Гиростабилизатор морского гравиметра

 

ц 565268

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.09.74 (21) 2061641/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.77. Бюллетень № 26 (51) Ч. К.. G 01V 7/16//

G 01С 19/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР аа делам изобретений и открытий (53) УДК 550.831(088.8) Дата опубликования описания 03.08.77 (72) Авторы изобретения

А. Я. Шайденко, И. Г. Горбушпн и Е. T. Евстигнеев

Тульский политехнический институт (71) Заявитель (54) ГИРОСТАБИЛИЗАТОР МОРСКОГО ГРАВИМЕТРА

Изобретение относится к области морской гравиметрии и может быть использовано при морских геофизических исследованиях для стабилизации аппаратуры, требующих точной ориентации осей чувствительности.

Известно применение для стабилизации осей чувствительности морских гравиметров в положении местной вертикали гиростабилизаторов, построенных по принципу силовой или индикаторной стабилизации.

В силовых гиростабилизаторах (1) гироскопические устройства снабжены специальными моторами, предназначенными для преодоления воздействий внешних сил на стабилизируемый объект и управляемыми при помощи усилителей гироскопом, но в отличие от индикаторных гироскопических стабилизаторов гироскоп участвует также непосредственно в стабилизации объекта.

Однако эти устройства отличаются невысокой точностью стабилизации на частотах, близких к резонансным.

Известный четырехгироскопный силовой стабилизатор (2) имеет платформу, подвешенную на цапфах во внешней раме. Платформа представляет собой внутреннее кольцо карданова подвеса. Внешняя рама вращается относительно основания в подшипниках, смонтированных в кронштейнах. Кронштейны укреплены на подвижном основании. На платформе установлены четыре гироскопа. Оси их роторов параллельны плоскости платформы, оси кожухов перпендикулярнь к плоскости платформы. Оси прецессии гироскопов попарно связаны антипараллелограммами. В нулевом положении оси роторов одной пары гироскопов параллельны оси вращения платформы, а оси роторов гироскопов другой пары параллельны оси вращения внешней рамы. На осях

10 прецессии одного из гироскопов в каждой паре установлены датчики угла прецессии, управляющие через усилитель двумя датчиками моментов на осях карданова подвеса. Система коррекции положения платформы относитель15 но местной вертикали состоит из двух плоских маятников-корректоров и управляемых ими двух датчиков моментов, установленных на осях прецессии одного из гироскопов каждой пары. Центр тяжести платформы со всеми на20 ходящимися на ней устройствами совпадает с пересечением осей карданова подвеса.

Недостатком описанного четырехгироскопного силового стабилизатора является невысокая точность стабилизации аппаратуры на оп25 ределенных частотах возмущений, близких к резонансным, а также сравнительно невысокие динамические характеристики маятниковкорректоров, Целью изобретения является повышение

33 точности стабилизации оси чувствительности

565268 морского гравиметра в широком спектре частот возмущений.

Это достигается тем, что предлагаемый стабилизатор снабжен ползунами, жестко соединенными с платформой и расположенными на концах оси ее подвеса, установленными в промежуточных цапфах с направляющими, имеющими арретиры и связанными с выходными валами двигателей для подъема и опускания платформы.

Ползуны установлены в промежуточных цапфах с направляющими, по которым они перемещаются вверх и вниз, и арретирами для их фиксации в крайних положениях. Ползуны связаны с выходными валами электродвигателей для подъема и опускания платформы. Переключатель режимов, включающий электродвигатели и меняющий связи между электроэлементами устройства, выполнен в виде ключа, управляющего работой реле. Реле блокируют одни каналы и включают другие, переводя устройство из одного режима в другой. Для обеспечения работы двигателей подьема и опускания платформы в пределах хода ползунов на промежуточных цапфах установлены концевые выключатели. Введение в известный силовой гиростабилизатор этих элементов и переключателя режимов позволило придать ему новые свойства сферического корректируемого гиромаятника и таким образом получить устройство для стабилизации морского гравиметра, работающее в одном из двух режимов в зависимос1и от внешних возмущений, что существенно повышает точность стабилизации оси чувствительности морского гравиметра в положении местной вертикали в широком спектре частот внешних возмущений.

