CC BY
342
УДК 531.383-11
ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ УГЛОВ СО СФЕРИЧЕСКИМ ШАРИКОПОДШИПНИКОВЫМ ПОДВЕСОМ
В.Я. Распопов, Д.М. Малютин, Р.В. Алалуев, С.В. Телухин, С.И. Шепилов
Установлено, что возможно построение измерителей угловых перемещений (ИУП) для летательных аппаратов (ЛА) на базе трехстепенных некорректриуемых гироскопов с ШПП. Корректируемые гироскопические датчики углов (ГДУ) с ШПП работают в контуре стабилизации и управления гироплатформ. Динамика ГДУ с ШПП существенно зависит от действия на гироскоп удельных радиально-восстанавливающего и перекрестного моментов, а на работу гироплатформы значительное влияние оказывают резонансные всплески амплитутдно-частотной характеристики. Показано, что эксплуатационные характеристики работы гироплатформы с серийным ГДУ могут быть улучшены за счет модернизации конструкции ГДУ, идея которой зключается в реализации независимых друг от друга электромагнитных цепей датчиков углов и моментов.
Ключевые слова: трехстепенной гироскоп, шарикоподшипниковый подвес, гироскопический датчик угла.
Введение. В 60-х годах прошлого века за рубежом, особенно в США, началась активная работа по схемотехнике гироприборов на базе трехстепенного гироскопа со сферическим ШПП как альтернатива гиро-приборам с кардановым подвесом [1-12]. Предлагаемые конструкции предназначались для применения в боротовой аппаратуре управляемых ракет и артиллерийских снарядов, о чем упоминается в работе [13].
С конца 1970-х, начала 1980-х годов начались отечественные разработки гироприборов с ШПП. В этот период были выполнены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в ОКБ Темп-авиа» (г. Арзамас) по созданию гироприборов БГТУ-1 и -2 с шарикоподшипниковым подвесом, разработанным в НПО ВНИИП (г. Москва) [14], которые позже реализовались в гироприборах серии Д-7.
На базе ШПП могут быть построены различные типы гироприбров: некорректируемые [7, 8, 11] и корректируемые [1, 4, 5, 6, 10]; датчики угловой скорости [2, 3]; гирокоординаторы головок самонаведения [12]; ги-роустройства для коррекции траектрии полета управляемых ракет [15]. В отечественных ШПП [14], как отмечалось, оба кольца имеют сфериче-скоие опорные поверхности, а два ряда шариков имеют общий сепаратор. Очевидно, возможны и другие реализации ШПП. Например, в конструкции ДУС [2], где не требуются большие углы прокачки, применен ШПП, типа самоустанавливающихся двухрядных шарикоподшипников [16], в которых наружное кольцо имеет сферическую опорную поверхность, а внутреннее кольцо имеет две беговые дорожки, в которых размещены шарики с общим сепаратором.
Проблемным вопросом при разработке гироприборов с ШПП является расчет возмущающих моментов, обусловенных конструкцией ШПП и динамикой ЛА. Конструкция ШПП характеризуется, прежде всего, наличием люфтов и, как следствие, действием моментов трения качения, скольжения и верчения. В известных работах, например, [17], а также и в более поздних, отсутствуют рекомендации по расчету моментов трения в шарикоподшипниках со сферическими опорными поверхностями. В работе [13] выполнен анализ уходов гироскопа со сферическим ШПП при наличии смазочного слоя на опорных поверхностях, что практически определяет работу шариков в режиме скольжения.
Вычисление возмущающих моментов, обусловленных конструкцией ШПП, важно, прежде всего, при анализе работы некорректируемых ГДУ, устанавливаемых на борту ЛА. Для корректируемых ГДУ, работающих в составе гиростабилизированных платформ, проблему представляет учет влияния удельных перекрестных и радиально-восстанавливающего моментов на скорость прецессионного движения гироскопа и влияния шумовых составляющих выходного сигнала ГДУ на точность стабилизации. Решение указанных проблемных вопросов является целью данной работы.
