close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2337314

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 337 314
(13)
C1
(51) МПК
G01C 19/44
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007113387/28, 10.04.2007
(72) Автор(ы):
Леонов Николай Александрович (RU),
Макаров Борис Федорович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
10.04.2007
(45) Опубликовано: 27.10.2008 Бюл. № 30
2 3 3 7 3 1 4
Средние точки обмоток управлени соединены
через регулировочные резисторы с другой
соответствующей фазой питающего напр жени .
Датчик содержит также два датчика тока,
включенные
параллельно
регулировочным
резисторам, два блока обработки сигналов, входы
которых подключены к выходам датчиков тока, два
суммирующих устройства и два компаратора,
каждый из которых охвачен положительной
обратной св зью. Техническим результатом
вл етс повышение точности за счет снижени систематической составл ющей погрешности
путем реализации двухрежимной работы системы
горизонтальной коррекции по «положению ДЖМ». 1
з.п. ф-лы, 2 ил.
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к гироскопической
технике
и
может
быть
использовано
в
гироскопических приборах дл стабилизации
вертикального направлени . Датчик содержит
гиромотор в кардановом подвесе и систему
горизонтальной коррекции с коррекционными
двигател ми и жидкостными ма тниковыми
датчиками (ДЖМ), центральные контакты которых
подключены
к
одной
из
фаз
питающего
напр жени , а выходные - ко входам
соответствующих
обмоток
управлени коррекционных
двигателей,
таймер
и
исполнительное реле, контакты которого включены
последовательно с регулировочными резисторами.
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КРЕНА
2 3 3 7 3 1 4
Адрес дл переписки:
601903, Владимирска обл., г. Ковров, ул.
Крупской, 55, ОАО "Специальное
конструкторское бюро приборостроени и
автоматики", БПИР, А.Г. Останиной
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2264597 С2, 09.09.2003. RU 2138017
С1, 10.08.1998. SU 1773157 А1, 20.09.1999. GB
2066474 А, 08.07.1981. US 3204894 А, 07.09.1965.
(73) Патентообладатель(и):
Открытое акционерное общество "Специальное
конструкторское бюро приборостроени и
автоматики" (RU)
C 1
C 1
2 3 3 7 3 1 4
2 3 3 7 3 1 4
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 337 314
(13)
C1
(51) Int. Cl.
G01C 19/44
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007113387/28, 10.04.2007
(72) Inventor(s):
Leonov Nikolaj Aleksandrovich (RU),
Makarov Boris Fedorovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 10.04.2007
(45) Date of publication: 27.10.2008 Bull. 30
Mail address:
601903, Vladimirskaja obl., g. Kovrov, ul.
Krupskoj, 55, OAO "Spetsial'noe
konstruktorskoe bjuro priborostroenija i
avtomatiki", BPIR, A.G. Ostaninoj
C 1
2 3 3 7 3 1 4
R U
Страница: 3
EN
2 cl, 2 dwg
C 1
(57) Abstract:
FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: pickup incorporates gimbal-mounted
gyro-motor and horizon erection system comprising
erection motors and fluid-type pendulum pickups
(FPP) with their central contacts connected to of
the supply voltage phases and their output
connected to the inputs of appropriate erection
motor windings, a timer and a final control relay
with their contacts being connected in series
with the control resistors. The control winding
central points are connected, via the control
resistors, to another supply voltage phase. The
aforesaid pickup comprises also two current
pickups connected in parallel to the control
resistors, two signal processing units with their
inputs connected to the current pick outputs, two
adders and two comparators, each with a feedback
loop placed around it.
EFFECT: higher accuracy ensured by reducing
error systematic component via implementing twomode horizontal erection in compliance with FPP state.
2 3 3 7 3 1 4
(54) ROLL GYRO PICKUP
R U
(73) Proprietor(s):
Otkrytoe aktsionernoe obshchestvo
"Spetsial'noe konstruktorskoe bjuro
priborostroenija i avtomatiki" (RU)
RU 2 337 314 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к гироскопической технике и может быть использовано в
гироскопических приборах дл стабилизации вертикального направлени .
