Patent RU-2253581-C1 (RU)
Title: Кузов грузового полувагона
Inventor: BONDARENKO L M
IPC: B61D7/00
Filed: 2003-12-17
Granted: 2005-06-10
Abstract: Изобретение относится к точному приборостроению, а именно к гироскопическим приборам. 
     Известен способ настройки и проверки гироскопов [1], при котором корпус гироскопа устанавливают в различные положения относительно сторон света и плоскости горизонта, измеряют составляющие скоростей прецессии, по результатам измерений определяют коэффициенты моделей погрешностей гироскопа. 
     Известен способ проверки трехстепенного гироскопа в вертикальном положении [2], при котором главная ось гироскопа (ось вращения ротора) расположена вертикально, а измерительные оси расположены в плоскости горизонта, включающий измерение параметра измерительными осями гироскопа, например измерение входной угловой скорости, обработку результатов измерений с целью определения систематической составляющей скорости дрейфа гироскопа, случайной составляющей скорости дрейфа гироскопа в запуске, изменения систематической составляющей скорости дрейфа от запуска к запуску и сравнение их с заданными значениями (эталоном). 
     Недостатком известных способов настройки и проверки гироскопов является недостаточная точность работы гироскопа. 
     Указанное связано с тем, что выбор рабочей оси задается разработчиком гироскопа или особенностями разрабатываемой на базе данного гироскопа конструкции и носит произвольный по отношению к точности рабочей оси характер. 
     В то же время практика работы с гироскопами, имеющими несколько измерительных осей, например две, в частности с динамически настраиваемыми гироскопами (ДНГ), показывает, что обычно одна из измерительных осей при одинаковых условиях работы, например расположение относительно сторон света и плоскости горизонта, обеспечивает лучшие точностные характеристики. 
     Изобретение направлено на повышение качества настройки гироскопа путем обеспечения выбора точной рабочей оси при одинаковых условиях работы его измерительных осей и как следствие повышение точности работы устройств на базе гироскопов. 
     Это достигается тем, что в известном способе настройки гироскопа в вертикальном положении, при котором главная ось гироскопа расположена вертикально, а измерительные оси расположены в плоскости горизонта, включающем измерение параметра измерительными осями гироскопа, после первого измерения параметра измерительными осями гироскопа фиксируют положение вертикальной плоскости, содержащей одну из измерительных осей, проводят разворот корпуса гироскопа в положение, при котором другая измерительная ось расположена в зафиксированной вертикальной плоскости, и проводят второй замер параметра измерительными осями гироскопа или проводят серию последовательных разворотов корпуса, при которых каждая из измерительных осей последовательно располагается в зафиксированной вертикальной плоскости, и в каждом положении проводят измерение параметра измерительными осями гироскопа, после чего сравнивают результаты измерений параметра во всех положениях с эталоном для данного положения или обрабатывают результаты измерений параметра для определения показателя точности его измерения разными измерительными осями в каждом положении, после чего сравнивают показатели точности измерения во всех положениях между собой и по результатам сравнения параметра с эталоном или показателей точности между собой измерительную ось, имеющую лучшие точностные показатели, фиксируют как точную рабочую ось, а последующее измерение параметра гироскопом проводят точной рабочей осью. 
     Возможность реализации предлагаемого способа поясняется таблицей, на которой представлены данные замеров случайной составляющей скорости дрейфа в запуске гироскопов в вертикальном положении. 
     Сущность предлагаемого способа рассмотрим на примере настройки трехстепенного гироскопа, например ДНГ. 
     В соответствии с моделью погрешностей ДНГ [3] его уходы определяются точностью и качеством изготовления ротора и его карданова подвеса. 
     При наличии геометрических погрешностей изготовления ротора и карданова подвеса, неравножесткости упругих торсионов карданова подвеса уходы гироскопа возникают в результате воздействия линейных и угловых вибраций и ускорений по его осям. 