Отечественная прромышленность серийно выпускает специальный шарикоподшипник со сферическими опорными поверхностями наружного и внутреннего колец, между которыми в сепараторе располагаются два ряда шариков. В зависимости от посадочных диаметров внутреннего и наружного колец и ширины подшипника максимальные углы прокачки колец относительно друг друга составляют от ± 1° до ± 20°. Значения углов прокачки достаточны для использования этих подшипников в качестве сферических шарикоподшипниковых подвесов (ШПП) корректируемых и некорректируемых гироскопических датчиков углов (ГДУ).
1. Особенности конструкции гироприборов с ШПП. Гироприбо-ром называют гироскоп (ротор с подвесом) с приводом ротора (роторные гироскопы), датчиками углов и моментов и другими вспомогательными устройствами, обеспечивающими его работу и выполнение функционального назначения [18]. В табл. 1 приведены принципиальные схемы гироскопов с ШПП, на базе которых могут быть построены различные гиро-приборы. Элементы ШПП включают внутренний 1 и наружный 2 опорные элементы, два ряда шариков 3 в сепараторе 4. Ротор 5 может быть связан как с наружным (схемы А1, 2, 3), так и внтуренним (схемы Б1, 2, 3) опорными элементами (ОЭ). ОЭ, с которым связан ротор, называется несущим (НОЭ). ОЭ по аналогии с обычными шарикоподшипниками называют кольцами. В схемах А1, Б1 оба кольца имеют сферические опорные поверхности для шариков, в схемах А2, Б2 внутренние кольца имеют сферические опорные поверхности, а наружные кольца имеют две беговые дорожки, в которых размещены шарики. В схемах А3, Б3 наружные кольца имеют сферические поверхности, а беговые дорожки выполнены на внутренних кольцах.
Таблица 1
Принципиальные схемы гироскопов с ШПП
А
Б
2
1 - внутренний опорный элемент; 2 - наружный опорный элемент; 3 - шарик; 4 - сепаратор; 5 - ротор_
1
3
Далее следует отметить, что в ШПП сепаратор является важным элементом, который помимо удержания шариков в своих гнездах, может выполнять функцию разгрузочного элемента при действии на гироскоп перегрузок [9]. В этом случае сепаратор может иметь массу, соизмеримую с суммарной массой шариков.
На рис. 1 приведена принципиальная схема гироскопа с ШПП по схеме А1, иллюстрирущая взаимное положение элементов. Ось 6, с которой связан внутренний ОЭ, может иметь жесткое крепление с корпусом, либо монтироваться в подшипниках. Ось может вращаться со скоростью
Ю, а ротор - со скоростью О, вокруг оси 2р связанной системы координат
ХрУр 2р. На базе гироскопа, выполненного по схеме А1 (табл. 1), созданы
некорректируемые [8, 15] и корректируемые [1, 5] гироприборы для работы в составе гироплатформ. На базе схемы А1 выполнен также корректируемый гироприбор, в котором ротор смонтирован относительно НОЭ на подшипниках, то есть имеет дополнительную степень свободы.
Схема А2 является базовой для конструкций некорректируемых ги-роприборов [11, 12], которые являются однороторным гироприводом головки самонаведения. В основе конструкции корректируемого гироприбо-ра с регулируемым натягом ШПП лежит схема А3. Корректируемый гироприбор [6] для работы в составе гироплатформы выполнен на базе схемы Б1, а схемы Б2 и Б3 являются основой для конструкций ДУС. Для разгона и поддержания вращения ротора используется электрический двигатель [1-7, 10, 15 ], а также импульсный привод: в конструкции [8] - пружинный, в конструкции [11] - пороховой реактивный; в конструкции [12] - пороховой с активной турбиной.
