР (57) Изобретение относится к приборостро. ению, может быть. использовано при конструировании трехосных гиростабилиэаторов . гравиметрических устройств, а также инерциальных навигационных систем. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей гиростабилиэатора за счет получения информации о градиентах силы тяжести при повышении динамической точ2 ности стабилизации. Устройство содержит сферический .корпус 1, внутри которого взвешена в жидкости 2 первая сферическая гиростабилиэированная платформа 3 с размещенными на ней гирос (опами 4 и гидравлическими исполнительными элементами 5 системы стабилизации, гидронасосом 6. обеспечивающим функционирование гидравлических исполнительных элементов систем . угловой стабилизации и центрирования первой гироплатформы, блок усилителей стабилизации. входы которого соединены с выходами датчиков углов. прецессии гироскопов первой платформы, а:

I выходы с входами гщцэавличэских испол нительных элементов 5 первой гироплат- 3 формы, и блок 16 слежения, входы которого

1820217 гиростабилизированная платформа 3 с размещенными на ней гироскопами 4 и исполнительными 5 элементами систеМы угловой стабилизации (изображены только четыре из шести исполнительных элементов угловой стабилизации; два оставшихся двигателя стабилизации находятся не в плоскости чертежа), Кроме того, на первой гироплатформе размещен гидронасос 6, обеспечивающий функционирование систем угловой стабилизации (СУС) и центрирования первой платформы., В сферической концентрической плоскости, находящейся внутри первой сферической гироплатформы, в жидкости 7 взвешена вторая сферическая гиростабилизированная платформа 8, На второй гироплатформе располагаются гироскопы 9 и исполнительные 10 элементы СУС платформы 8, четыре акселерометра 11, равноудалены от геометрического центра второй .гироплатформы. лежащие в одной плоскости, причем оси чувствительности акселерометров размещены соответственно сторонам квадрата, и гидронасос 12, обеспечивающий нормальное функционирование гидравлических исполнительных элементов систем угловой стабилизации и центрирования второй платформы, Информация об угловом положении корпуса 1 гиростабилиэатора относительно первой гироплатформы 3 и второй гироплатформы 8 относительно первой 3 выдается, соответственно, датчиками углового поло5 жения 13 и 14.

Электроэнергия передается с корпуса 1 на первую платформу через скользящие токопадводы, не показанные на фиг.2. С первой гироплатформы 3 потребители второй

0 платформы 8 получают электропитание через гибкие токоподводы 15. Не показаны также на фиг.2 восемь сопел рлзмещенных

25 датчиками момента соответствующих гиро- 30 скопов первой гироплатформы, а устройстсоединены с выходами датчиков 14 команд, измеряющих угловое положение первой гироплатформы относительно второй гироплатформы 8, а выходы — с управляющими обмотками датчиков 4 моментов гироскопов первой гироплатформы. Внутри первой гироплатформы в концентрической сферической полости в жидкости 7 взвешена вторая

Сферическая гиростабилиэированная платформа 8 с размещенными на ней гироскопами 9 и гидравлическими исполнительными элементами 10 системы угловой стабилизации, четырьмя акселерометрами 11, являюИзобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при конструировании трехосных гиростабилизаторов гравиметрических устройств, а также инерциальных навигационных сис. тем.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет получения информации о градиентах ускорения силы тяжести при повышении динамической точности стабилизации.

Указанная цель достигается тем, что во вторую сферическую гироплатформу дополнительно введены четыре акселерометра и блок задания прецессионного движения, а . в первую сферическую гироплатформу— блок слежения; при этом акселерометры установлены симметрично относительно геометрического центра сферы второй гироплатформы, их оси чувствительности лежат в одной плоскости vi расположены аналогично сторонам квадрата; выходы блока задания прецессионного движения соединены с датчиками момента соответствующих гироскопов второй гироплатформы; выходы датчика (ДК-2) углового положения второй гироплатформы относительно первой соединены со входом блока слежения, выходы которого соединены с во подвода питания с первой гироплатформы во вторую выполнено в виде гибких токоподводов, что позволяет существенно уменьшить уровень возмущений, передаваемых от первой гироплатформы на вторую.

На фиг.2 изображена принципиальная конструктивная схема предложенного двухступенчатого трехосного поплавкового гиростабилизатара. В сферическом корпусе 1 . в жидкости 2 взвешена первая сферическая щимися чувствительными элементами гравитационного градиентометра. гидронасос о м 1 2 . о б е с и е ч и в а ю щ и м функционирование гидравлических исполнительных элементов системы угловой стабилизации второй гироплатформы и блок 17 задания прецеесионного движения, выходы которого соединены с управляющими обмотками датчиков моментов гироскопов 9 второй гироплатформы. Устройство подвода питания с первой гироплатформы во вторую выполнено в виде гибких токоподводов

15, 2 ил.

