УСТРОЙСТВО АРРЕТИРОВАНИЯ РОТОРА ГИРОСКОПА

Устройство арретирования ротора гироскопа
Предполагаемое изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано в оптикоэлектронных приборах, работающих в составе бортовой аппаратуры различных летательных аппаратов (ЛА), в частности оптикоэлектронных координаторах СОЭК), использующих гироскопы для стабилизации положения в пространстве своего мгновенного поля зрения (ШЗ), модуляции принимаемого от объектов визирования оптического излучения и управления положением своей визирной оси (ВО), являющейся также осью ротора гироскопа.
Описание такого рода систем приводится в работах fll и 2. В литературе они получили название гиростабилизированных. Для повышения чувствительности и помехозащищенности мгновенное:.- поля зрения ОЭК выбирается малым, порядка (0,5 - 1,5)°, что и обуславливает необходимость стабилизации, так как при воздействии на ОЭК механических возмущений, например, вибраций корпуса носителя ОЭК, может произойти срыв процесса слежения. Устранение влияния этих вибраций и, как следствие, повышение чувствительности, обусловило жёсткое размещение всех элементов фотооптической системы (iOC) оптикоэлектронного координатора на роторе, представляющем собой, например, быстровращающийся постоянный магнит круглой или эллиптической формы.
Процесс эксплуатации ОЭК складывается из двух основных этапов.
I. Перевозка на значительные расстояния и длительное хранение на складах.
IvUlK б eOIG 19/26, C4ie 7/22
2. Использование по прямому функциональному назначению, включающее ручное, автоматическое или комбинированное осуществление операций по поиску, захвату, идентификации и автосопровождению (АС) источников собственного или отраженного оптического излучения, являющихся объектами визирования для ОЭК. Характерной особенностью функционирования гиростабилизированных ОЭК является вращение ротора, без чего невозможна нормальная работа прибора. Как правило, разгон и поддержание номинальных оборотов ротора осуществляется соответствующими электромагнитными системами, требующими наличия бортового источника электропитания СБИЛ). Такой источник входит в состав бортовой аппаратуры, однако по соображениям, обусловленным ограничениями в весе и габаритах БШ, он может обеспечить нормальную работу ОЭК только в течение непродолжительного времени. Без вращения ось ротора оказывается свободной для воздействия на неё различных механических возмущений, что особенно опасно при перевозках, так как приводит к ударам ротора об упоры и механическому повреждению его элементов. Поэтому необходимо достаточно жёстко фиксировать ось ротора относительно оси ОЭК.
Установка оси ротора в фиксированное положение , то есть арретирование, а также обратная операция по переводу оси ротора в свободное состояние Сразарретирование)могут быть выполнень поразному. Например, для систем, где оператор, осуществляющий ввод ЛА с ОЭК в действие, имеет доступ ко всем элементам комплекса, совмещение осей ротора и ОЭК достигается использованием цилиндра из магнитного материала, надеваемого на торец ОЭК, внутри которого размещается ротор. При взаимодействии магнитных полей цилиндра, ось которого совпадает с осью ОЭК и постоянного магнита, возникает момент, разворачивающий ось ротора вдоль оси ОЭК и удерживающий её в этом положении как при перевозках, так и в течение всего времени хранения на складе.Перед началом работы оператор рукой снимает магнитный колпак с ОЭК и осуществляет поиск объекта слежения, для чего ему надо совместить линию визирования (чЛВ), оси ОЭК и ротора. Совмещение ЛВ и оси ОЭК оператор делает сам, а совмещение осей ОЭК и ротора реализуется схемой электрического арретирования, которая включается оператором после снятия магнитного колпака, существенно ограничивающего ШЗ и затрудняющего поиск. Схема электрического арретирования питается от БИЛ в течение короткого времени и практически не уменьшает энергорессурса ОЭК. После попадания объекта слежения в МПЗ схема отключается и ОЭК переходит в режим АС. Такое построение позволяет избежать предстартового вращательного движения ротора, которое невозможно реализовать в течение достаточно долгого времени из-за отсутствия необходимого энергорессурса и преждевременного износа подшипников вращения .
Наряду с ЛА индивидуального использования широкое распространение получили системы с ОЭК, подвешиваемые к носителям типа самолётов или вертолётов, или выпускаемые из закрытых контейнеров, то,есть оттуда, куда доступ оператору затруднён, или вовсе невозможен. В таких системах операция по арретированию-разарретированию должна производиться перед запуском автоматически по какому-либо сигналу (признаку). Таким признаком может быть, например, достижение ротором определенного числа оборотов. При этом надо учитывать, что операцию по арретире ванию-разарретированию может потребоваться производить
неоднократно до выпуска ОЭК из контейнера или до схода с носителя. Такие условия использования ОЭК определяют необходимость в чисто механическом выполнении устройства, то есть без электропитания.
Известны устройства для электромеханического арретирования - разарретирования осей гироскопов з - 5j , в которых все элементы для выполнения необходимой операции располагаются внутри полости гироскопа, где конструктивно, особенно для ФОС, располагаемых на роторе и использующих для своих фотоприёмников (ФП) охлаждение, должны быть размещены элементы системы охдаждения. Известные устройства используют для своей работы электропитание, что является по указанным вьше причинам неприемлемым и приводит к ограниченности их эксплуатационных возможностей.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по конструктивному выполнению является устройство арретирования трёхстепенного астстического гироскопа с ротором на кардановом подвесе б  выбранное в качестве прототипа и содержащее электрически управляемый механический узел для арретирования и разарретирования ротора. В этом устройстве имеются два элемента,
фиксируемуй,
первый из которыхУзакреплён на внутренней рамке карданного
фиксирующий
подвеса, а второй элементУустановлен на корпусе карданного подвеса. В устройстве предусмотрены средства электрического управления, которые осуществляют поступательное смещение второго элемента в направлении оси, с которой необходимо совместить ось карданного подвеса в процессе блокирования ротора. Первый элемент снабжен сферической головкой, а второй - паз.ом
соответствующей формы для обеспечения заклинивания узла в конце хода второго элемента.