     Причинами возникновения линейных и угловых вибраций могут быть геометрические погрешности шарикоподшипниковых опор вала карданова подвеса, осевой и радиальный дисбаланс ротора, воздействие линейных и угловых вибраций со стороны объекта, в составе которого эксплуатируется гироскоп. 
     В общем случае уходы ДНГ по его измерительным осям являются некоторой функцией факторов линейных ускорений a x , a y , a z , линейных a x   nΩ , a y   nΩ , a z   nΩ  и угловых θ х   nΩ , θ у   nΩ , θ z   nΩ  вибраций, осциллирующего момента m nΩ , действующих по осям х, у, z гироскопа, на частотах, кратных частоте вращения Ω ротора и их фазовых характеристик ε х   nΩ , ε y   nΩ , ε z   nΩ , φ х   nΩ , φ у   nΩ , φ z   nΩ , w nΩ , причем коэффициентами пропорциональности указанных факторов являются факторы точности δА х , δА у , δA z  и качества δK x , δK y , δK z  изготовления ротора и карданова подвеса гироскопа по осям х, у, z. 
     Часть указанных факторов при работе гироскопа на объекте может быть детерминированными функциями времени, например величины ускорения свободного падения g и осциллирующего момента m nΩ , вибрации со стороны шарикоподшипниковых опор вала карданова подвеса, что приводит к формированию систематических уходов по осям гироскопа. 
     Часть факторов является случайными функциями от запуска к запуску, но детерминированными в запуске гироскопа, например фазовые характеристики ε х   nΩ , ε у   nΩ , ε z   nΩ , φ х   nΩ , φ у   nΩ , φ z   nΩ  вибраций, что приводит к изменению систематических уходов гироскопа от запуска к запуску. 
     Случайными функциями времени могут быть факторы внешних линейных ускорений a x , a y , a z , линейных a x   nΩ , a y   nΩ , a z   nΩ  и угловых θ х   nΩ , θ y   nΩ , θ z   nΩ  вибраций на частотах, кратных частоте вращения Ω ротора, и их фазовых характеристик ε х   nΩ , ε y   nΩ , ε z   nΩ , φ х   nΩ , φ у   nΩ , φ z   nΩ , действующих со стороны объекта, или их изменение из-за действия неучтенных факторов. Воздействие случайных факторов приводит к формированию случайных уходов гироскопа. 
     Ввиду того что изменение факторов точности δA x , δA y , δA z  и качества δК х , δК у , δK z  изготовления ротора и карданова подвеса гироскопа в пределах технологических допусков носит случайный характер, их случайная комбинация может приводить к тому, что одна из осей гироскопа в одинаковых условиях их работы будет иметь лучшие характеристики либо по систематическому уходу, либо по изменению систематического ухода от запуска к запуску, либо по случайному уходу. 
     Для идентификации оси, имеющей лучшие точностные характеристики, в предлагаемом способе трехстепенной гироскоп устанавливается в семейство вертикальных положений, например (1,...4), характеризуемых тем, что главная ось, перпендикулярная измерительным, расположена вертикально, а измерительные оси расположены в плоскости горизонта. Для роторных гироскопов главная ось совпадает с осью вращения ротора. В указанных вертикальных положениях производится измерение параметра гироскопом, например входной угловой скорости (ω 1 ,...ω 4 ), разными измерительными осями в одинаковых условиях их работы. 
     Одинаковые условия работы измерительных осей гироскопа при настройке обеспечиваются их фиксированным расположением относительно сторон света и плоскости горизонта, что достигается фиксацией положения вертикальной плоскости, содержащей одну из измерительных осей, и разворотами корпуса гироскопа в положения, в которых измерительные оси последовательно располагаются в зафиксированной вертикальной плоскости. 
     Одинаковые условия работы измерительных осей, в которых они одинаково ориентированы относительно сторон света, обеспечивают лучшую достоверность сравнения результатов измерений с эталоном или между собой и, следовательно, повышают качество предлагаемой настройки гироскопа. 