1820217

10

55 по периферии первой сферической гироплатформы. в местах, соответствующих вершинам вписанного в сферу куба, и восемь таких же гидравлических сопел, размещенных аналогично на внешней сферической поверхности второй гироплатформы, являющихся исполнительными элементами систем центрирования, соответственно, первой и второй гироплатформ., На первой гироплатформе размещен блок слежения 16, на вход которого подаются сигналы с выходов датчиков углового положения второй гироплатформы относительно первой гироплатформы. Выходы блока слежения 16 соединены с датчи- 1 ками момента соответствующих гироскопов первой гироплатформы. На второй гироплатформе дополнительно введен блок задания прецессионного движения 17, выходы которого соединены с датчиками момента соответствующих гироскопов второй гироплатформы, Работает ДТПГС, выполняя дополнительно функции ГГ, следующим образом. . ДТПГС обеспечивает существенное снижение внешних возмущений, передаваемых от корпуса 1 {через механизм сухого трения в скользящих токоподводах и через жидкость

2 посредством гидромсханического момента) к первой гироплатформе 3 и от первой гироплатформы (через жидкость 7 и, механически, через гибкие токоподводы 15) ко второй гироплатформе, Работа и злгоритмы стабилизации ДТПГС, являющегося базовым при создании устройства ГГ, аналогичны прототипу. В отличие от прототипа заявляемое устройство имеет гибкие токоподводы между первой и второй гироплатформами, причем для обеспечения малых угловых рассогласований первой платфор- 4 мы относительно второй вводится режим точного слежения первой гироплатформы за угловым .положением второй гироплатформы по сигналам с датчиков углов, роторы и статоры которых расположены, 4 соответственно, на второй и первой платформах. Алгоритмы слежения, реализуемые в блоке слежения 16, представляют собой следующие выражения:

1дм11(р)=КДм.11. K„i;(a 11(р) а 2 2)(р)3

МДМ11 (р)=Кд м1 .!ДМ11 (р), где j — номер канала стабилизации первой гироплатформы (1=1,2,3);

Ipv11(p) — ток в управляющих ОбмОтках датчика момента гироблоков первой кироплатформы j-го канала стабилизации;. Кдуц — коэффициент передачи датчика угла системы слежения первой гироплатформы J-го канала стабилизации ДТПГС ГГ;

Ку11 — коэффициент передачи усилителя системы слежения j-го канала стабилизации

ДТПГС ГГ;

Кдм11 — коэффициент передачи датчика момента гироблоков первой ступени !-го канала стабилизации ДТПГС ГГ; (a 1)(р)- а 21(р)) — рассогласование ротора и статора датчика углового положен 1я первой гироплатформы относительно второй гироплатформы в изображениях по Лапласу для j-ro канала стабилизации

Блок задания прецессионного движения 17 формирует управляющие сигналы на датчики моментов гироскопов 9 второй гироплатформы для реализации режима ее двухосного вращения, Указанный режим необходим для измерения составляющих полного тензора производных потенциала поля силы тяжести, осуществляемого по информации с акселерометров 11.

Таким образом, техническое преимущество заявляемого изобретения обусловлено расширением функциональных возможностей и одновременного повышения динами- . ческой точнссти ДТПГС. Рас1, ирение функциональных возможн1стей Д i П ГС получено 3а счет установки на второй г11роплатформе дополнительно четырех акселерометров, ориентированных определенным образом, и введения блока прецессионного движения, а также введения соответствующих дополнительных электрических связей, обеспечивающих режим двухосного непрерывного вращения второй гироплатформы, что позволяет после обработки выходных сигналов акселерометров получить информацию о составляющих полного тензора вторых производных потенциала поля силы тяжести Земли. Повышение динамической точности ДТП ГС получено путем уменьшения внешних возмущающих моментов за счет введения в конструкцию

ДТПГС гибких токоподводов вместо щеточных между первой и второй гироплатформами и введения на первой платформе блока слежения, формирующего сигналы управления, подаваемые на гироскопы первой платформы. По предварительным оценкам точность измерений такого ГГ при определенных условиях может достигать порядка сотых долей Этвеша, Формула изобретения

Двухступенчатый трехосный поплавковый гиростабилизатор, содержащий корпус, в сферической полости которого взвешена в. жидкости первая сферическая гироплатфор1820217

7, о гю.с

1ооо

fO0 оЛ о,оою

Oar. I, . Составитель А. Терехов

Техред М.Моргентал Корректор Е . Папп

Редактор

Заказ 2022 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 .

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ма с гироскопами с исполнительными элементами стабилизации, втоочю сферическую гидроплатформу с гироскопами и исполнительными элементами стабилизации, взвешенную в жидкости в сферической 5 полости первой гироплатформы, датчик углового положения первой гироплатформы относительно корпуса; датчик углового положения второй гироплатформы относительно первой, устройство подвода питания 10 в гироплатформы и устройство передачи информации, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей гиростабилизатора за счет получения информации о градиентах ускорения 15 силы тяжести при повышении динамической точности стабилизации, ва вторую ги:роплатформу дополнительно введены четйре акселерометра и блок задания прецессионного движения, а в первую гироплатформу дополнительно введен блок слежения, и ри этом, акселерометры установлены симметрично относительно геометрического центра сферы второй гироплатформы, их оси чувствительности лежат

s одной плоскости и расположены аналогично сторонам квадрата, выходы блока задания прецессионного движения соединены с датчиками момента соответствующих гироскопов второй гироплатформы, выходы датчика углового положения второй гироплатформы относительно первой, соединены с входом блока слежения, выходы которого соединены с датчиками момента соответствующих гироскопов первой гироплатформы, а устройство подвода питания с первой гироплатформы во вторую выполнено в виде гибких токоподводов.