Устройство - прототип, являясь электромеханическим, обладает всеми недостатками, присущими этому виду устройств, а кроме того, конструкция этого устройства сложна и громоздка.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции устройства арретирования оси трёхстепенного астатического гироскопа при одновременном расширении его эксплуатационных возможностей и повышении надёжности арретирования ротора.
Для достижения этого технического результата предлагается устройство арретирЭвания трёхстепенного гироскопа с вращающимся в кардановом подвесе ротором, состоящее из фиксируемого элемента и фиксирующего блока, имеющего возможность сцепления с фиксируемым элементом. Особенность предлагаемого изобретения заключается в том, что фиксируемый элемент представляет собой расположенный на неподвижном основании карданного подвеса кольцевой буртик, вокруг которого расположен фиксирзтащий блок, состоящий из нескольких элементов, соединённых с корпусом ротора упругой связью и имеющих возможность радиального перемещения.
Технический результат, достигнутый в предлагаемом, изобретении, обеспечивается за счёт выполнения фиксируемого элемента в виде кольцевого буртика, что в сочетании с подпружиненными фиксирующими элементами, охватывающими кольцевой буртик, создаёт прижим фиксирующих элементов к основанию карданова подвеса по всему контуру. Такая конструкция обеспечивает надёжную установку оси ротора в фиксированное положение. Возможность радиального перемещения фиксирующих элементов под действием центробежнь х сил, возникающих при вращении ротора относительно продольной оси кардана, позволяет просто и надёжно без каких-либо средств электрического управления , как это происходит в прототипе, осуществлять управление состоянием положения оси ротора гироскопа.
Предлагаемое устройство арретирования ротора гироскопа иллюстрируется чертежами, представленными на фиг Л и 2.
На фиг.1 показан ротор трёхстепенного астатического гироскопа с устройством арретирования - разарретирования (осевой разрез);, на фиг.2 - продольный разрез через кольцевой буртик и фиксирующие элементы (разрез А-А на фиг.р.
Устройство арретирования ротора гироскопа содержит два фиксирующих элемента I с выполненными в них канавками. Фиксирующие элементы I жёстко крепятся, например, с помощью винтового соединения Сна чертеже не показано) к плоским изогнутым пружинам 2, которые в свою очередь с помощью заклепок 3 соединены с корпусом 4 ротора гироскопа, на котором смонтирован объектив оптической системы (на чертеже не показан). На основании 5 карданова подвеса выполнен кольцевой буртик 6, имеющий возможность сцепления с канавками фиксирующих элементов I.
Устройство работает следующим образом. Под действием сил упругости плоских изогщ тых пружин 2 фиксирующие элементы I, жёстко прикрепляемые к пружинам 2, прижимаются к основанию 5 карданова подвеса. При этом кольцевой буртик б входит в канавки фиксирующих элементов I, удерживая ротор от поворотов относительно центра карданова подвеса. Такая фиксация не позволяет ротору при транспортировке прибора совершать хаотическое б
движение, ударяясь об упоры.
Разарретированне ротора происходит при его вращении относительно продольной оси кардана. При этом под действием центробежной силы, прикладываемой к пружинам 2 с фиксирующими элементами I последние перемещаются в радиальном направлении Сот центра) и выходят из зацепления с кольцевым буртиком б основания 5 карданова подвеса.
Масса фиксирующих элементов I с пружинами 2 рассчитана таким образом, что возникающая при заданной скорости вращения ротора центробежная сила гарантированно превышает силу,упругости пружин 2.
Опытные образцы устройств арретирования прошли успешные испытания как в автономном режиме, так и в составе ОЭК.
Таким образом, предлагаемое устройство арретирования разарретирования по сравнению с прототипом, являющимся электромеханическим устройством, обладает более простой и надёжной конструкцией. Являясь чисто механическим, устройство обеспечивает многократное выполнение операции по арретированию - разарретированию оси трёхстепенного гироскопа ОЭП с ротором на кардановом подвесе, находящегося к началу эксплуатации в закрытом контейнере, не используя при этом электропитание. Кроме того, благодаря компактной конструкции устройства внутри полости гироскопа появилась возможность размещения всех элементов фотооптической системы с необходимыми для её работы элементами системы охлаждения многоэлементных фотоприёмников.
Использованные источники:
I. В.П.Лазарев. Оптикоэлектронные приборы наведения. Машиностроение. ,Москва, 1989г., с.347-348.
2.Патент США №4009393, кл.еОН I/00,P4I€ 7/00, опубл.22.02.77.
3.Е.А.Никитин, С.А.Шестов, В.А.Матвеев. Гироскопические системы. Москва. Высшая школа., 1988г., с.409-416.
4.Авт.СЕИД. №376660, кл.ШЮ 19/26, опубл.05.04.73.
5.Патент ША №4807485, кл.СОЮ 19/26, опубл.28.02.89.
6.Заявка Франции №2618895, кл.СОЮ 19/26, C4ie 7/22, опубл. 03.02.89 - прототип.