[1]Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке и производстве двухстепенных гироблоков.
[2]Известно, что с механической точки зрения, такие гироблоки представляют собой многомассовые динамические системы, функционирующие в условиях различных (внешних и внутренних) периодических воздействий [Е.А. Никитин, С.А. Шестов, В.А. Матвеев. Гироскопические системы, часть III // М.: Высшая школа, 1988, стр. 117]. К источникам внутренних периодических воздействий можно отнести: несбалансированность ротора гиромотора, наличие дефектов в элементах газодинамической опоры. При частотах воздействий, близких к частотам собственных колебаний конструкции гироблока, появляются резонансы, приводящие к увеличению его погрешности.
[3]Известен способ определения погрешностей двухстепенного гироблока [У. Ригли, У. Холлистер, У. Денхард. Теория, проектирование и испытания гироскопов // М.: Мир, 1972, стр. 358-367], заключающийся в выполнении следующих технологических операций:
[4]1. Установка гироблока на платформе одноосного гиростабилизатора.
[5]2. Выставка платформы в положение, при котором измерительная ось гироблока перпендикулярна плоскости меридиана, ось прецессии направлена по вертикали.
[6]3. Включение гироблока в качестве чувствительного элемента одноосного гиростабилизатора. При этом датчик угла гироблока через усилитель-преобразователь замыкается на обмотку управления электродвигателя, установленного на оси стабилизации платформы.
[7]4. Включение источника питания гиромотора. При этом ротор гиромотора разгоняется до рабочей (начальной) скорости вращения, равной номинальной, рассчитанной при проектировании гиромотора.
[8]5. Измерение сигнала датчика угла гиростабилизатора (пропорционального скорости ухода гироблока) при номинальной скорости вращения ротора гиромотора.
[9]6. Определение погрешности гироблока сравнением результатов измерений с эталонным значением. В данной ориентации за эталонное значение скорости ухода принимается значение, равное нулю.
[10]7. Повторение операций по пп. 5 и 6 при нескольких фиксированных значениях скорости вращения ротора гиромотора. Фиксированные значения скорости вращения ротора задавались установкой значения частоты напряжения источника питания гиромотора.
[11]8. Выключение гироблока, выключение его гиромотора, выключение гиростабилизатора.
[12]9. Определение составляющей погрешности гироблока, обусловленной наличием резонансных частот в конструкции гироблока, по ее изменению (увеличению/уменьшению) в результатах измерений.
[13]Недостатками способа являются:
[14]1. Малая достоверность. При дискретном изменении частоты вращения ротора имеется вероятность пропуска частот, совпадающих с резонансными частотами конструкции.
[15]2. Значительная трудоемкость, обусловленная необходимостью проведения многократных изменений параметра (частоты) источника питания гиромотора, необходимостью многократного включения/выключения гиромотора, проведения многократных измерений сигнала датчика угла гиростабилизатора.
[16]3. Необходимость при проведении испытаний в сложном дорогостоящем оборудовании - гиростабилизаторе.
[17]Известен также способ определения погрешности двухстепенного гироблока [У. Ригли, У. Холлистер, У. Денхард. Теория, проектирование и испытания гироскопов // М.: Мир, 1972, стр. 367-371], который принимаем за прототип, заключающийся в выполнении следующих технологических операций:
[18]1. Установка гироблока на платформе неподвижного относительно Земли поворотного устройства (например, делительной головки).
[19]2. Выставка платформы поворотного устройства в положение, при котором измерительная ось гироблока перпендикулярна плоскости меридиана, а ось прецессии направлена по вертикали.
[20]3. Включение гироблока в режим обратной связи по току датчика момента. При этом датчик угла гироблока через усилитель-преобразователь замыкается на датчик момента.
[21]4. Включение источника питания гиромотора. При этом ротор гиромотора разгоняется до номинальной (начальной), рассчитанной при проектировании гиромотора скорости (частоты) вращения.
[22]5. Измерение тока в цепи датчика момента обратной связи (пропорционального скорости ухода) при заданной частоте вращения ротора гиромотора.
[23]6. Определение погрешности гироблока сравнением результатов измерений с эталонным значением. В данной ориентации за эталонное значение скорости ухода принимается значение, равное нулю.
[24]7. Повторение операций по пп. 5 и 6 при нескольких фиксированных значениях скорости вращения ротора гиромотора.
[25]8. Выключение гироблока, его обратной связи, выключение гиромотора.
[26]9. Определение составляющей погрешности гироблока, обусловленной наличием резонансных частот в конструкции гироблока, по ее изменению (увеличению/уменьшению) в результатах измерений.
[27]Недостатками способа являются:
[28]1. Малая достоверность. При дискретном изменении частоты вращения ротора имеется вероятность пропуска частот, совпадающих с резонансными частотами конструкции.
[29]2. Значительная трудоемкость, обусловленная необходимостью проведения многократных изменений параметра (частоты) источника питания гиромотора, необходимостью многократного включения/выключения гиромотора, проведения многократных измерений выходного сигнала (тока в цепи датчика момента) гироблока.
[30]Задачей настоящего изобретения является совершенствование технологического процесса разработки и изготовления двухстепенных гироблоков.
[31]Достигаемый технический результат:
[32]- повышение достоверности результатов определения погрешности гироблока,
[33]- уменьшение трудоемкости определения погрешности гироблока.