Рис. 1. Принципиальная схема трехстепенного гироскопа с ШПП
В гироприборах, работающих в составе гироплатформ [1, 4, 6, 10], электрические приводы роторов, датчики углов и моментов имеют взаимосвязанные электромагнитные цепи. Использование датчиков углов, например, оптического типа, как в конструкции [5], позволяет эту связь исключить. Помимо приведенных, существуют и другие примеры конструкций гироприборов с ШПП [19].
2. Возмущения, обусловленные ШПП и движением основания.
При определении возмущений, обусловленных конструкцией ШПП и движением основания, на котором установлен гироскоп, следует иметь в виду, что основные составляющие возмущающих моментов обусловлены совместным влиянием люфтов в ШПП и ускорением, с которым перемещается основание, а также моментами трения в ШПП.
При рассмотрении смещений в пределах люфта в ШПП целесообразно выделение двух областей ориентации вектора линейного ускорения (перегрузки) основания: область продольных перегрузок (ОПП) и область боковых перегрузок (ОБП), для которых соответственно выполняются условия:
где пх - продольная перегрузка; пу, п~ - боковые перегрузки; а° - угол,
определяемый по рис. 2, а.
При действии линейного ускорения центр сферы НОЭ, следовательно и центр масс ротора, смещается относительно сферы опорного элемента, связанного с основанием, в пределах зазора 5П в одно из устойчивых положений, зависящих от направления перегрузки
На рис. 2, а пунктирной линией показано нейтральное положение ротора относительно сферического опорного элемента. За счет зазоров между шариками и наружной опорной поверхностью ротор под действием инерционной нагрузки N = -т • п, положение вектора которой определено углом х в ОПП, может смещаться на предельную величину ± 8П. Крайние положения ротора показаны сплошными линиями. Они соответствуют точкам устойчивого положения 0\ и 0\.
На рис. 2, б показана зависимость смещений 1Х центра масс вдоль оси х в функции от угла %.
На рис. 3, а показаны возможные положения ротора относительно его нейтрального положения при действии перегрузки N , расположенной в ОБП. Для этого случая геометрическим местом устойчивого положения центра масс ротора является окружность (рис. 3, а).
На рис. 3, б приведена зависимость смещения 1- центра масс ротора в направлении оси г в пределах зазора ± 65 в функции от угла х -
(1)
а
а
5П 2а 0 1 1 2а° X ■ рад
л 2 п - 3 п 2
б
б
Рис. 2. Смещения ротора при расположении вектора нагрузки в ОПП: а - крайние положения ротора; б - зависимость
= / (с)
Рис. 3. Смещения ротора при расположении вектора нагрузки в ОБП: а - крайние положени ротора; б - геометрическое место
центра масс ротора (01 и О - крайние точки); в - зависимость \2 = /(с)
Имея значения нагрузки и смещения центра масс ротора, можно рассчитать моменты возмущений, действующих на ротор и обсуловленных люфтами в ШПП и линейным движением основания.
При определении возмущений, обусловленных конструкцией ШПП и общим случаем движеия основания, следует иметь в виду положения, полученные экспериментально:
1. Для линейных ускорений центром подвеса НОЭ можно считать центр апроксимирующей сферы опорного элемента, связанного с корпусом.
2. Для вибрации с частотой более 10 Гц центром подвеса можно считать центр апроксимирующей феры НОЭ.
3. Несферичность опорной поверхности НОЭ непосредственно не приводит к созданию возмущающего момента при действии линейных ускорений.
4. При действии вибраций практически не возникают возмущающие моменты от неравножесткости опоры, несферичности опорных поверхностей и моменты небаланса ротора от его смещения в пределах зазора.
В общем случае в ШПП имеют место возмущения, обусловленные трением качения, скольжения и верчения. В зависимости от конструктивного исполнения та или иная составляющая трения имеет преобладающее значение. Например, в гироскопах с ШПП, выполненных по схемам А1 и Б1 (табл. 1), при отсутствии проскальзывания шариков будет иметь место трение качения и верчения в «точках» контакта шариков с опорными поверхностями, а в гироскопах, выполненных по схемам А 2,3 и Б 2,3, будет преобладать трение скольжения. При этом в любом случае имеет место трение скольжения в местах контакта сепаратора с шариками и с пороны-ми поверхностями, по которым базируется сепаратор.
