RU174186U1 - Гирокомпас - Google Patents
Гирокомпас Download PDFInfo
- Publication number
- RU174186U1 RU174186U1 RU2017112125U RU2017112125U RU174186U1 RU 174186 U1 RU174186 U1 RU 174186U1 RU 2017112125 U RU2017112125 U RU 2017112125U RU 2017112125 U RU2017112125 U RU 2017112125U RU 174186 U1 RU174186 U1 RU 174186U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- integrators
- gyro
- amplifier
- adder
- windings
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/02—Rotary gyroscopes
- G01C19/34—Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes
- G01C19/38—Rotary gyroscopes for indicating a direction in the horizontal plane, e.g. directional gyroscopes with north-seeking action by other than magnetic means, e.g. gyrocompasses using earth's rotation
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области гироскопической техники и может быть использована в системах навигации. Гирокомпас содержит основание, являющееся опорой прибора, измерительный элемент, при этом оси внешних рамок гироскопических интеграторов размещены соосно и на одной линии, датчики команд через сумматор, усилитель электрически связаны с датчиком момента, установленном на оси внутренней рамки одного из гироинтеграторов, датчики углов гироинтеграторов электрически связаны с обмотками роторов преобразователей координат, а сигнальные обмотки обоих статоров преобразователей координат через второй сумматор и усилитель - с двигателем приведения системы индикации. Техническим результатом является повышение точности и быстродействия в определении ориентирного направления «Север-Юг» и возможность автоматической выставки в заданном направлении каких-либо объектов, нуждающихся в этом. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области гироскопической техники и может быть использована в системах навигации.
Аналогом является гирокомпас «Гироинтегратор и компас», (А.С. №82895 (СССР), 1974), состоящий из корпуса, являющегося опорой и камеры тяжелого гороскопа, имеющего тонкую гибкую тонкую связь с опорой.
Ближайшими прототипом предлагаемого устройства являются: «Гирокомпас» (А.С. №801632 (СССР), 1981 г.), содержащий основание, являющееся опорой прибора, гибкий, тонкий тросик подвеса, измерительный элемент (гирокомпаса), собственно гироскопа.
Недостатками известных гирокомпасов являются:
- относительно низкая точность, обусловленная погрешностями гироскопических устройств;
- отсутствие возможности использования автоматических устройств для выставки или наведения в заданном направлении каких-либо объектов и низкое быстродействие.
Задачей полезной модели является разработка устройства гирокомпаса, в котором устранены недостатки аналога и прототипа.
Техническим результатом является повышение точности и быстродействия в определении ориентирного направления «Север-Юг» и возможность автоматической выставки в заданном направлении каких-либо объектов, нуждающихся в этом.
Технический результат достигается тем, что гирокомпас, содержащий основание, являющееся опорой прибора, измерительный элемент, согласно настоящей полезной модели, оси внешних рамок гироскопических интеграторов размещены соосно и на одной линии, датчики команд через сумматор, усилитель электрически связаны с датчиком момента, установленном на оси внутренней рамки одного из гироинтеграторов, датчики углов гироинтеграторов электрически связаны с обмотками роторов преобразователей координат, а сигнальные обмотки обоих статоров преобразователей координат через второй сумматор и усилитель - с двигателем приведения системы индикации.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена кинематическая схема гирокомпаса с указанием электрических связей, а на фиг. 2, а, б, - принципиальная схема преобразователей координат. Обозначения на чертежах:
1 и 2 - гироинтеграторы;
3 и 4 - датчики команд;
5 - индикатор;
6, 7 - сумматоры;
8 - усилитель;
9, 10, 11 - датчики момента;
12, 13 - преобразователи координат;
14 - основной усилитель преобразователь;
15 - двигатель приведения;
16, 17 - датчики углов;
18, 19 - узкополостные фильтры;
20, 21 усилители преобразователя;
Для фиг. 2, а, б:
- 3-3' - статорные обмотки ПК скрепленные с ГИ;
- 2-2' - статорные обмотки, скрепленные относительно 3-3' на угол 90°;
- 1-1' - роторная обмотка, соединенная с индикатором;
S-N - направление «Север-Юг»;
H1 и Н2 - векторы кинетических моментов;
ωt - текущее значение угла при повороте ротора;
ϕ - угол первоначального положения роторов гироинтеграторов, относительно направления «Север-Юг».