В литературе известны гироскопические приборы дл измерени углов крена и тангажа,
представл ющие собой гироскопы с трем степен ми свободы. Известно также, что дл правильного измерени углов крена и тангажа эти приборы снабжают системой
горизонтальной коррекции. В качестве чувствительного элемента системы горизонтальной
коррекции известно использование электролитического уровн (см., например, книгу
Г.О.Фридлендера и М.С.Козлова «Авиационные гироскопические приборы», стр.39, 43-47).
Наиболее близким по технической сущности к за вл емому устройству вл етс гироскопический датчик крена (патент RU 2264597 С2, кл. G01С 19/44), вл ющийс прототипом предлагаемого изобретени , содержащий (см. Фиг.1) гиромотор 1 в кардановом
подвесе, жидкостные ма тниковые датчики типа ДЖМ-9Б 2, 3, коррекционные двигатели 4,
5, гас щие регулировочные резисторы 6, 7, программируемые таймеры 8, 9,
исполнительные реле 10, 11. Система коррекции работает следующим образом. При
включении питани начинает разгон тьс гиромотор, одновременно таймеры 8 и 9
подключают управл ющие обмотки реле 10 и 11, которые срабатывают и контактами реле
10 отключают цепь питани управл ющих обмоток коррекционных двигателей, а
контактами реле 11 шунтируют регулировочные резисторы в цеп х управл ющих обмоток
коррекционных двигателей. Таким образом, в начальный момент подачи питающего
напр жени гиромотор будет набирать обороты, а горизонтальна коррекци будет
отключена. Коррекци включитс таймером 8 и реле 10 через 5-10 с, за которые
гиромотор набирает достаточное количество оборотов, при которых его стабилизирующий
момент не вызывает автоколебаний гироузла под действием повышенных
восстанавливающих моментов коррекционных двигателей. Врем действи повышенного
восстанавливающего момента определ етс настройкой таймера 9 из расчета
достаточности дл обеспечени времени готовности прибора. В дальнейшем, если под
вли нием каких-либо причин ось ротора гироскопа отклонитс от вертикали по оси
внутренней или наружной рамы, будет действовать восстанавливающий момент от
соответствующего коррекционного двигател , величина которого настроена
регулировочным резистором (6 или 7), установленным в цепи управл ющих обмоток
данного коррекционного двигател . Значение восстанавливающего момента коррекции дл датчиков крена, используемых на подвижных наземных объектах, выбираетс в
зависимости от требуемого соотношени систематической и периодической составл ющих
погрешности датчика крена. Так, например, дл систем стабилизации оптических линий
визировани определ ющей вл етс периодическа составл юща (требуетс регулировка на «слабую» коррекцию), а дл ввода поправки на крен оси цапф в системах
стабилизации танкового вооружени основную погрешность вносит систематическа составл юща (требуетс регулировка на «сильную» коррекцию).
Достоинством известного датчика крена вл етс возможность обеспечени малого
времени готовности за счет отключени коррекции в начальный момент запуска,
позвол ющее исключить автоколебани гироузла, а также за счет действи в период
запуска повышенного восстанавливающего момента. Недостатком известного датчика
крена вл етс ограниченный диапазон регулировки величины восстанавливающего
момента коррекции по верхнему пределу, то есть невозможность снижени систематической составл ющей погрешности. Причиной невозможности повышени момента коррекции вл етс по вление автоколебаний гироузла при установке жидкостных
ма тниковых датчиков (ДЖМ) с малой зоной пропорциональности, что приводит к
неустойчивому положению пузырька воздуха в ДЖМ при токах через центральный контакт
ДЖМ более 30 мА (определено экспериментально дл жидкостного датчика типа ДЖМ-9Б).