Математические модели гироскопов с ШПП приведены в работах [20-22]. Для вычисления мометов трения, обусловленных контактом шариков с опорными поверхностями, необходимо определение нормальных реакций в «точках» контакта. С учетом наличия характерных областей действия перегрузок, определяемых условиями (1) и зазором в подвесе, нормальные реакции могут быть вычислены на основании гипотезы о трехточечном опирании, изложенной в [19], а затем могут быть вычислены моменты трения качения и верчения.
3. Особенности динамики гироскопов. Особенности динамики корректируемых и некорректируемых гироскопов с ШПП обусловлены наличием удельных перекрестного и радиально-восстанавливающего моментов. Система координат (СК) Х¥1 на рис. 4 связана с корпусом, а СК х^,
положение которой определяется углами а и р, связана с главной осью гироскопа.
В соответствии с методом кинетостатики для малых значений углов а и р уравнения движения имеют вид:
(2)
Ла + На + тпа- Яр - трвр = М^ + М^;
Лр + Нр + тпр + Яа + трва = Мр + М р,
где Л - экваториальный момент инерции ротора; Н - коэффициент демпфирования, тп - удельный перекрестный момент; трв = кМдв - удельный
а р
радиально-восстанавливающий момент; Му , Му - управляющие моменты по соответствующим координатам; М^, МР - возмущающие моменты по соответствующим координатам; Мдв - момент, развиваемый электрическим приводом ротора в корректируемых гироприборах, либо момент «подкрутки», вызываемый вращением опорного элемента, связанного с вращающимся по крену ЛА в некорректируемых гироприборах.
X
(.4а +//а) сое |3 тп а
У
(Мва +Л/«)со8р
Мва+М«
Яасозр А'Мдз сое (хеш
Шт '
та
х
Рис. 4. К выводу уравнений движения гироскопа с ШПП
Прередаточная функция гироскопа по моменту (возмущающему, управляющему, или суммарному) может быть представлена в виде:
т„в(ТТр +1)
^м(Р) = —2-2 2 2 ^ --, (3)
(трв + )(7р2^2 + 2 +1 )(ГНУ + 2^Тяр +1) где Гг = Н/т^ъ - постоянная времени гироскопа, процессирующего под действием момента трв; Гр = Я/тп - постоянная времени гироскопа,
процессирующего под действием момента гпи; ТЯ=А/Н - постоянная времени гироскопа, соответствующая нутационным колебаниям; , -
относительные коэффициенты демпфирования.
Примерный вид логарифмической амплитудно-частотной характеристики (ЛАХ), соответствующей передаточной функции (3), показан на рис. 5.
ЛАХ гироскопа имеет два резонансных всплеска - низкочастотный на частоте сор и высокочастотный на частоте нутации сон.
Аналитические выражения для описания низкочастотной составляющей переходного процесса, обусловленного начальными условиями отклонения ротора, могут быть определены на основании решения упрощенных уравнений, полученных из (2):
-ЯВ-тт В + тпа = 0;
РВ П \ (4)
На + трв а + ти (3 = 0.
L, дБ
со, =
Рис. 5. ЛАХ гироскопа
Решение системы уравнений (4) для начальных условий а(0) = а<), (3(0) = р0 имеет вид:
а = е н (aocoscOpi-pQsincOpO;
$ = е н (aosincopr-pocoscopi),
где С0р = 1/Гр =ти/Н.
Таким образом, низкочастотный колебательный процесс затухает, что обусловлено радиально-восстанавливающим моментом.
