Двухосный гиростабилизатор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

355494

Союз Советскин

Социейистичввкив

Рвопубпин

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 12.Х1.1970 (J4 1490920f40-23) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 16.Х.1972. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 2.111.1973

М. Кл. G 01с 19/44

G 01с 21/18

Иаяитет по попом изооретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621 752 6(088 8) Авторы изобретения Б. С. Вересова, А. П. Гурьянов, М. К. Петрочук и Б. В. Уткин

Заявитель

r33+iCGlC: 1-1АЛ

ДВУХОСНЫЙ ГИРОСТАБИЛИЗАТОР

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к двухосным гиростабилизаторам для стабилизации в заданном направлении оптических приборов, например телескопов астр он авигационной системы летательных аппаратов.

Особенность эксплуатации астронавигационной системы летательного аппарата связана с необходимостью обеспечивать высокую точность стабилизации оптического прибора при угловых колебаниях летательного аппарата, например, под действием порывов ветра, при попадании в нисходящий воздушный поток и т. д.

Известны двухосные гиростабилизаторы для стабилизации приборов в заданном направлении, содержащие платформу, на которой установлены два двухстепенных гироскопа, и связанный с платформой стабилизируемый прибор. Векторы кинетических моментов гироскопов, установленных на платформе, в неотклоненном положении ориентированы параллельно стабилизируемому направлению. Роль платформы выполняет внутренняя рама карданова подвеса гиростабилизатора, которая может занимать произвольное положение относительно наружной рамы.

Эти гиростабилизаторы имеют недостаток, заключающийся в систематических уходах платформы от заданного направления, что снижает точность стабилизации. Эти систематические уходы обусловлены постоянными по направлению гироскопическими моментами по осям прецессии гироскопов, порождаемыми

5 кинетикой возмущенного движения рам карданова подвеса гиростабилизатора при угловых движениях объекта, например летательного аппарата, с составляющей угловой скорости по направлению перпендикуляра к плоM скости наружной рамы гиростабилизатора.

Угловые скорости этих систематических уходов даже при весьма малых углах прецессии гироскопов могут достигать значительных величин, причем они быстро возрастают с уве1S личением угла положения платформы относительно наружной рамы гиростабилизатора, который в случае стабилизации оптической оси телескопа астронавигационной системы летательного аппарата изменяется в больших

20 пределах и практически может достигать величины порядка 60 — 80 .

Целью изобретения является повышение точности двухосного гиростабилизатора, особенно при работе на летательном аппарате, 2S подверженном угловым колебаниям.

Для этого с осью подвеса наружной рамы гиростабилизатора соединен тахогенератор, например, постоянного тока, а на корпусе гиростабилизатора установлен гиротахометр, 30 ось чувствительности которого ориентирована

355494

65 параллельно оси подвеса наружной рамы. На осях прецессии гироскопов установлены датчики моментов коррекции, выполненные, например, в виде двухфазных асинхронных двигателей. Выходы тахогенератора и гиротахометра соединены со входом функционального преобразователя, реализующего косеканспую зависимость от угла положения платформы относительно наружной рамы, выполненного, например, в виде потенциометра. Выход элемента, реализующего косекансную зависимость, соединен с обмотками управления датчиков моментов коррекции, обмотки возбуждения которых соединены с выходами соответствующих датчиков углов прецессии гироскопов.

На чертеже показана схема двухосного гиростабилизатора.

На схеме правые ортогональные трехгранники связаны: Х„, Yv Z — с внутренней рамой — платформой 1; Х„, Y Z — с наружной рамой 2; X„Y„Z, — с летательным аппаратом, с которым связан корпус 8 гиростабилизатора. Стабилизируемая ось Z совпадает с перпендикуляром к плоскости платформы 1, а оси трехгранника Х„, Y„„, Z„„ ориентированы:

Х„по оси А-А подвеса платформы 1; Y„„— по оси Б-Б подвеса наружной рамы 2; Z„— по перпендикуляру к плоскости наружной рамы 2.