[34]Указанный результат достигается тем, что в известном способе определения погрешности двухстепенного гироблока, заключающемся: в установке гироблока на неподвижном основании; выставке оси прецессии в вертикальное положение; выставке измерительной оси в положение, перпендикулярное плоскости меридиана; замыкании цепи обратной связи датчик угла - усилитель-преобразователь - датчик момента; включении гиромотора; разгоне ротора до начальной скорости вращения; измерении тока в цепи датчика момента и измерении скорости вращения ротора, выключении гиромотора; начальное значение скорости вращения ротора гиромотора устанавливают на 10-30% выше значения его номинальной скорости, а ток в цепи обратной связи и скорость вращения ротора измеряют непрерывно на его выбеге.
[35]Предлагаемое изобретение поясняется чертежами фиг. 1 и 2.
[36]На фиг. 1 приведена принципиальная схема включения двухстепенного поплавкового гироблока для проведения испытаний.
[37]На фиг. 2 приведен график зависимости погрешности выходного сигнала гироблока от частоты вращения ротора гиромотора, полученный экспериментальным путем (ΔIдм=f(F)).
[38]На фигурах приняты следующие обозначения:
[39]1 - двухстепенной (поплавковый) гироблок;
[40]2 - платформа поворотного основания (далее - платформа);
[41]3 - поворотное основание;
[43]5 - источник питания гиромотора (далее - источник питания);
[44]6 - датчик угла гироблока (далее - датчик угла);
[45]7 - усилитель-преобразователь обратной связи (далее - усилитель - преобразователь);
[46]8 - датчик момента гироблока (далее - датчик момента);
[47]9 - график зависимости погрешности выходного сигнала гироблока ΔIдм=f(F);
[48]10 - участок графика зависимости погрешности ΔIдм=f(F) с резонансом конструкции;
[49]ΔIдм=(Iдм-Iдмэ) - погрешность выходного сигнала гироблока;
[50]Iдм - измеряемое в цепи датчика момента 8 обратной связи значение тока;
[51]Iдмэ - эталонное значение тока;
[52]F - частота вращения ротора гиромотора;
[53]Fн - начальная частота вращения ротора гиромотора;
[54]Fo - резонансная частота конструкции гироблока;
[55]ОХ - ось прецессии гироблока;
[56]OY - измерительная ось гироблока;
[57]OZ - ось вращения ротора гиромотора.
[58]Реализация предлагаемого способа осуществляется при выполнении следующей последовательности технологических операций:
[59]1. Установка гироблока 1 (фиг. 1) на платформе 2 неподвижного относительно Земли поворотного основания 3 (например, делительной головки).
[60]2. Выставка поворотного основания 3 в положение, при котором измерительная ось OY гироблока 1 перпендикулярна плоскости меридиана, ось ОХ прецессии - ориентирована по вертикали.
[61]3. Включение гироблока 1 в режим обратной связи. При этом датчик угла 6 гироблока 1 через усилитель-преобразователь 7 замыкается на датчик момента 8. Через датчик момента 8 начнет протекать ток Iдм.
[62]4. Включение источника питания 5 гиромотора 4.
[63]5. Разгон ротора гиромотора 4 до начальной скорости (частоты Fн) вращения на 10-30% больше номинальной скорости. Необходимость в разгоне выше номинальной скорости обусловлена тем, что резонанс конструкции, который влияет на точность гироблока 1, может находиться как ниже, так и выше номинальной скорости вращения ротора.
[64]6. Выключение источника питания 5 гиромотора 4. При этом ротор гиромотора 4 начнет выбегать.
[65]7. Одновременное непрерывное измерение в процессе выбега ротора гиромотора 4 выходного сигнала гироблока 1 (тока Iдм в цепи датчика момента 8, пропорционального скорости ухода гироблока) и измерение частоты F вращения ротора гиромотора 4.
[66]8. Определение погрешности ΔIдм выходного сигнала гироблока 1 путем вычитания из измеренных значений Iдм эталонного значения Iдмэ. За эталонное значение Iдмэ в данной ориентации принимается значение тока равное нулю.
[67]9. Построение графика 9 зависимости погрешности выходного сигнала гироблока 1 от частоты вращения ротора гиромотора (фиг. 2).
[68]10. Определение на графике 9 участка 10 с резким изменением значений погрешности выходного сигнала ΔIдм.
[69]11. Определение соответствующих этим участкам резонансных частот Fo конструкции гироблока 1.
[70]При реализации способа:
[71]Нижний предел повышения начального значения скорости вращения ротора гиромотора, равный 10%, устанавливается с целью исключения влияния переходного процесса, возникающего в результате выключения гиромотора, на результаты определения погрешности в заданном диапазоне скоростей.
[72]Верхний предел, равный 30%, повышения скорости вращения ротора ограничивается конструктивными особенностями опоры ротора гиромотора. В гироблоках, например, с газодинамическими опорами ротора гиромотора, дальнейшее повышение скорости вращения ротора повышает вероятность потери устойчивости и, соответственно, ведет к увеличению времени испытаний.
[73]По сравнению со способом, принятым за прототип, предлагаемый способ обладает следующими преимуществами:
[74]1. Более высокая достоверность результатов измерений. Непрерывное изменение выходного сигнала гироблока с одновременным измерением скорости вращения ротора на его выбеге исключает возможность пропуска резонансных явлений.
[75]2. Меньшая трудоемкость. Это обусловлено тем, что при измерении выходного сигнала гироблока на выбеге ротора гиромотора исчезает необходимость в проведении многократных изменениях параметров источника питания гиромотора, в многократных включениях/выключениях гиромотора, необходимость в длительных многократных измерениях выходного сигнала гироблока.
[76]Таким образом, поставленная цель достигнута.
[77]На предприятии АО «Концерн ЦНИИ «Электроприбор» предлагаемый способ проверен на двухстепенных поплавковых гироблоках. Получены положительные результаты. В настоящее время разрабатывается техническая документация для использования предлагаемого технического решения в производстве.
