L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
ДВУХОСНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ГИРОСТАБИЛИЗАТОР В ПОДВЕСЕ
| Название | ДВУХОСНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ГИРОСТАБИЛИЗАТОР В ПОДВЕСЕ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Михед Антон Дмитриевич, Родионов Владимир Иванович |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 106358 |
| Дата регистрации | 16.12.2010 |
| Правообладатель | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) |
| Область применения (класс МПК) | G01C 21/18 (2006.01) |
Описание изобретения
Двухосный управляемый гиростабилизатор в подвесе, содержащий наружную рамку с зеркалом, установленные под наклоном в подвесе, исполнительные двигатели наружной рамки и зеркала, установленные на осях вращения наружной рамки и зеркала, исполнительный двигатель подвеса, установленный на основании, устройства контуров стабилизации каналов наружной рамки и зеркала, выход каждого из которых связан с входом исполнительного двигателя соответствующего канала, датчик угла поворота зеркала, установленный на оси вращения зеркала, отличающийся тем, что гироскопический датчик угловой скорости наружной рамки установлен на наружной рамке так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения наружной рамки, гироскопический датчик угловой скорости зеркала установлен на обратной стороне зеркала так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения зеркала, дополнительный гироскопический датчик угловой скорости наружной рамки, установлен на наружной рамке так, что его ось чувствительности перпендикулярна осям вращения наружной рамки и зеркала, причем входы устройства контура стабилизации канала наружной рамки соединены с выходами гироскопических датчиков угловых скоростей, установленных на наружной рамке, и выходом датчика угла поворота зеркала, входы устройства контура стабилизации канала зеркала соединены с выходом гироскопического датчика угловой скорости зеркала и выходом датчика угла поворота зеркала, дополнительно введенный гироскопический датчик угловой скорости подвеса, установлен на подвесе так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения наружной рамки, и управляющее устройство подвеса, вход которого соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости наружной рамки, ось чувствительности которого параллельна оси вращения наружной рамки, и выходом гироскопического датчика угловой скорости подвеса, а выход управляющего устройства подвеса соединен с исполнительным двигателем подвеса.
Полезная модель относиться к гироскопической технике, а более конкретно к гиростабилизаторам оптической линии визирования, работающим на подвижных объектах и предназначенным для стабилизации и управления линией визирования.
Известно устройство стабилизации оптической линии визирования [Патент РФ №2260773 МПК7 G01С 21/18], содержащее наружную рамку, установленное в наружной рамке зеркало, исполнительные двигатели и датчики углов азимута и высоты, размещенные на осях вращения наружной рамки и зеркала. Гироскопический датчик угловой скорости канала высоты установлен на обратной стороне зеркала, а гироскопические датчики угловых скоростей канала азимута установлены на наружной рамке.
Недостатком такого конструктивного решения является то, что оно не обеспечивает стабилизацию оптической линии визирования при углах наведения по высоте, близких к 90 градусам.
Наиболее близким аналогом является гиростабилизатор оптической линии визирования [Патент GB №1236807 МПК G02В 7/00], содержащий наружную рамку, установленные в наружной рамке внутреннею рамку и зеркало, связанные между собой кинематической передачей с передаточным соотношением 1:2. Стабилизация оптической линии визирования осуществляется трехстепенным управляемым гироскопом, установленным на внутренней рамке. Исполнительные двигатели канала наружной рамки и канала внутренней рамки установлены на осях вращения наружной и внутренней рамок. Наружная рамка установлена в подвесе, который приводится во вращение исполнительным двигателем подвеса по сигналам управляющего устройства подвеса, работающего от датчика угла наружной рамки.
К недостаткам данного устройства можно отнести: наличие датчика угла поворота наружной рамки, необходимого для формирования сигналов управляющего устройства подвеса; размещение трехстепенного управляемого гироскопа на внутренней рамке, что увеличивает габариты и массу гиростабилизатора. Кроме того, кинематическая передача между внутренней рамкой и зеркалом приводят к снижению точности стабилизации оптической линии визирования.
Технической задачей полезной модели является повышение точности двухосного управляемого гиростабилизатора в подвесе при больших углах наведения за счет отсутствия кинематической передачи между зеркалом и внутренней рамкой карданова подвеса двухосного гиростабилизатора и управления этим подвесом с помощью исполнительного двигателя по сигналам гироскопических датчиков угловых скоростей.
Поставленная техническая задача решается тем, что в двухосном управляемом гиростабилизаторе в подвесе, содержащем наружную рамку с зеркалом, установленные под наклоном в подвесе, исполнительные двигатели наружной рамки и зеркала, установленные на осях вращения наружной рамки и зеркала, исполнительный двигатель подвеса, установленный на основании, устройства контуров стабилизации каналов наружной рамки и зеркала, выход каждого из которых связан с входом исполнительного двигателя соответствующего канала, гироскопический датчик угловой скорости наружной рамки, установленный на наружной рамке так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения наружной рамки, датчик угла поворота зеркала, установленный на оси вращения зеркала, гироскопический датчик угловой скорости зеркала, установленный на обратной стороне зеркала так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения зеркала, дополнительный гироскопический датчик угловой скорости наружной рамки, установленный на наружной рамке так, что его ось чувствительности перпендикулярна осям вращения наружной рамки и зеркала, причем входы устройства контура стабилизации канала наружной рамки соединены с выходами гироскопических датчиков угловых скоростей, установленных на наружной рамке, и выходом датчика угла поворота зеркала, входы устройства контура стабилизации канала зеркала соединены с выходом гироскопического датчика угловой скорости зеркала и выходом датчика угла поворота зеркала, дополнительно введены гироскопический датчик угловой скорости подвеса, установленный на подвесе так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения наружной рамки и управляющее устройство подвеса, вход которого соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости наружной рамки, ось чувствительности которого, параллельна оси вращения наружной рамки, и выходом гироскопического датчика угловой скорости подвеса, а выход управляющего устройства подвеса соединен с исполнительным двигателем подвеса.