На фиг. 1 схематично показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 — механизм создания маятниковости.

Устройство, на котором жестко укреплены два гравиметра 1, содержит платформу 2, установленные на ней в шарикоподшипниках попарно-связанных антипараллелограммами

3 и 4 четыре гироскопа 5 — 8 с осями прецессии, перпендикулярными к плоскости платформы 2.

Платформа 2 может колебаться в шарикоподшипниках 9 и 10 относительно внешней рамы 11 карданова подвеса, которая в свою очередь может вращаться в шарикоподшипниках 12 и 13, смонтированных в кронштейнах

14 и 15, закрепляемых на подвижном основании. На осях прецессии гироскопов 5 и 8 установлены датчики угла прецессии 16 и 17.

На оси прецессии гироскопов б и 7 закреплены роторы датчиков моментов 18 и 19, статоры которых жестко связаны с платформой 2.

В местах крепления подшипников 9 и 10 платформы 2 на внешней раме 11 смонтирован механизм создания маятниковостп, состоящий из двух одинаковых узлов. Каждый узел механизма создания маятниковости состоит из ползуна 20, жестко закрепленного к платформе 2.

Ползун 20 может перемещаться вверх и вниз

ЗО

4Э

65 в направляющих промежуточной цапфы 21 за счет вращения выходного вала двигателя 22 подъема и опускания платформы в гайке 23, которую жестко крепят к ползуну 20, Перемещение ползуна в крайних положениях ограничено упорами 24 и 25. Для точной фиксации ползуна 20, а, следовательно, и всей платформы 2 в промежуточной цапфе 21 служат четыре арретира 26 — 29. Каждый арретир состоит из электромагнита 30, пружины

31, якоря электромагнита 32, жестко связанного с ним фиксирующего пальца 33. Ползун имеет ловитель 34 фиксирующего пальца.

С целью обеспечения работы двигателя 22 подъема и опускания платформы в пределах хода ползуна 20 на промежуточной цапфе 21 установлены концевые выключатели 35, 36.

На осях подвеса платформы 2 и внешней рамы 11 установлены датчики моментов 37, 38.

На платформе 2 размещены два плоских маятника-корре <тора 39, 40 для придания устройству избирательности в режиме силового гиростабилизатора и управляющие датчиками моментов 18, 19 на осях прецессии гироскопов 6 и 7. Электрические пружины в режиме корректируемого гиромаятника образованы датчиками углов прецессии 16, 17, усилителями

41, 42 и датчиками моментов 18 и 19. Сигналы через усилители 43, 44, поступающие на датчики моментов 37, 38 и корректирующие устройство, в режиме сферического гиромаятника сформированы двумя датчиками угловой скорости, выполненными на базе элементов данного устройства: гироскопов 5 — 8, датчиков углов прецессии 16, 17, усилителей 42 и датчиков моментов 18, 19. Изменяющий связи между электроэлементами устройства переключатель режимов состоит из реле 45 — 48, управляемых от ключа 49.

Работа устройства по оси вращения платформы происходит следующим образом.

Когда ключ 49 находится в положении «Силовой гиростабилизатор», реле 47 размыкает цепь, связывающую датчик угла прецессии 16 с усилителем 41, и, следовательно, с датчиком момента 18, подключая датчик угла прецессии