Гирокомпас содержит: два гироскопических интегратора 1, 2, выполненных по классической схеме и размещенных осями внешних рамок гироскопов соосно и на одной линии; систему подстройки, состоящую из двух датчиков команд 3, 4 и датчиков моментов 9, 10, установленных по осям внешних рамок, таким образом, что их роторы непосредственно закреплены на внешних осях гироинтеграторов 1, 2, а статоры - на основании прибора в целом, сумматора 6, усилителя 8 и датчика момента 11, установленного на оси внутренней рамки одного из гироинтеграторов 1, 2; систему индикации, состоящую из двух преобразователей координат 12, 13, роторы которых установлены на осях внешних рамок гироинтеграторов 1, 2, а статоры - подвижно относительно основания, сумматора 7, основного усилителя преобразователя 14 и индикатора 5 с двигателем приведения 15; систему ориентации, включающую в себя датчики углов 16, 17, узкополосные фильтры 18, 19, усилители преобразователя 20 и 21 и преобразователи координат 12, 13.
Принцип действия гирокомпаса основан на использовании горизонтальной составляющей вращения Земли и состоит в следующем.
Оба гироинтегратора прецессируют в противоположных направлениях с одинаковыми относительно основания угловыми скоростями, что обеспечивается системой подстройки, т.е. с датчиков команд 3, 4 после сумматора 6 снимается сигнал, пропорциональный углам (α1-α0)-(α2-α0)=αα, который через усилитель 8 подается на датчик момента 11, размещенный по оси внутренней рамки одного из гироинтеграторов (например, 2). В результате обеспечивается равенство угловых скоростей прецессии гироинтеграторов 1 и 2.
где ось α1, α2 - углы поворота основания гироскопа.
Поскольку угловая скорость вращения основания (предполагается угловая скорость вращения Земли) во много раз меньше скоростей прецессии гироинтеграторов, то из уравнения (1) следует, что по осям внешних рамок обоих гироинтеграторов 1 и 2, кроме постоянных по значению внешних возмущающих моментов, будут действовать гармонические моменты, обусловленные вращением Земли, следовательно, в датчиках углов 16, 17 по осям внутренних рамок гироинтеграторов 1 и 2, кроме постоянных по значению сигналов будут иметь место гармонические сигналы с частотой , соответствующей угловой скорости прецессии. С помощью узкополосных фильтров усилителей 18, 19 системы ориентации из результирующих сигналов датчиков углов 16, 17 выделяются гармонические сигналы, пропорциональные:
где β - величина угла, соответствующая сигналу (фиг. 1); К1 - коэффициент пропорциональности; mc - масса ротора; - величина отклонения центра масс ротора; Н - кинетический момент; - скорость перемещения гироскопа относительно оси внутренней рамки гироинтегратора; - ускорение перемещения гироскопа относительно оси внутренней рамки гироинтегратора.
Таким образом, момент созданной силами инерции относительно оси внешней скорости рамки вызовет прецессию гироскопа относительно оси внутренней рамки с угловой скоростью прецессии
и связи между ωnpη и β может быть выражена как
где ωnpη - угловая скорость процессии внутренней рамки; Минη - момент сил инерции процессии внутренней рамки.
Сигналы, пропорциональные углам β по уравнению (2), поступают на роторные обмотки, которые фиксированы по направлению относительно векторов кинетических моментов (H1 и Н2) соответственно гироинтеграторов 1, 2 (фиг. 2 а, б) и жестко (неподвижно) с ними связаны. На статорах преобразователей координат размещено по две взаимно перпендикулярные обмотки, то есть синусные 2-2' и косинусные 3-3' обмотки. Причем статоры обоих преобразователей координат 12, 13 через индикатор 5 жестко скреплены между собой и имеют возможность поворачиваться относительно основания вокруг осей внешних рамок гироинтеграторов 2, 1 с помощью двигателя приведения 15 индикатора 5.
Таким образом, по роторным обмоткам преобразователей координат протекают электрические токи, пропорциональны углу, определяемому по уравнению (2). Тогда в статорных обмотках 2-2', 3-3' будут индуктироваться сигналы:
Для преобразователя координат 1:
Для преобразователя координат 2:
где к1, к2 - коэффициенты передачи; ωкη - значение угловой скорости процессии внешней рамки.
Если обеспечить в уравнениях (3, 4) равенство статических коэффициентов передачи, т.е. |к1|=|к2|, то напряжения в одноименных статорных обмотках будут одинаковыми в том случае, когда статоры обоих преобразователей координат 12, 13 в рассматриваемом случае своими синусными обмотками 2-2' расположены в направлении земного меридиана. Иными словами, разностные сигналы углов поворота основания α1-α0 и α2-α0 являются информацией для работы системы индикации. Сигнал после сумматора 7 и усилителя преобразователя 14 поступает на двигатель приведения 15, который обеспечивает равенство углов α1=α2=α.
Уравнения движения гирокомпаса записываются в предположении, что моменты сил трения и инерции, действующие по осям подвеса обоих гироинтеграторов предельно малы:
Аналогично и для второго гироинтегратора. Система обозначения осей координат и углов отклонений для гироинтегратора 1, показанная на фиг. 1 аналогична и для гироинтегратора 2 только с учетом того, что вектор Н2 направлен в противоположную сторону.
