[1]Устройство карданова подвеса для увеличения диапазона углов поворота изделия относительно гиростабилизированной платформы (ГСП) относится к области приборостроения и может быть использовано в системах управления подвижных объектов (летательных аппаратов) с использованием гиростабилизированной платформы, установленной на изделии в кардановом подвесе.
[2]Известен способ увеличения диапазона углов поворота изделия относительно ГСП, установленной на изделии в кардановом подвесе (RU 2552857 от 25.11.2013 г.). Увеличение углов поворота вокруг продольной, поперечной и вертикальной осей изделия относительно ГСП, установленной на изделии в кардановом подвесе, обеспечивают за счет автоматического перевода трехосного карданова подвеса по сигналам от вычислительного устройства из режима работы с «ракетными» углами в режим работы с «самолетными» углами и обратно на заданное (требуемое) число раз с помощью двигателя механизма разворота (ДМР), установленного на дополнительной наружной раме карданова подвеса ГСП, при этом ось вращения дополнительной рамы относительно летательного аппарата устанавливают коллинеарно вертикальной оси летательного аппарата.
[3]Рассматриваемая схема четырехосного карданова подвеса позволяет обеспечить:
[4]- совмещение в одном приборе функции двух приборов: определение «ракетных» и «самолетных» углов ориентации изделия, используя предлагаемый механизм разворота рам четырехосного карданова подвеса;
[5]- улучшение технических характеристик изделия: повышение маневренности изделия, экономии энергетики;
[6]- сохранение таких же точностных характеристик комплекса командных приборов (ККП), как в схеме с трехосным кардановым подвесом;
[7]- стабилизация ГСП не изменяется и работает в режиме трехосного гироскопического стабилизатора (ТГС);
[8]- масса и моменты инерции ГСП не увеличиваются;
[9]- жесткость конструкции между гироблоками и двигателями стабилизации сохраняется, как и в трехосном ТГС;
[10]- переключение прибора из режима работы с «ракетными» углами в режим работы с «самолетными» углами и обратно осуществляется разворотом трехосного карданова подвеса относительно корпуса изделия на углы от нуля до ±90 градусов и обратно по сигналам от вычислительного устройства;
[11]- внешние возмущения на ГСП при работающем и неработающем ДМР передаются через трение в подшипниках, установленных на осях карданова подвеса;
[12]- при всех режимах работы с «ракетными» и «самолетными» углами, а также при переходе от «ракетных» углов к «самолетным» углам и обратно необходимо следить, чтобы угол Θ2 по промежуточной оси трехосного карданова подвеса не превышал пределов ±70 градусов.
[13]В патенте RU 2552857 отмечено, что дополнительная рама может иметь различное конструктивное исполнение, обеспечивающее минимальный вес и габариты прибора.
[14]Анализ показывает, что во всех режимах работы используется один и тот же ТГС, а дополнительная рама служит только для перевода работы ТГС из одного режима в другой.
[15]Требования к ТГС и к наружной раме различны.
[16]Основные требования к ТГС:
[17]- обеспечить заданную максимально возможную точность определения угловой ориентации и движения центра масс изделия относительно инерциального пространства;
[18]- изготовление ТГС в целом и его комплектующих (акселерометров, гироблоков, датчиков углов, двигателей стабилизации, элементов системы прицеливания) должно быть высокоточным, прецизионным;
[19]- должны строго выдерживаться режимы температуры, давления, влажности;
[20]- должна быть обеспечена точная балансировка вокруг осей карданова подвеса ТГС;
[21]- должна быть обеспечена требуемая жесткость и равножесткость конструкции гироблоков и карданова подвеса;
[22]- трение в подшипниках гироблоков и карданова подвеса должно быть минимальным;
[23]- влияние внешних воздействий на прибор (вибраций, магнитно-электрических полей и др.) должно быть сведено к минимуму;
[24]- габаритно-массовые характеристики должны быть минимальными и удовлетворять требованиям заказчика.
[25]Следует подчеркнуть, что в рассматриваемой конструкции ТГС для функционирования прибора во всех режимах работы необходимо, чтобы угол поворота вокруг промежуточной оси подвеса ГСП не превышал пределов ±70 градусов.
[26]Основные требования к дополнительной наружной раме:
[27]- дополнительная наружная рама должна обеспечивать поворот карданова подвеса ТГС вокруг вертикальной оси изделия на угол от нуля до ±90 градусов и обратно заданное (требуемое) число раз;
[28]- угол поворота рамы определяют по показаниям датчика угла, который устанавливают на эту ось. Точность этого датчика может быть на порядок ниже точности датчиков углов, которые устанавливают на оси карданова ТГС;
[29]- двигатель механизма разворота ТГС должен поворачивать карданов подвес относительно изделия со скоростью более 60 градусов в секунду;
[30]- ось вращения наружной рамы должна быть коллинеарна вертикальной оси изделия и ортогональна наружной оси подвеса ТГС.