16 через усилитель 43 к датчику момента 37; реле 45 замыкает цепь, связывающую датчик момента 19 и управляющий им маятник-корректор 39; двигатели 22 подъема и опускания платформы поднимают ползуны 20, а вместе с ними и платформу 2 в верхнее крайнее положение, совместив тем самым центр тяжести подвижной части с точкой пересечения осей подвеса, Во время перемещения ползуна 20 по направляющим промежуточной цапфы 21 в крайнее верхнее положение включаются арретиры 26, 27, 28 и 29 и электромагниты 30 арретиров 27 и 29, преодолевая сопротивление пружины 31, вытягивают фиксирующие пальпы 33 из ловителей 34. В крайнем положении ток от электромагнитов 30 арретиров 26 — 29 отключается, и фиксирующие пальцы 33 арретиров 26 и 28 под действием пружины 31 за565268

15 гоняются в ловители 34, фиксируя ползун 20 в данном положении.

Под действием внешнего возмущающего момента по оси подвеса платформы 2 возникает гироскопический момент, направленный в сторону, противопологкную возмущающему моменту, и платформа 2 сохраняет свое первоначальное положение. С датчика угла прецессии 16 сигнал через усилитель 43 поступает на датчик момента 37, который приложит момент в сторону гироскопического момента, скомпенсирует внешний возмущающий момент и вызовет прецесспю гироскопов 5, 6 к нулевому положению.

При отклонении платформы 2 от положения местной вертикали сигнал с маятника-корректора 39 поступает на датчик момента 18, который прикладывает момент по оси прецессии гироскопа 6, в результате чего платформа 2 стремится к положению местной вертикали.

На определенных частотах возмущений устройство в режиме «Силовой гиростабилизации» работает с невысокой точностью стабилизации и переводится с помощью ключа 49 в режим «Сферический корректируемый гиромаятник». Реле 45 разрывает цепь маятниккорректор 39 — датчик момента 18. Реле 47 подключением к выходу датчика угла прецессии 16 усилителя 41 меняет связь между электроэлементами 18, 41, 43 и 37. Сигнал с датчика угла прецессии 16 поступает на вход усилителя 41 и далее на датчик момента 18, что создает электрическую пружину для гироскопов 5 и 6, напряжение, снятое с нагрузочного сопротивления в цепи управления датчика момента 18, встроенного в усилитель 41, и пропорциональное угловой скорости поворота осей устройства от плоскости горизонта, подается на вход усилителя 43 и далее на датчик момента 37. Двигатели 22 подъема и опускания платформы опускают ползуны 20, а вместе

З0

40 с ними и платформу 2 в нижнее крайнее положение, сместив тем самым центр тяжести подвижной части устройства относительно точки пересечения осей подвеса. Арретиры 27 и 28 зафиксируют платформу и нижняя маятниковость придаст устройству свойства гироскопического сферического гиромаятника.

Работа устройства по оси вращения внешней рамы осуществляется аналогичным образом. Использование одного устройства в зависимости от возмущений либо в режиме сферического корректируемого гиромаятника, либо в режпме силового гиростабилизатора за счет введения механизма создания маятниковости и переключателя режимов, позволит проводить гравиметрические исследования с высокой точностью.

Формула изобретения

Гиростабнлизатор морского гравиметра, содержащий платформу с гироскопами, попарно-связанными антипараллелограммами) маятники-корректоры, датчики моментов по осям подвеса, датчики моментов по осям прецессии, датчики угла прецессии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности стабилизации оси чувствительности гравиметра, он снабжен ползунами, жестко соединенными с платформой и расположенными на концах оси ее подвеса, установленными в промеж точных цапфах с направляющими, имеющими арретиры и связанными с выходными валами двигателей для подъема и опускания платформы.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Я. 1-1. Ройте,"берг «1 проскопь:», изд. «Наука», М., 1966, стр. 169.

2. E. И. Попов «Определение силы чя кести на подвижном основании», изд. «Наука», М., 1967, стр. 120 (прототип) .

565268

19 7б 5

4В

a sa

Фиг. 1

9иг.2

Составитель А. Чупрунова

Техред В. Рыбакова

Корректор А. Степанова

Редактор И. Шубина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1693/18 Изд. Мв 589 Тираж 725 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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