Поэтому дл устранени автоколебаний при малой зоне пропорциональности ДЖМ
приходитс уменьшать корректирующий момент, что и приводит к снижению точности
работы датчика крена. Известным способом исключени автоколебаний вл етс подбор
ДЖМ с пологой крутизной характеристики или разворот ДЖМ относительно выходной оси,
Страница: 4
DE
RU 2 337 314 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
что оп ть же уменьшает крутизну характеристики корректирующего момента и приводит к
снижению точности датчика крена.
Задачей предлагаемого изобретени вл етс повышение точности датчика крена за
счет снижени систематической составл ющей погрешности путем реализации
двухрежимной работы системы горизонтальной коррекции по «положению ДЖМ». А именно
режим «слабой» коррекции в горизонтальном положении ДЖМ или в зоне малых
отклонений ДЖМ от плоскости горизонта, например в зоне пропорциональности
характеристики ДЖМ, позвол ет исключить автоколебани гироузла. А режим «сильной»
коррекции при больших угловых отклонени х ДЖМ от плоскости горизонта позвол ет
максимально повысить момент коррекции и снизить систематическую составл ющую
погрешности датчика крена. Это достигаетс тем, что в датчике крена, содержащем
гиромотор в кардановом подвесе и систему горизонтальной коррекции с коррекционными
двигател ми и жидкостными ма тниковыми датчиками, центральные контакты которых
подключены к одной из фаз питающего напр жени , а выходные - ко входам
соответствующих обмоток управлени коррекционных двигателей, средние точки обмоток
управлени соединены через регулировочные резисторы с другой соответствующей фазой
питающего напр жени , исполнительное реле, подключенное к таймеру, контакты которого
подключены последовательно к регулировочным резисторам, дополнительно введены два
датчика тока, каждый из которых подключен параллельно соответствующему
регулировочному резистору, два блока обработки сигналов, входы которых подключены к
выходу соответствующего датчика тока, два суммирующих устройства, два компаратора,
каждый из которых охвачен положительной обратной св зью, состо щей из интегратора и
выпр мител , выходы блоков обработки сигналов, выходы выпр мителей и входы
компараторов подключены к соответствующим суммирующим устройствам, на входы
которых дополнительно подаетс опорное напр жение, к выходу каждого компаратора
подключены дополнительные вторые исполнительные реле, контакты которых подключены
последовательно к соответствующим датчикам тока.
Существенными отличительными признаками вл ютс :
- Введение датчиков тока, включенных параллельно регулировочным резисторам в
цеп х управл ющих обмоток коррекционных двигателей и позвол ющих по изменению
величины тока косвенно определить положение ДЖМ относительно плоскости горизонта.
- Введение компараторов с настройкой переключени их состо ни по сигналам с
датчиков тока, соответствующих двум положени м ДЖМ:
а) горизонтальному и б) отклоненному на угол, превышающий зону пропорциональности
его характеристики (в зоне насыщени ). Настройка момента переключени компараторов
производитс выставкой соответствующей величины опорного напр жени , подаваемого
на суммирующее устройство.
- Введение исполнительных реле, которые своими контактами в цеп х датчиков тока по
соответствующему состо нию компараторов реализуют двухрежимную работу системы
коррекции, то есть в замкнутом состо нии контакты шунтируют регулировочные резисторы
и обеспечивают «сильную» коррекцию, в разомкнутом обеспечивают «слабую» коррекцию.