Угол а определяет положение наружной рамы 2 относительно летательного аппарата, с которым связан корпус 8 гиростабилизатора, а угол P, — платформы 1 относительно наружной рамы 2. Два угла ап и Р, определяют любое заданное направление оси Z и параллельной ей оптической оси Я-S, причем при круговом обзоре, например, телескопом астронавигационной системы летательного аппарата, угол а, изменяется в пределах 360 .

Двухстепенные гироскопы 4 и б имеют датчики уГлов прецессии б и 7 и датчики моментов коррекции 8 и 9, выполненные в виде двухфазных асинхронных двигателей, каждый из которых содержит, например, одну обмотку управления и одну обмотку возбуждения.

Векторы кинетических моментов Н и Н> гироскопов 4 и б в неотклоненном положении ориентированы параллельно оптической оси

S-S связанного с платформой 1 стабилизируемого оптического прибора 10, например телескопа астронавигационной системы летательного аппарата. С осью Б-Б подвеса наружной рамы 2, совпадающей по направлению с нормальной осью летательного аппарата, связаны стабилизирующий двигатель 11 канала стабилизации угла а„, например двухфазный асинхронный двигатель, имеющий обмотку управления, и тахогенератор 12, например, постоянного тока. "С двигателем 11, например с его обмоткой управления, соединен выход датчика углов прецессии б посредством усилителя 18. Тахогенератор 12 и стабилизирующий двигатель 11 могут: быть заменены двигателем-генератором, содержащим в одном

50 корпусе двигатель, например асинхронный, и тахогенератор, например, постоянного тока.

С осью А-А подвеса платформы 1 связаны стабилизирующий двигатель 14 канала стабилизации угла р„, например двухфазный асинхронный двигатель, имеющий обмотку управления, и функциональный преобразователь lб, реализующий косекансную зависимость от угла P„положения платформы 1 относительно наружной рамы 2, выполненный, например, в виде потенциометра. С двигателем 14, например с его обмоткой управления, соединен датчик углов прецессии 7, например, посредством усилителя lб. На корпусе 8 гиростабилизатора установлен гиротахометр 17, ось чувствительности В-В которого ориентирована параллельно оси Б-Б подвеса наружной рамы 2.

Выход тахогенератора 12 и выход гиротахометра 17 соединены посредством функционального преобразователя 1б и усилителя 18 с обмотками управления датчиков моментов коррекции 8 и 9. Обмотки возбуждения датчиков моментов коррекции 8 и 9 соединены с выходами соответствующих датчиков углов прецессии гироскопов б и 7 при помощи усилителей 18 и lб.

Если составляющие И у„и Я х„угловой скорости колебаний летательного аппарата на направления осей У„и Х не равны нулю, а составляющая WzÄpa направление перпендикуляра Zi» к плоскости наружной рамы 2 равна нулю, то гиростабилизатор работает в известном режиме силовой гироскопической стабилизации, удерживая оптическую ось S-S, параллельную оси Z„, â заданном направлении.

Если Wz„70, а также в случае если одновременно Wz„ 0 и Wx„ 0, то возникает специфическая реакция гиростабилизатора, проявляющаяся в следующем.

На угловую скорость Wz„ гиростабилизатор реагирует возмущенным движением платформы 1 вокруг стабилизируемого направления (оси) Z„ с угловой скоростью

1 хн

" cos) и возмущенным движением наружной рамы 2 вокруг оси Б-Б ее подвеса с угловой скоростью

ax — Wz„ tg п, Колебания наружной рамы 2 с угловой скоростью а„. обусловливают появление момента трения Мтв, направленного по оси Б-Б, а колебания наружной рамы 2 с угловой скоростью и обусловливают момент трения М-,А, х„ направленный по оси А-А. Под действием момента Мтв гироскоп 4 отклоняется на угол прецессии 0>, а под действием момента Мтл гироскоп б отклоняется на угол прецессии 8z, при этом на оси прецессии гироскопа 4 за два последующих полупериода возникает постоянный по направлению гироскопический момент

