УСТРОЙСТВО ПОДВЕСА БОКА ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИНЕРЦИАЛЬНО-НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА БАЗЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ВОЛОКОННЫХ ГИРОСКОПОВ
APPARATUS FOR SUSPENDING BLOCK OF SENSITIVE ELEMENTS OF INERTIAL NAVIGATION SYSTEM BASED ON SOLID-STATE FIBRE GYROSCOPES

Изобретение относится к гироскопии и может быть использовано для улучшения точностных и эксплуатационных характеристик твердотельных волновых гироскопов (ТВГ) в составе бескарданных инерциально-навигационных систем (БИНС).
При конструировании карданной или бескарданной инерциально-навигационной системы должен соблюдаться основной принцип:  облегчить условия эксплуатации гироскопов и акселерометров, входящих в ту или иную систему. Так, например, в карданной инерциально-навигационной системе стабиплата (3) развязана по трем осям от внешних воздействий (вибрация, удары) за счет карданных рам (2), что облегчает работу гироскопов и акселерометров, расположенных на стабиплате и развязанных от основания (1) (см. фиг.1).
В бескарданных инерциально-навигационных системах ситуация хуже: здесь нет как таковой стабиплаты, находящейся неподвижно в инерциальном пространстве. Поэтому в БИНСах все внешние воздействия непосредственно попадают на гироскопы и акселерометры, что осложняет их работу. Появляются дополнительные погрешности гироскопов и акселерометров. Однако и здесь разработчики находят выход: между блоком чувствительных элементов (6) и основанием (1) вводят амортизацию, которая пропускает без ошибок измеряемые величины, но ограничивает высокочастотные вибрации основания (1). Пример конструктивной реализации этой идеи показан на фиг.2 (См. патент РФ №2011169 МПК G01C 21/00 от 15.04.1994 г.).
Здесь на общем основании (1) расположены четыре направляющие стойки (5), на которые своим внутренним диаметром плотно крепятся резиновые втулки (7) (амортизаторы). На наружных диаметрах резиновых втулок (7) плотно закреплен блок чувствительных элементов (6), содержащий три твердотельных волновых гироскопа и три акселерометра. Сверху вся конструкция накрывается герметичным кожухом (4) (см. фиг.2).
Внешние колебания попадают через направляющие стойки (5) и амортизаторы (7) на блок чувствительных элементов (6), уменьшая при этом амплитуду этих внешних колебаний до допустимых величин.
Однако, из-за того, что вторые концы направляющих стоек (5) свободны, между массой блока чувствительных элементов (6) и жесткостью демпфирующих элементов (направляющих стоек (5) и резиновых втулок (7)) могут возникать резонансные колебания. В результате проходящие на блок чувствительных элементов (6) колебания на частоте резонанса превышают по амплитуде допустимые значения. При этом амплитуда проходящих колебаний, как правило, определяется амплитудой колебаний незакрепленных концов направляющих стоек (5).
Целью изобретения является уменьшение колебаний незакрепленных концов направляющих стоек (5) и, тем самым, увеличение точности и эксплуатационных характеристик инерциально-навигационной системы (ИНС), построенной на твердотельных волновых гироскопах.
Указанная цель достигается за счет устранения консольного закрепления блока чувствительных элементов (6).
Здесь каждая направляющая стойка (5) заменена двумя более короткими направляющими стойками (5) (см. фиг.3), находящимися на той же оси и закрепленными в основании (1) противоположно друг другу, обеспечивающими равномерное закрепление блока чувствительных элементов (6) со всех сторон и исключающими консольное закрепление блока чувствительных элементов (6), установленного на наружных диаметрах резиновых втулок (7) (амортизаторов). Внутренние диаметры резиновых втулок (7) закреплены на направляющих стойках (5).
На фиг.4 показана БИНС, реализованная по этой идее.
Результаты испытаний на вибрацию и ударные перегрузки подтвердили правильность технического решения, когда одно и то же внешнее воздействие приводило к завышенным уходам гироскопов, когда их испытывали автономно, а в системе (в БИНС) этого эффекта не наблюдалось.