- Введение дл компараторов положительной обратной св зи, котора в режиме
«слабой» коррекции обеспечивает режим «опроса» о положении ДЖМ. Так как в режиме
«слабой» коррекции контакты исполнительного реле разрывают (отключают) цепь датчика
тока, при этом тер етс информаци о токе через него, следовательно, и о положении
ДЖМ, то положительна обратна св зь обеспечивает периодическое и кратковременное
переключение состо ни компаратора в режим «сильной» коррекции, в котором будет
подключен датчик тока, позвол ющий определить положение ДЖМ. При этом, если ДЖМ
находитс в положении горизонта или с определенной точностью близко к нему, то
компаратор вновь переходит в состо ние, обеспечивающее режим «слабой» коррекции,
если ДЖМ отклонен от горизонтального положени , то компаратор остаетс в состо нии,
обеспечивающем режим «сильной» коррекции. Периодичность включени режима
«опроса» определ етс параметрами интегратора и выбираетс экспериментально или из
Страница: 5
RU 2 337 314 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
расчета, чтобы за врем отсутстви информации о положении ДЖМ отклонение гироскопа
по какой-либо оси не превысило допустимую погрешность датчика крена, например от 3 с
до 5 с. Длительность включени режима «опроса» определ етс быстродействием
электроники, как правило, не превышает 0,01 с, что, естественно, не успевает вызвать
автоколебаний гироузла.
Проведенный анализ уровн техники, включающий поиск по патентным и научнотехническим источникам информации, позволил установить, что не обнаружено аналогов,
характеризующихс признаками, тождественными всей совокупности существенных
признаков за вл емого изобретени . Это позвол ет сделать вывод о соответствии
за вл емого устройства критерию изобретени «новизна».
Сравнение за вл емого гироскопического датчика крена с другими техническими
решени ми показывает, что отдельные режимы работы, обеспечиваемые отличительными
признаками, в технике широко известны. Так, известно применение датчика тока дл оценки режима работы устройства, известно применение компаратора дл переключени цепей, известно применение положительной обратной св зи дл периодического
изменени состо ни устройства (см. кн. «Искусство схемотехники». П.Хоровиц, У. Хилл,
том 1. М.: «Мир», 1986, п.3.30, стр.229-230, п.3.22, стр.213-214, п.3.23, стр.215216). Известна двухрежимна система межрамочной коррекции (см. а.с. СССР №48833, кл.
С01С, 19/54). Однако не обнаружено применени указанных признаков в за вл емой
совокупности с другими признаками дл достижени указанного технического результата,
следовательно, за вл емое устройство соответствует критерию изобретени «изобретательский уровень».
На Фиг.2 представлена электрокинематическа схема за вл емого гироскопического
датчика крена.
Гироскопический датчик крена содержит гиромотор 1 в кардановом подвесе, жидкостные
ма тниковые датчики 2, 3, коррекционные двигатели 4, 5, гас щие регулировочные
резисторы 6, 7, программируемый таймер 8, исполнительное реле 9 и его контакты 10,
датчики тока 11 и 11а, схемы обработки сигналов 12 и 12а (в данной реализации
состо щие из дифференциального усилител , усилител и выпр мител ), суммирующие
устройства 13 и 13а, компараторы 14 и 14а, положительные обратные св зи компараторов
15 и 15а, состо щие каждый из интегратора 15' и 15'а и выпр мител 15" и 15"а,
исполнительных реле 16 и 16а со своими контактами 17 и 17а, включенных в
соответствующие цепи датчиков тока.
Гироскопический датчик крена работает следующим образом.
При включении питани одновременно подключаютс обмотки гиромотора 1, обмотки
возбуждени коррекционных двигателей 4, 5, таймер 8, центральные контакты ДЖМ 2, 3.
При этом таймер 8 подключает реле 9, которое своим контактом 10 отключает цепь
питани управл ющих обмоток коррекционных двигателей 4, 5, таким образом, гиромотор
начинает разгон тьс , а коррекци в это врем отключена. Через 5-10 с таймер 8
отключит реле 9, которое своим контактом 10 подключит управл ющие обмотки
коррекционных двигателей 4, 5, и начнетс процесс восстановлени гироскопа к
вертикали места. Врем настройки таймера 8 выбрано из расчета достаточности дл набора гиромотором оборотов, при которых его стабилизирующий момент не будет
вызывать автоколебаний гироузла при действии восстанавливающих моментов в
начальный период запуска.
