Автоматический наземный гирокомпас

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ Союз Советсиик Социалистическик Республик(22) Заявлено 01. 03. 79 (21) 2732677/40-23с присоединением заявки Йо(51)М. Кл.з 6 О 1 С 19/38 Государственный комнтет СССР по делам нзобретеннй к открытнй(Щ УДК 528. .526,6(088.8) Дата опубликования опмсаммя 29. 0 3. 81 В.Н. Лавров, О.С. Луковатый, В.И. Глейзер,:М Ю.А. Васильев, Г.М. Найшулер, И.А. Корбут;.Е и Г.К, Янко Всесоюзный научно-исследовательский институт геомеханики и маркшейдерского дела"(54) АВТОМАТИЧЕСКИН НАЗЕМНЫЙ ГИРОКОМПАС Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и можетбыть использовано лри разработкепрецизионных малогабаритных автоматических гирокомпасов, в частностимаркшейдерских.Известен автоматический наземный гирокомпас, содержашии чувствительный элемент, включающиЯ гиромотор с горизонтально закрепленнойосью вращения, датчик углового лоложения чувствительного элемента вазимуте относительно корпуса гирокомпаса, соединенный через вычислительное устройство с управляемым электролриводом и арретирующее устройство 111 .Недостатки данного устроЯстваобусловлены тем, что ограниченавеличина начального отклонения чувствительного элемента от плоскостимеридиана, что требует предварительного ориентирования гирокомпаса,Кроме того, для ориентирования заданного направления необходимо снабдить такой гирокомпас угломернымустройством типа теодолита, требуется большое число механическихи электромеханических элементов,услжияюших конструкцию и техноЛо гию изготовления, снижающих экспЛуатационную надежность прибора.Цель изобретения - упрощение конструкции гирокомпаса.Указанная цель достигается тем, что в автоматическнЯ наземный гирокомпас, содержащиЯ чувствительный элемент, включающий гиромотор с горизонтально закрепленной осью вращения, датчик углового положения чувствительного элемента в азимуте относительно корпуса гирокомпаса, соединенный через вычислительное устройство с управляемым электроприводом, и арретирующее, устройство, дополнительно введены, ло крайней мере, еще один гиромотор с горизонтальной осью вращения, еще один электропривод ги-. ромотора и два датчика угловых скоростей вращения гиромоторов, командное и коммутирующее устройства, причем оси вращения гиромоторов обраэуют между собой постоянный фиксирован" ный угол в плоскости, перпендикулярной оси лодвеса чувсвительного элемента, а выходы датчиков угловых скоростей вращения гиромоторов подсоединены ко входам вычислительного устройства, выходы которого связаны через командное устройство с арретируто 808847щим устройством и коммутирующим устройством, соединяющим обмотки питаниягиромоторов с электроприводами.На фиг. 1 изображена принципиальная схема автоматического наземногогирокомпаса; на фиг. 2 - положениячувствительного элемента и суммарного вектора кинематического моментав азимуте в текущий и в конечный моменты времени,Автоматический наземный гирокомпас содержит чувствительный элемент1 , подвешенный на торсионе 2 вкорпусе 3. В чувствительном элементе1 под фиксированным углом Чф друг кдругу в плоскости, перпендикулярнойоси подвеса, жестко закреплены осигиромоторов 4 и 5. На корпусе гирокомпаса 3 расположены датчики 6 и 7угловой скорости вращения гиромоторов4 и 5,а также датчик 8 углового положения чувствительного элемента в ази -20муте относительно корпуса Гирокомпаса 3. Выходы датчика 8 углового положения чувствительного элемента и датчиков 6 и 7 угловой скорости вращениягиромоторов подсоединены ко входам 25вычислительного устройства 9, одинвыход которого связан со входом управляемого электропривода 10, а дру-гие выходы через командное устройство 11 соединены с арретирующимустройством 12 и одним из входов коммутирующего устройства 13, к другим входам которого подсоединенйэлектроприводы 10 и 14; при этом выходы коммутирующего устройства 13соединены с обмотками питания гиромоторов 4 и 5,Гирокомпас работает следующим образом,При включении прибора по первойкоманде с командного устройства 11 40коммутирующее устройство 13 подключает обмотки питания гиромотора5 к электроприводу 14. Гиромотор5 начинает разгоняться, При этомс датчика 7 угловой скорости вращения гиромотора в вычислительное устройство 9 поступает сигнал, пропорциональный угловой скорости Й 1,При достижении гиромотором 5 номйнального значения угловой скоростийрцс вычислительного устройства9 на командное устройство поступаетсигнал, и командное устройство формирует вторую команду, по которой арретирующев устройство 12 разарретирует чувствительный элемент 1. В момент з 5разарретирования вектор кинетического момента Й 1 гиромотора 5 расположен в плоскости горизонта, а уголмежду чувствительным элементом 1и корпусом гирокомпаса 3 близок к ну- щолевому значению. Вектор Й в соответствии с принципом действия маятникового гирокомпаса начинает совершать прецессионное движение понаправлению к плоскости меридиана, д Прн этом чувствительный элемент 1 отклоняется от корпуса гирокомпаса 3 на угол Г