     Выбор точной рабочей оси гироскопа может производиться на основании сравнения как прямых, так и косвенных измерений параметра, например напрямую измеряемой гироскопом угловой скорости (ω 1 ,...ω 4 ) с ее известным в заданном положении эталонным значением ω эт , либо путем обработки измерений (ω 1 ,...ω 4 ) с определением показателей точности гироскопа, например систематических составляющих ухода (ω сист1 ,...ω сист4 ), изменения систематических составляющих ухода от запуска к запуску (Δω сист1 ,...Δω сист4 ), случайных составляющих ухода (ω сл1 ,...ω сл4 ) и сравнения их между собой. Косвенным параметром для выбора точной оси может быть, например, угол курса, вырабатываемый с помощью гироскопа. Измерительную ось, для которой разница с эталоном или ω сист , или Δω сист , или ω сл , или ошибка в определении угла курса имеют наименьшее значение, выбирают в качестве рабочей, а дальнейшие измерения гироскопом проводят выбранной точной рабочей осью. 
     В качестве экспериментальной проверки предлагаемого способа использованы результаты замеров случайной составляющей скорости дрейфа динамически настраиваемых гироскопов ГВК-6 в вертикальном положении при приемосдаточных испытаниях, приведенные в таблице. 
     Из результатов замеров следует, что в подавляющем числе запусков одна из измерительных осей гироскопа ГВК-6 обладает лучшими точностными характеристиками, что позволяет выбрать ее в качестве точной рабочей оси. Использование для измерений в составе прибора точной рабочей оси позволяет повысить общую точность работы гироскопического устройства. 
     Реализация способа возможна как непосредственно при работе гироскопа в составе гироскопического прибора путем обеспечения в конструкции возможности разворотов гироскопа вокруг вертикальной оси, организации соответствующего алгоритма управления и обработки данных с гироскопа, так и на этапе изготовления гироскопического прибора при предварительной настройке и проверке гироскопа в составе технологической контрольно-проверочной аппаратуры путем паспортизации точной оси. 
     Необходимо отметить, что заявляемый способ может применяться не только к ДНГ, но и к другим типам гироскопических чувствительных элементов, например, твердотельным гироскопам, многоосным измерительным блокам на лазерных, волоконно-оптических гироскопах. 
     Библиографические данные 
     1. Ригли У., Холлистер У. М., Денхард У. Дж. Теория, проектирование и испытания гироскопов. Пер. с англ. под ред. канд. физ.-мат. наук С.А.Харламова. М.: Мир, 1972. 
     2. Гироскоп с внутренним карданом ГБ-6С. Технические условия ПИКВ.408111.008 ТУ, ОАО ПНППК, 1998. 
     3. Брозгуль Л.И. Динамически настраиваемые гироскопы: Модели погрешностей для систем навигации. - М.: Машиностроение, 1989. - 232 с. 
     
       
         
               
               
               
               
             
                 Значения случайной составляющей скорости дрейфа в запуске гироскопов ГВК-6 в вертикальном положении 
               
                 Гироскоп (запуск) 
                 Случайная составляющая скорости дрейфа, град/час 
                 Точная ось в запуске 
               
                 Измерительная ось 
               
                 1 
                 2 
               
                 1 
                 +0.009 
                 +0.007 
                 2 
               
                 2 
                 +0.009 
                 +0.006 
                 2 
               
                 3 
                 -0.018 
                 +0.003 
                 2 
               
                 4 
                 -0.015 
                 -0.022 
                 1 
               
                 5(1) 
                 +0.010 
                 +0.002 
                 2 
               
                 5(2) 
                 +0.013 
                 +0.008 
                 2 
               
                 6 
                 -0.013 
                 -0.003 
                 2 
               
                 7 
                 +0.004 
                 +0.002 
                 2 
               
                 8 
                 +0.048 
                 -0.050 
                 1 
               
                 9 
                 +0.028 
                 -0.005 
                 2 
               
                 10 
                 -0.029 
                 -0.001 
                 2 
               
                 11 
                 -0.007 
                 +0.007 
                 1,2