Далее рассмотрим работу системы горизонтальной коррекции после завершени периода запуска и, если по каким-либо причинам ось гиромотора будет отклонена от
вертикального положени , на примере отклонени относительно оси внутренней рамы. В
этом случае ДЖМ 2 будет отклонен от плоскости горизонта, через соответствующую
управл ющую обмотку коррекционного двигател 5 будет протекать ток, соответствующий
величине отклонени ДЖМ. Этот же ток будет протекать в регулировочном резисторе 6, а
если замкнут контакт 17, то практически и в датчике тока 11, так как его
сопротивление на пор док меньше сопротивлени резистора 6, который в данном случае
Страница: 6
RU 2 337 314 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
будет зашунтирован. Если контакт 17 разомкнут, то через 3-5 с (врем , определ емое
параметрами интегратора 15' в положительной обратной св зи 15 компаратора 14)
компаратор 14 переключитс и подключит реле 16, которое сработает и замкнет контакт
17. Сигнал с датчика тока 11, соответствующий по величине отклоненному от горизонта
положению ДЖМ на угол, либо превышающий зону пропорциональности характеристики
ДЖМ, либо в зоне пропорциональности (в зависимости о требуемой точности датчика
крена), и преобразованный схемой обработки 12, поступит на суммирующее устройство 13.
На входе суммирующего устройства 13 имеетс также опорное напр жение Uопорное,
выбранное таким образом, чтобы при наличии сигнала с датчика тока соответствующего
отклоненному положению ДЖМ обеспечилось переключение компаратора 14 в состо ние,
при котором будет подключено исполнительное реле 16 и контакт 17 будет замкнутым. Под
действием повышенного восстанавливающего момента, так как гас щий резистор 6 в цепи
коррекционного мотора 5 зашунтирован параллельной цепью датчика тока с меньшим
омическим сопротивлением, ось гиромотора будет ускоренно возвращатьс в вертикальное
положение, а ДЖМ - в положение плоскости горизонта. Как только сигнал с датчика тока
11 будет равен величине, соответствующей горизонтальному положению ДЖМ (с
выбранной точностью), компаратор 14 переключитс в другое состо ние, при котором реле
16 будет отключено и контакт 17 разомкнет цепь датчика тока 11. При этом разрываетс шунтирующа цепь регулировочного резистора 6, который обеспечивает
функционирование режима «слабой» коррекции. Под действием малого
восстанавливающего момента, ограниченного регулировочным гас щим резистором 6, при
котором автоколебани гироузла отсутствуют, будет поддерживатьс вертикальное
положение оси гиромотора. При этом через каждые 3-5 с обеспечиваетс переключение
состо ни компаратора в положение, при котором подключаетс исполнительное реле 16,
замыкаютс контакты 17 и подключаетс датчик тока 11, сигнал с которого подаетс на
суммирующее устройство, где имеетс опорное напр жение Uопорное, величина которого
выбрана из услови , что если сигнал с датчика тока соответствует отклоненному
положению ДЖМ, то компаратор останетс в положении, обеспечивающем подключение
реле 16, и будет действовать повышенный восстанавливающий момент коррекции,
обеспечивающий повышение точности датчика крена. Если же сигнал с датчика тока
соответствует горизонтальному положению ДЖМ, опорное напр жение должно обеспечить
состо ние компаратора, при котором реле 16 будет отключено, и будет действовать
пониженный восстанавливающий коррекционный момент, обеспечивающий отсутствие
автоколебаний гироузла датчика крена. Таким образом, обеспечиваетс режим «опроса»
положени ДЖМ с периодичностью 3-5 с, что определ етс параметрами интегратора 15' в
цепи положительной обратной св зи 15 компаратора 14, и длитс этот режим 0,01 с, что
определ етс быстродействием электроники. В результате работы предлагаемой
«двухрежимной» горизонтальной коррекции в режиме «слабой» коррекции, при положении
ДЖМ близко к горизонтальному, обеспечиваетс отсутствие автоколебаний. А дл случа больших возмущающих воздействий, вызывающих большие отклонени ДЖМ от горизонта,
работает «сильна » коррекци , обеспечивающа повышение точности датчика крена.