Что касается угла β, то введение системы подстройки значения угла β сводится к нулю. В этом случае, если в выражении (7) отлично от нуля, то в статическом плане решение системы уравнений (7) будет иметь вид:
Как уже отмечалось выше, угловые скорости прецессии гироинтеграторов выбираются значительно большими по сравнению с угловой скоростью движения основания (например, угловой скорости вращения Земли).
Иными словами, углы прецессии гироинтеграторов 1, 2 за один и тот же промежуток времени будут одинаковыми.
Проведенные экспериментальные исследования с помощью компьютерных программ показали практическую реализуемость предложенного устройства и высокую точность в определении направления «Север-Юг».
Claims (1)
- Гирокомпас, содержащий основание, являющееся опорой прибора, измерительный элемент, отличающийся тем, что оси внешних рамок гироскопических интеграторов размещены соосно и на одной линии, датчики команд через сумматор, усилитель электрически связаны с датчиком момента, установленном на оси внутренней рамки одного из гироинтеграторов, датчики углов гироинтеграторов электрически связаны с обмотками роторов преобразователей координат, а сигнальные обмотки обоих статоров преобразователей координат через второй сумматор и усилитель - с двигателем приведения системы индикации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112125U RU174186U1 (ru) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Гирокомпас |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017112125U RU174186U1 (ru) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Гирокомпас |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU174186U1 true RU174186U1 (ru) | 2017-10-06 |
Family
ID=60041177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017112125U RU174186U1 (ru) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Гирокомпас |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU174186U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2062985C1 (ru) * | 1993-11-17 | 1996-06-27 | Акционерное общество закрытого типа "Момент ЛТД" | Гирогоризонткомпас для подвижного объекта |
US7121159B2 (en) * | 2002-03-01 | 2006-10-17 | Ganid Productions, Llc | Apparatus and method for gyroscopic propulsion |
RU91160U1 (ru) * | 2009-09-07 | 2010-01-27 | Казанский государственный аграрный университет | Вибрационный гирокомпас |
RU2550592C1 (ru) * | 2014-02-18 | 2015-05-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал") | Гирогоризонткомпас |
-
2017
- 2017-04-10 RU RU2017112125U patent/RU174186U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2062985C1 (ru) * | 1993-11-17 | 1996-06-27 | Акционерное общество закрытого типа "Момент ЛТД" | Гирогоризонткомпас для подвижного объекта |
US7121159B2 (en) * | 2002-03-01 | 2006-10-17 | Ganid Productions, Llc | Apparatus and method for gyroscopic propulsion |
RU91160U1 (ru) * | 2009-09-07 | 2010-01-27 | Казанский государственный аграрный университет | Вибрационный гирокомпас |
RU2550592C1 (ru) * | 2014-02-18 | 2015-05-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал" (ОАО "ВНИИ "Сигнал") | Гирогоризонткомпас |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2591697A (en) | Stable reference apparatus | |
CN103196436B (zh) | 五自由度主动磁轴承式双轴角速率陀螺 | |
CN108710001B (zh) | 一种两轴一体陀螺加速度计及伺服控制方法 | |
CN112179340A (zh) | 一种冗余配置惯性测量单元双轴旋转调制方法 | |
US4472978A (en) | Stabilized gyrocompass | |
RU2436046C1 (ru) | Гирогоризонткомпас с вращением инерциального измерительного блока | |
US2631455A (en) | Stable reference apparatus | |
RU174186U1 (ru) | Гирокомпас | |
RU2550592C1 (ru) | Гирогоризонткомпас | |
US2603003A (en) | Gyroscopic instrument | |
US3855711A (en) | Gyrocompass | |
US2970382A (en) | Gyro-compass | |
RU175218U1 (ru) | Трехкомпонентный измеритель угловой скорости на основе гироскопа Ковалевской с пружинным подвесом | |
Bogolyubov et al. | Astatic gyrocompass based on a hybrid micromechanical gyroscope | |
RU2771918C2 (ru) | Гироскоп | |
RU2571199C1 (ru) | Гирогоризонткомпас | |
RU2728733C1 (ru) | Гироскоп | |
US2986944A (en) | Induction gyroscope torquer and related gyroscopic apparatus | |
JPH0352002B2 (ru) | ||
CN108872636B (zh) | 一种两轴框架摆式加速度计 | |
Anderson | Inertia navigation systems | |
US3815428A (en) | Gyrocompasses | |
RU2601240C1 (ru) | Гирогоризонткомпас | |
RU2653155C1 (ru) | Динамически настраиваемый гироскоп | |
RU2617136C1 (ru) | Гирогоризонткомпас |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20171222 |