4. Особенности динамики гироприбора Д-7 в составе гироплат-формы. При исследовании функционирования гироскопа Д-7 в составе ги-роплатформы выявлены особенности его функционирования, требующие модернизации конструкции гироскопа.
При подаче цифрового управляющего сигнала на датчики момента гироскопа за счет того, что магнитопровод конструктивно выполнен единым, как для датчика угла, так и для датчиков момента, возникает реакция на выходе датчиков угла, которая носит характер импульсной помехи. Это хорошо видно в режиме арретирования гироскопа, когда на датчики момента постоянно подается управляющий сигнал (рис. 6). При удержании ротора гироскопа относительно нулевого положения за счет подачи управляющего сигнала обратной связи на датчики момента различной полярности в выходном сигнале датчика утла возникает импульсная помеха.
1/ТГ срр = 1/7р_Юн = l/Tn Igco
-60дБ/дек
+20дБ/дек
А = 20 lg
иоп > иЭ¥2 > ед.цифр.кода
Рис. 6. Выходной сигнал с датчиков угла гироскопа Д-7 в режиме арретирования
Значение коэффициента взаимовлияния К цепей датчика момента гироскопа на цепь датчика угла может быть определена экспериментально путем подачи синусоидального управляющего сигнала высокой частоты на датчик момента гироскопа, расположенного неподвижно на лабораторном столе при нераскрученном роторе и фиксации выходного сигнала с датчика угла гироскопа (рис. 7).
Рис. 7. Осциллограмма сигналов: 1 -управляющий сигнал; 2 - сигнал с датчика угла гироскопа
Результаты эксперимента для различных частот управляющего сигнала приведены в табл. 2 (и^у - сигнал навыходе датчика угла гироскопа, ивм - сигнал на входе датчика момента гироскопа).
Таблица 2
Зависимость выходного сигнала датчика угла от управляющего сигнала, поданного на датчик момента гироскопа
Р, Гц иву , мВ ивм , мВ Р, Гц иву , мВ и вм , мВ
100 2,3 502 20000 19,4 720
200 3,2 573 25000 21,6 720
300 3,69 607 30000 23,4 720
500 4,51 661 35000 26,2 720
700 4,67 676 40000 30,7 720
1000 5,37 695 50000 40,7 720
1500 5,93 708 60000 50,4 720
2000 6,5 712 70000 80 720
2500 7 712 80000 123 710
3000 7,6 705 90000 158 720
3500 8,08 707 100000 123 720
4000 8,76 716 110000 92 729
4500 9,2 707 120000 73 729
5000 9,9 716 130000 61 730
6000 10,7 709 140000 54 730
7000 11,5 710 150000 49 730
8000 12,5 719 200000 36 730
9000 13,2 720 300000 28 720
10000 14 718 400000 29 730
12000 15,1 712 500000 26 730
14000 16,2 703 600000 26 730
15000 17 720 - - -
На основании полученных экспериментальных данных получен график зависимости величины коэффициента взаимовлияния от частоты (рис. 8), расчитанный по зависимости К = (и^у (Р)/ и вм (Р)) • 100%.
Уменьшение взаимовлияния цепей датчиков момента на цепи датчиков угла может быть обеспечено за счет разнесения в пространстве платы датчиков угла и платы датчиков моментов, за счет реализации индивидуального магнитопровода, как для датчиков момента, так и для датчиков угла (рис. 9), а также алгоритмически путем исключения ряда дискрет выходного сигнала датчика угла в момент подачи управляющего сигнала.
Для решения перспективных задач применения гироскопа скорость управления датчика должна быть повышена до 120-150 0/с по каждой из моделируемых осей, в то время как в приборе Д-7 обеспечена скорость
управления 90 °/с. Увеличение скорости управления может быть обеспечено за счет установки четырех дополнительных катушек управления (рис. 9).