[31]Кинематическая схема крепления дополнительной рамы внутри корпуса изделия приведена на фиг. 1.
[32]XYZ - система координат, связанная с ГСП;
[33]X1Y1Z1, X2Y2Z2, X3Y3Z3, X4Y4Z4 - системы координат, связанные с внутренней, промежуточной, наружной и дополнительной наружной рамами;
[34]XКYКZК - система координат, связанная с корпусом;
[35]XИYИZИ - система координат, связанная с изделием;
[36]ДС1, ДС2, ДС3 - двигатели силовой стабилизации;
[37]ДУ1, ДУ2, ДУ3, ДУ4 - датчики углов (ДУ);
[38]ДМР - двигатель механизма разворота;
[39]ВУ - вычислительное устройство;
[40]Θ1, Θ2, Θ3, Θ4 - углы поворота.
[41]Дополнительную наружную раму можно установить как внутри корпуса ТГС, так и снаружи.
[42]Задачей настоящего изобретения является разработка устройства карданова подвеса для увеличения диапазона углов поворота изделия без изменения конструкции ТГС.
[43]Поставленная задача решается тем, что предложено устройство карданова подвеса для увеличения диапазона углов поворота изделия, включающее ТГС с ВУ, при этом ТГС через закрепленные на нем две дополнительные полуоси с подшипниками установлен на переходной раме, которая жестко закреплена на корпусе изделия и на которой установлен ДМР с редуктором, выходная шестерня которого закреплена на одной из полуосей ТГС, на другой полуоси установлен ДУ, по которому определяют угол поворота карданова подвеса ТГС вокруг вертикальной оси изделия. Вход ДМР соединен с выходом ВУ, выход ДУ соединен с входом ВУ.
[44]Предлагаемая кинематическая схема устройства карданова подвеса для увеличения диапазона углов поворота изделия относительно ГСП с креплением дополнительной рамы снаружи корпуса ТГС приведена на фиг. 2, где
[45]XYZ - система координат, связанная с ГСП;
[46]X3Y3Z3 - система координат, связанная с переходной рамой;
[47]XИYИZИ - система координат, связанная с изделием;
[53]6 - ДМР с редуктором;
[55]Корпус ТГС через закрепленные на нем две полуоси с подшипниками установлен на переходной раме, на которой также установлен ДМР с редуктором, выходная шестерня которого соединена с шестерней, закрепленной на одной из полуосей ТГС. Вход ДМР соединен с выходом вычислительного устройства для автоматического переключения ТГС из режима работы с «ракетными» углами в режим работы с «самолетными» углами и обратно требуемое число раз. Переходная рама жестко закреплена на корпусе изделия.
[56]На другой полуоси установлен ДУ, по которому определяют угол поворота карданова подвеса ТГС вокруг вертикальной оси изделия.
[57]В изделиях с «самолетными» углами наружную ось ТГС крепят коллинеарно продольной оси изделия. В изделиях, требующих увеличенных углов поворота вокруг продольной, поперечной и вертикальной осей изделия и работающих в режимах «ракета» - «самолет» и обратно, наружную ось ТГС в исходном положении предпочтительно устанавливать коллинеарно поперечной оси ракеты, как показано на фиг. 2. В этом случае дополнительной наружной рамой предлагаемого устройства является корпус ТГС.
[58]По информации чувствительных элементов ТГС в ВУ определяют угловую ориентацию и линейное перемещение центра масс изделия относительно инерциального пространства.
[59]Крепление дополнительной рамы снаружи корпуса ТГС экономически более выгодно, так как можно использовать унифицированный ТГС. Унифицированный ТГС можно использовать в изделиях с ракетными углами, где наружную ось ТГС устанавливают коллинеарно поперечной оси изделия.
[60]Таким образом, предложено устройство карданова подвеса для увеличения диапазона углов поворота изделия, включающее ТГС с вычислительным устройством. ТГС через закрепленные на нем две дополнительные полуоси с подшипниками установлен на переходной раме, которая жестко закреплена на корпусе изделия. На переходной раме установлен ДМР с редуктором, выходная шестерня которого закреплена на одной из полуосей ТГС. На другой полуоси установлен ДУ, по которому определяют угол поворота ТГС относительно изделия вокруг вертикальной оси. Выход ДУ соединен с входом ВУ, а вход ДМР соединен с выходом ВУ.
[61]Техническим результатом предлагаемого устройства являются:
[62]- расширение функциональных возможностей изделия;
[63]- сохранение точностных характеристик ККП, как и в схемах с ТГС;
[64]- уменьшение стоимости ККП за счет использования унифицированных ТГС;
[65]- упрощение изготовления и эксплуатации ККП.