М,, =Н /япО, а на оси прецессии гироско355494

M„, — Hi8ij„

М„= О,О,1„

45 па 5 — постоянный по направлению гироскопический момент М, = Н jnsin8 . Моменты

М,, и М„, вызывают уход платформы 1 по осям Б-Б и А-А, а следовательно, и оси S-S от заданного направления. Углы прецессии 8 и

8q при любых эволюциях летательного аппарата, оставаясь малыми, находятся в пределах 2 — 5 угловых минут. Поэтому можно считать

Если непрерывно измерять углы прецессии гироскопов 8> и 8 и угловую скорость j< платформы 1 вокруг стабилизируемого направления, то моменты М„и М, можно скомпенсировать соответствующими моментами коррекции М», и М„.

Для формирования моментов М„и М„в предлагаемом гиростабилизаторе непрерывно вырабатывается информация об угловой скорости 1 „возмущенного движения платформы

1 и используется имеющаяся в гиростабилизаторе информация об углах прецессии 8< и 8 .

Угловая скорость jÄ колебаний платформы 1 определяется путем измерения угловой скорости а, колебаний наружной рамы 2 с последующим умножением на cosec P, так как

1,=а„созес Рп. Угловая скорость а„. измеряется тахогенератором 12.

При наличии колебаний или разворотов летательного аппарата с угловой скоростью фс относительно нормальной оси Y„ совпадающей по направлению с осью Б-Б, тахогенератор 12 измеряет алгебраическую сумму угловых скоростей а„+ф,. Для формирования значений М,, и М,, необходимо в каждый момент времени измерять только угловую скорость а возмущенного движения наружной рамы 2. Угловую скорость ф, измеряет гиротахометр 17. Вычитание из суммарного сигпала тахогенератора 12, пропорционального а„+ ф„сигнала гиротахометра 17, пропорционального ф„осуществляется по методу сложения напряжений на входе функционального

6 преобразователя 15, например потенциометра, реализующего косекансную зависимость от угла р„. С выхода преобразователя 15 снимается сигнал, пропорциональный угловой скорости jn возмущенного движения платформы 1, который поступает через усилитель 18 на обмотки управления датчиков моментов коррекции 8 и 9, выполненных, например, в виде двухфазных асинхронных двигателей. На обмотку возбуждения датчика моментов коррекции 8 поступает сигнал, пропорциональный углу прецессии 8>, с датчика углов прецессии б через усилитель 18, а на обмотку возбуждения датчика моментов коррекции 9 поступает сигнал, пропорциональный углу прецессии 8р, с датчика углов прецессии 7 через усилитель

1б. Датчики 8 и 9 создают моменты, пропорциональные произведениям 8ij и 8Д соответственно по осям прецессии гироскопов 4 и

5, что вызывает прецессию платформы I в направлении, противоположном систематическим уходам, вызванным действием моментов

М,, иМ„,.

Предмет изобретения

Двухосный гиростабилизатор, содержащий корпус, внутреннюю и наружные рамы и установленные на внутренней раме два двухстепенных гироскопа с датчиками угла, момента и гиромоторами, кинетические моменты которых направлены в неотклоненном положении по стабилизируемому направлению, отличаюи ийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, по оси подвеса наружной рамы установлен тахогенератор, а на корпусе гиростабилизатора — гиротахометр, ось чувствительности которого параллельна оси подвеса наружной рамы, причем выходы тахогенератора и гиротахометра соединены со входом дополнительно введенного функционального преобразователя, реализующего косекансную зависимость от угла положения внутренней рамы относительно наружной, а выход функционального преобразователя соединен с двумя обмотками датчиков моментов, две другие обмотки которых подключены к соответствующим датчикам угла. г

Составитель Б. Делекторский

Редактор В. Левитов

Техред T. Курилко

Корректор А. Васильева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 395/18 Изд. № 185! Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 3С-35, Раушская наб., д. 4/5