25
20
15
10
100000 200000 300000 400000 500000 600000
f; ГЦ
Рис. 8. График зависимости коэффициента взаимовлияния
5. Модернизация гироприбора Д-7. Конструкция модернизированного гироприбора Д-7 приведена на рис. 9. Плата 1 представляет собой узел, состоящий из платы 2, на которую установлены катушки датчиков угла (8 шт.). Плата 2, в свою очередь, тоже представляет собой узел, состоящий из фланца 7, на котором под углом 45 градусов к осям координат размещены сердечники 4-х датчиков угла (их положение и число не изменялось). Также на фланце 7 размещена колодка 12, через которую выводятся проводники.
15 8
14
10
11
2 12
13 L—1 7
а б
Рис. 9. Модернизированная конструкция гироприбора: а - общий вид; б - расположение датчиков момента
Модернизация конструкции гироприбора заключалась в том, что датчики момента были перенесены на провоположную, относительно датчиков угла, сторону ротора, и их число было увеличено. Поэтому для образования магнитной цепи датчиков момента на роторе 3 гироскопа было установлено второе ферритовое кольцо. Ротор 3 гироприбора представляет собой сборочную единицу, состоящую из ротора 13, на котором с двух сторон установлены ферритовые кольца и балансировочное кольцо 14. Датчики момента (они находятся на противоположной, относительно датчиков угла, стороне ротора) образованы на плате 7, представляющей собой единый магнитопровод 15, на котором с шагом 45 градусов расположены 8 катушек датчиков момента. Начала и концы этих катушек подпаиваются к ламелям на колодке 6, также находящейся на магнитопроводе. Плата 5 посредством винтов закреплена на стакане 8, который, в свою очередь, закреплен на плате 1. Требуемый зазор между выступами магнитопровода и ферритом, установленном в роторе 3, обеспечивается подбором прокладок 9. От ламелей платы 5 проводники идут по каналам на стакане 8 и, проходя в отверстиях платы 1, подсоединяются к крышке 4. Герметичность прибора и защита проводников и контактов от механических повреждений обеспечиваются соответственно модернизированными кожухом 10 и экраном 11.
6. Результаты. 1. Установлены особенности конструкции и динамики гироскопов с ШПП и формирования возмущающих моментов.
2. Проведенная модернизация позволила, с одной стороны, повысить величину управляющего момента, определяющего скорость прецессии ротора гироскопа, а с другой, снизить влияние электромагнитных процессов, протекающих в датчиках момента, на динамику переходных процессов в датчиках углов.
Список литературы
1. Патент 3225609 США, МКИ G01^ НКИ 74-5.7. Two-axis Gyroscope. Приоритет 1962.
2. Патент 3194079 США, МКИ G01^ НКИ 74-5.6. Gimbal-Less Rate Gyro. Приоритет 1963.
3. Патент 3220365 США, МКИ G01^ НКИ 74-5.5. Gyroscopic Instrument. Приоритет 1964.
4. Патент 3408874 США, МКИ G01^ НКИ 74-5. 2-axis, nonfloated ball bearing Gyroscope. Приоритет 1965.
5. Патент 3417627 США, МКИ G01^ НКИ 74-5.6. Free-rotor gyro. Приоритет 1966.
6. Патент 3517562 США, МКИ G01^ НКИ 74-5.6. Inertial Gyroscope. Приоритет 1967.
7. Патент 3499333 США, МКИ вМс, 19/06, НКИ 74-5.7. Means for supporting and torguing a rotor of a multiple degree of freedom Gyroscope. Приоритет 1967.
8. Патент 1473893 Германия, МКИ G01^ НКИ 42с, 25/51. Federgetriebener Kreisel. Приоритет 1970.
9. Патент 3698251 США, МКИ в01с, НКИ 74-5. Thrust retainer for spherical race ball beraings. Приоритет 1971.
10. Патент 3019662 США, МКИ в01с, НКИ 74-5.7. Gyroscopic Control mechanism. Приоритет 1975.
11. Патент 7707452 Франция, МКИ G05D 1/00//B 64G 1/00. La systeme gyroscopiques. Приоритет 1978.