На фиг.1 изображена принципиальная схема двухосного управляемого гиростабилизатора в подвесе.
Устройство содержит подвес 1, установленный на основании с вращением на угол φp относительно оси P, перпендикулярной основанию, и расположенную в ней наружную рамку 2 наклоненную относительно подвеса на постоянный угол φ0 с возможностью вращения относительно оси Y на угол φy, зеркало 3, установленное в наружной рамке с возможностью вращения относительно оси Z, перпендикулярной оси вращения наружной рамки Y, установленные на осях вращения Z, Y и Р исполнительные двигатели зеркала 4, наружной рамки 5 и подвеса 6, гироскопический датчик угловой скорости зеркала 7, установленный на обратной стороне зеркала, с осью чувствительности, параллельной оси вращения Z, гироскопический датчик угловой скорости наружной рамки 8, установленный на наружной рамке, с осью чувствительности, параллельной оси вращения Y, дополнительный гироскопический датчик угловой скорости наружной рамки 9, установленный на наружной рамке, с осью чувствительности, перпендикулярной осям вращения Y и Z; датчик угла поворота зеркала 10 на угол φз, устройство контура стабилизации канала наружной рамки 11, вход которого связан с выходом датчика угла поворота зеркала 10 и выходами гироскопического датчика угловой скорости наружной рамки 8 и дополнительного гироскопического датчика угловой скорости наружной рамки 9, а выход устройства контура стабилизации канала наружной рамки 11 связан с входом исполнительного двигателя наружной рамки 5, устройство контура стабилизации канала зеркала 12, вход которого связан с выходом датчика угла поворота зеркала 10 и выходом гироскопического датчика угловой скорости зеркала 7, а выход устройства контура стабилизации канала зеркала 12 связан с входом исполнительного двигателя зеркала 4, управляющее устройство подвеса 13, вход которого связан с выходом гироскопического датчика угловой скорости подвеса 14 и выходом гироскопического датчика угловой скорости наружной рамки 8, а выход управляющего устройства подвеса 13 связан с входом исполнительного двигателя подвеса 6, установленные в подвесе зеркала 15 и 16, обеспечивающие прохождение оптической линии визирования 17 к координатору.
Работа устройства с учетом вышеперечисленного описания заключается в следующем. Изменения абсолютных угловых скоростей ωy1, ωx1 наружной рамки 2 и абсолютной угловой скорости ωzз зеркала 3 от требуемого положения под действием внешних возмущающих моментов фиксируются гироскопическим датчиком угловой скорости наружной рамки 8, дополнительным гироскопическим датчиком угловой скорости наружной рамки 9, и гироскопическим датчиком угловой скорости зеркала 7, а угловое положение зеркала φз фиксируется датчиком угла поворота зеркала 10. На выходе устройства контура стабилизации канала наружной рамки 11 и устройства контура стабилизации канала зеркала 12 формируются сигналы ошибки по скорости оптического луча, которые поступают на исполнительный двигатель наружной рамки 5 и исполнительный двигатель зеркала 4. Сигналы с гироскопического датчика угловой скорости подвеса 14 и гироскопического датчика угловой скорости наружной рамки 8 поступают на вход управляющего устройства подвеса 13, которое формирует управляющий сигнал по скорости 
, поступающий на исполнительный двигатель подвеса 6.
Отсутствие кинематической передачи между зеркалом и внутренней рамкой и размещение гироскопических датчиков угловых скоростей на зеркале, наружной рамке и подвесе позволяет повысить точность двухосного управляемого гиростабилизатора в подвесе при больших углах наведения.
Формула полезной модели
Двухосный управляемый гиростабилизатор в подвесе, содержащий наружную рамку с зеркалом, установленные под наклоном в подвесе, исполнительные двигатели наружной рамки и зеркала, установленные на осях вращения наружной рамки и зеркала, исполнительный двигатель подвеса, установленный на основании, устройства контуров стабилизации каналов наружной рамки и зеркала, выход каждого из которых связан с входом исполнительного двигателя соответствующего канала, датчик угла поворота зеркала, установленный на оси вращения зеркала, отличающийся тем, что гироскопический датчик угловой скорости наружной рамки установлен на наружной рамке так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения наружной рамки, гироскопический датчик угловой скорости зеркала установлен на обратной стороне зеркала так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения зеркала, дополнительный гироскопический датчик угловой скорости наружной рамки, установлен на наружной рамке так, что его ось чувствительности перпендикулярна осям вращения наружной рамки и зеркала, причем входы устройства контура стабилизации канала наружной рамки соединены с выходами гироскопических датчиков угловых скоростей, установленных на наружной рамке, и выходом датчика угла поворота зеркала, входы устройства контура стабилизации канала зеркала соединены с выходом гироскопического датчика угловой скорости зеркала и выходом датчика угла поворота зеркала, дополнительно введенный гироскопический датчик угловой скорости подвеса, установлен на подвесе так, что его ось чувствительности параллельна оси вращения наружной рамки, и управляющее устройство подвеса, вход которого соединен с выходом гироскопического датчика угловой скорости наружной рамки, ось чувствительности которого параллельна оси вращения наружной рамки, и выходом гироскопического датчика угловой скорости подвеса, а выход управляющего устройства подвеса соединен с исполнительным двигателем подвеса.
Медаль Альфреда Нобеля