Вычислительное устройство 9 формирует сигнал, пропорциональный функции вн Е и интегралу ИЕд С. Сигнал пропорциональный ь 1 дп Е, поступает на командное устройство 11, которое вырабатывает команду на подключение коммутирующим устройством 13 обмоток питания гиромотора 4 к управляемому электроприводу 10. Чередование фаз обмоток питания гиромотора при подключении соответствует соотношению вдп Й =ь 1 дп Я . Сигнал, пропорциональный интегралу К,Еде, с выхода вычислительного устройства 9 поступает на вход управляемого злектропривоца 10, Гиромотор 4 начинает разгоняться, и возникает второй кинетический момент Й, а с датчика угловой скорости в вычислительное устройство 9 поступает сигнал пропорциональный угловой скорости Й . Вследствие возникновения Й, по направлению к плоскости мерйдиана начинает перемещаться результирующий вектор Йр, являющийся геометрической суммой Й,1 и Й. При этом угол Ю; отсчитываемый от оси вращения гиромотора 5 до результирующего вектора кинетического момента Й (фиг. 2 а), является функцией угловых скоростей вращения гиромоторов .4 и 5. Если фиксированный угол Чф межд осями гиромотороэ 4 и 5 равен - (Ф= ф ), то при равенстве мо 2ментов инерции ротров гиромоторов величинаб =агс сд-ж- . По информации с датчиков угловой скорости 7 и б вычислительное устройство 9 вычисляет величину 8, сравнивает ее с величиной К.11504 и формиРует сигнал управления управляемым приводом 10, обеспечивая выполнение условияо к 1 Мс. (1)В процессе измерения угловой скорости йрезультирующий вектор кинетического момента перемещается относительно корпуса чувствительного элемента 1 по направлению к ме" ридиану, Если начальное отклонение чувствительного элемента 1 от меридиана не превышает 45 , то по мереоприближения вектора Йр к плоскости меридиана скорость нарастания углауменьшается, в какой-то момент времени становится равной нулю, а затем уголуменьшается. Увеличение угловой скорости Йпроисходит до тех пор, пока угол Е, не станет равным нулю. По нулевому сигналу с датчика угла 8 вычислительное устройство фиксирует сигнал на входе управляемого привода 10. При этом фиксируется угловая скорость вра- . щения гиромотора 4 0 1 и величина=агс 9 Л . Результирующий вектор Йр расположен в этот момент в плос кости меридиана, а чувствительный элемент 1 согласован с корпусом гирокомпаса 3фиг. 26 ), т.е. выполнено условие 6 =А. Значение угла Л5 определяющее положение корпуса гирокомпаса относительно плоскости меридиана и вычисленное на основании информации об установившихся значе ниях Йи Йномполучаемой с датчи-. ков угловой скорости 7 и б, может быть выведено с вычислительного устройства 9 на любое устройство индикации. После выполнения операции по . вычислению угла А с вычислительного устройства 9 поступает сигнал на ко мандное устройство 11. Командное устройство вырабатывает команду, по которой арретирующее устройство 12 арретирует чувствительный элемент 1, а коммутирующее устройство 13 Щ отключает гиромоторы 4 и 5 от электроприводов 10 и 14.Таким образом, применение предлагаемого автоматического гирокомпаса дает возможность упростить конструкцию и технологию изготовления гирокомпаса, поскольку отпадает необхо димость в применении механических поворотных деталей, необходимых при создании электромеханических следящих систем. Вместо сложной, с точки зрения технологии изготовления, электромеханической следящей систе-мы используется оптоэлектронная схе - ма, не требующая изготовления точных механических осей. Кроме того, гирокомпас не требует применения оптикомеханического угломерного устройства типа теодолита для измерения угла между плоскостью меридиана иориентируемым направлением.формула изобретенияАвтоматический наземный гироком,пас, содержащий чувствительный элемент, включающий гиромотор с горизонтально закрепленной осью вращения,датчик углового положения чувствительного элемента в азимуте относительно корпуса .гирокомпаса, соединенныйчерез вычислительное устройство суправляемым электроприводом, а аГретирующее устройство, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции гирокомпаса,в него дополнительно введены по крайнеймере, еще один гиромотор с горизонтальной осью вращения, еще один элвктропривод гиромотора и два датчикаугловых скоростей вращения гиромоторов, командное и коммутирующееустройства, причем оси вращения гиромоторов образуют между собой постоянный фиксированный угол в плоскости, перпендикулярной оси подвеса чувствительного элемента, а выходы датчиков угловых скоростей вращения гиромоторов подсоединены ковходам вычислительного устройства,выходы которого связаны через командное устройство с арретирующим устройством и коммутирующим устройством, соединяющим обмотки питаниягиромоторов с электроприводами,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 347573, кл. С 01 С 19/38, 1971- ГЙ 27- -- 53 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 1130355 Москва, Ж 35 Р бодписно Составитель Г. Будинакто Е. Спиридонова Тех ед С.Миг иова Корректо И Бабн