12. Патент 4309005 США, МКИ F423 13/30, F4 1G7/22, НКИ 244/3.16. Target seeking Gyro. Приоритет 1982.
13. Гу А. Анализ ухода гироскопа со сферическим шарикоподшипниковым подвесом // Проблемы трения и смазки: Труды американского общества инженеров-механиков. Мир. 1975. №1.
14. Подшипники качения. Подшипники прогрессивных конструкций // Специальный двухрядный сферический шарикоподшипник: информационный листок. НПО ВНИИП. 10.08.86. Т02064. Зак. №724.
15. А.с. 282956 СССР. Гироскопический прибор / В.Я. Распопов, Ю.Н. Оськин (СССР). Приоритет 1988.
16. Спицын Н.А. Опоры осей и валов машин и приборов. М.: Машиностроение, 1970.
17. Спришевский А.И. Пошипники качения. М.: Машиностроение,
1969.
18. Лукьянов А.П., Распопов В.Я., Филатов Ю.В. Прикладная теория гироскопов: учебник. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2015. 315 с.
19. Распопов В.Я. Гироскопы с шарикоподшипниковым подвесом. -Тула: Гриф и К, 2003. 175 с.
20. Распопов В.Я. Математическая модель гироскопа с шарикоподшипниковым подвесом // Изв. вузов СССР. Приборостроение. 1987. Т.30. №3. С.37-42.
21. Распопов В.Я. Класификация и математическое описание трехстепенных гироскопов с бескардановыми шарикоподшипниковыми подвесами // Изв. вузов СССР. Приборостроение. 990. Т.33. №1. С.18-24.
22. Распопов В.Я. Математическое описание трехстепенных гироскопов со скользящими шариками в сферическом подвесе // Изв. ВУЗ. Приборостроение. 1991. №12. С.50-54.
Распопов Владимир Яковлевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, tgu-pu@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Малютин Дмитрий Михайлович, канд. техн. наук, доц., проф., tgupu@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Алалуев Роман Владимирович, канд. техн. наук, доц., tgupu@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Телухин Сергей Владимирович, канд. техн. наук, доц., tgupu@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Шепилов Сергей Игоревич, нач.исследовательской лаборатории, info@mzp.su, Россия, Мичуринск, АО «Мичуринский завод «Прогресс»
GYROSCOPIC ANGLE SENSORS WITH SPHERICAL BALL BEARING SUSPENSION
V.Ya. Raspopov, D.M. Malyutin, R.V. Alaluev, S.V. Telukhin, S.I. Shepilov
It's established that an angular position measurer (APM) for flying vehicles (FV) may be created on the base of three-degree-of-freedom non-compensated gyroscope with spherical ball bearing suspension (BBS). Compensated gyroscopic anlge sensors (GAS) with BBS works in the control and stabilization circuit of the gyroplatforms. The dynamic of a GAS with BBS consideraly depends on the effect of the crossed and radially generative torques, while resonance peaks of the amplitude-frequency characteristic exert significant influence on the work of gyroplatform. It's showed that the merit of the gyroplatform using serial GAS may be improved at the expense of upgrading a GAS construction, the idea of which lies in a realisation of the independecy of the angle sensor and torque motor electromagnetic circuits.
Key words: three-degree-of-freedom gyroscope, ball bearing suspension, gyroscopic angle sensor.
Raspopov Vladimir Yakovlevich, doctor of technical science, professor, director of department, tgupu@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Malyutin Dmitriy Michaylovich, candidate of technical science, docent, tgu-pu@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Alaluev Roman Vladimirovich, candidate of technical science, docent, tgu-pu@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Telukhin Sergey Vladimirovich, candidate of technical science, docent, tgu-pu@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Shepilov Sergey Igorevich, head of research laboratory, info@,mzp.su, Russia, Michurinsk, JSC «Michurinsk Plant «Progress»