Выбор величины опорного напр жени , подаваемого на соответствующее суммирующее
устройство, производитс в зависимости от точности датчика крена, которую необходимо
обеспечить, или по каналу измерени крена или тангажа (по ос м внутренней или
наружной рам карданова подвеса). Например, датчик жидкостной ма тниковый типа ДЖМ9Б имеет смешанную характеристику с пропорциональным участком от ±30 угл. мин до ±40
угл. мин. Если требуетс обеспечить точность ?max по каждой из осей карданова подвеса
не более ±30 угл. мин, то опорное напр жение должно соответствовать значению, при
котором обеспечиваетс переключение компаратора при отклонении ДЖМ от плоскости
горизонта на угол не менее ±30 угл. мин, что будет соответствовать отклонению ДЖМ до
зоны насыщени дл ДЖМ, имеющих пропорциональный участок характеристики до ±30
угл. мин, и в зоне пропорциональности характеристики дл ДЖМ, имеющих
пропорциональный участок более ±30 угл. мин. При этом по каждой оси карданова
Страница: 7
RU 2 337 314 C1
5
подвеса можно обеспечить свою регулировку.
По предложенному техническому решению были изготовлены опытные образцы
датчиков крена. Результаты испытаний образцов показали наибольшую эффективность
решений в услови х внешних климатических и механических воздействий, так как в этих
услови х максимально возрастают внешние возмущающие моменты по ос м карданова
подвеса, определ ющие точность измерений. В процессе испытаний в услови х внешних
климатических и механических, воздействий погрешность измерений датчиков не
превышала значений, имевших место в нормально климатических услови х и на
неподвижном основании.
10
15
20
25
30
35
Формула изобретени 1. Гироскопический датчик крена, содержащий гиромотор в кардановом подвесе и
систему горизонтальной коррекции с коррекционными двигател ми и жидкостными
ма тниковыми датчиками (ДЖМ), центральные контакты которых подключены к одной из
фаз питающего напр жени , а выходные - к входам соответствующих обмоток управлени коррекционных двигателей, средние точки обмоток управлени соединены через
регулировочные резисторы с другой соответствующей фазой питающего напр жени ,
таймер и исполнительное реле, контакты которого включены последовательно с
регулировочными резисторами, отличающийс тем, что в него дополнительно введены два
датчика тока, включенные параллельно регулировочным резисторам, два блока обработки
сигналов, входы которых подключены к выходу соответствующего датчика тока, два
суммирующих устройства, два компаратора, каждый из которых охвачен положительной
обратной св зью, состо щей из интегратора и выпр мител , выходы блоков обработки
сигналов, выходы выпр мителей и входы компараторов подключены к соответствующим
суммирующим устройствам, на входы которых дополнительно подаютс соответствующие
опорные напр жени , к выходу каждого компаратора подключены дополнительные
соответствующие исполнительные реле, контакты которых подключены последовательно
соответствующим датчикам тока, при этом величины опорных напр жений выбраны из
услови обеспечени переключени соответствующих компараторов при отклонении
соответствующих ДЖМ от плоскости горизонта.
2. Гироскопический датчик крена по п.1, отличающийс тем, что величина
соответствующего опорного напр жени выбрана из услови обеспечени переключени компаратора при отклонении соответствующего ДЖМ от плоскости горизонта на угол,
равный зоне насыщени характеристики ДЖМ, или на угол не более ?max в зоне
пропорциональности характеристики ДЖМ, где ?max - максимально допустима погрешность датчика крена.
40
45
50
Страница: 8
CL
RU 2 337 314 C1
Страница: 9
DR
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
228 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа