ДВУХРОТОРНЫЙ ГИРОСТАБИЛИЗАТОР

Полезная модель относится к гиростабилизаторам непосредственного действия и может быть использована в качестве опоры для приборов со стабилизированным угловым положением одной оси.
Известны устройства, где гироскопические приборы используются в качестве чувствительных элементов систем стабилизации приборов (например, патент РФ на изобретение RU 2260773 от 20.09.2005 по заявке 2004117709/28 от 10.06.2004). Также известно устройство, содержащее два гиромотора, гироскопический эффект которых используется для непосредственной стабилизации антенн, размещенных на этом устройстве (заявка на изобретение RU 94025929/09 от 12.07.1994).
Наиболее близким к полезной модели является стабилизированное антенное устройство, описанное в заявке на изобретение RU 94025929/09 от 12.07.1994 - прототип. Стабилизированное антенное устройство содержит направленную антенну, элементы крепления антенны, платформу, гироблок стабилизации, карданов подвес, стойку, опорно-поворотное устройство, основание, приводы наведения, электронные блоки и защитный радиопрозрачный обтекатель, отличающееся тем, что платформа выполнена из двух стержней легкого сплава, Т-образно соединенных между собой, причем, горизонтальный стержень приспособлен для монтажа антенны с возможностью ее вращения вокруг горизонтальной оси по углу места, а вертикальный стержень приспособлен для монтажа в кардановом подвесе с возможностью прокачивания относительно ортогональных осей подвеса и соединения с гироблоком стабилизации, с возможностью некоторого перемещения гироблока вдоль стержня; опорно-поворотное устройство выполнено вне платформы на основании антенного устройства так, что его ось вращения всегда проходит через точку пересечения осей карданова подвеса и наведение антенны по азимуту происходит при вращении всего антенного устройства относительно транспортного средства; стойка выполнена изогнутой и имеет равнопрочное полое сечение; гироблок стабилизации содержит два одинаковых гиромотора, смонтированных в рамках карданова подвеса в единый блок один над другим так, что векторы их кинетических моментов расположены на одной вертикальной оси, но направлены в противоположные стороны, а оси рамок карданова подвеса взаимно перпендикулярны, причем кожуха гиромоторов по оси кинетических моментов соединены универсальной шарнирной связью, которая при прецессировании одного гиромотора вынуждает одновременно прецессировать второй, но в противоположном направлении, при этом их гироскопические моменты совместно компенсируют дестабилизирующее воздействие на платформу. И устройство, отличающееся тем, что в гироблоке стабилизации на нижней части кожуха каждого гиромотора установлены сменные грузы, создающие равные моменты относительно точки пересечения осей карданова подвеса соответствующего гиромотора, причем величина груза выбирается при определении оптимального периода собственных колебаний.
Недостатками известного устройства является использование карданового подвеса для уменьшения возмущений, передаваемых через опору, что приводит к необходимости добавления грузов для удержания гироблока в заданном положении. Соединение кожухов гироскопов шарниром не позволяет им вращаться в их кардановых подвесах, поэтому эти подвесы избыточны. Для обеспечения равенства кинетических моментов гироскопов необходимо обеспечить равенство их скоростей вращения. Это равенство в данном устройстве должно осуществляться через систему управления вращением гироскопов.
Целью полезной модели является повышение надежности, обеспечение автоматической синхронизации скоростей вращения гироскопов, а также снижение требований точности к изготовлению и установке рабочих элементов конструкции.
Указанная цель достигаются за счет того, что двухроторный гиростабилизатор содержит два гироскопа, причем роторы гироскопов вращаются в противоположных направлениях, а оси вращения роторов параллельны друг другу. Гироскопы установлены в одной плоскости на оснащенной демпферами жесткой платформе и соприкасаются друг с другом внешними цилиндрическими поверхностями роторов с упругим покрытием, при этом один из гироскопов оснащен электродвигателем.
Предлагаемое устройство двухроторного гиростабилизатора иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.
Двухроторный гиростабилизатор состоит из двух гироскопов 1 и 2 (фиг. 1 и 2), установленных в одной плоскости на жесткой платформе 3, причем оси вращения роторов гироскопов параллельны друг другу. Ротор гироскопа 2 входит в зацепление с ротором гироскопа 1 в месте контакта их внешних цилиндрических поверхностей. Зацепление обеспечивается за счет наличия упругого покрытия 4 на этих поверхностях. Один из гироскопов оборудован электродвигателем 5. Платформа соединяется с основанием 6 через металлические или полимерные демпферы 7.
Примером использования устройства является двухкоординатное опорно-поворотное устройство 8 (фиг. 2) с установленными на него видеокамерами 9. В этом случае видеокамеры 9 установлены на жесткой платформе 3 так, что их оптические оси параллельны осям гироскопов 1 и 2.
Устройство работает следующим образом.
Электродвигатель раскручивает ротор гироскопа 1, который находится в зацеплении с ротором гироскопа 2 (фиг. 1). Благодаря этому зацеплению цилиндрическими поверхностями, роторы вращаются в противоположных направлениях с одинаковой угловой скоростью, что устраняет эффект от действия прецессии гироскопов на платформу. Податливость упругого покрытия 4 на цилиндрических поверхностях обеспечивает требуемое качество зацепления при температурных деформациях и при относительно низких требованиях к точности размещения гироскопов на платформе. При воздействии на платформу вращающего момента, вектор которого не параллелен вектору кинетического момента гироскопов, в узлах крепления роторов возникает противонаправленный гироскопический момент, обеспечивающий стабилизацию платформы. Таким образом, стабилизируется угловое положение оси, параллельной осям вращения роторов гироскопов. Крепление платформы к основанию через демпферы уменьшает эффект от возмущающих воздействий, передаваемых от основания. Роторы гироскопов выполнены так, чтобы они имели равный момент инерции массы. Соотношение суммарного кинетического момента гироскопов, жесткость и виброизоляционная способность демпфирующих элементов определяют степень стабилизации и степень механической развязки устройства с основанием.
Двухроторный гиростабилизатор позволяет обеспечить стабилизацию углового положения одной оси платформы при относительно малом количестве элементов конструкции и низких требованиях к монтажу благодаря тому, что в устройстве на жесткой платформе, оснащенной демпферами, размещаются два гироскопа, которые соприкасаются друг с другом внешними цилиндрическими поверхностями роторов через упругие покрытия.
Уменьшение количества составных элементов двухроторного гиростабилизатора позволяет повысить его надежность, а использование контакта роторов гироскопов через упругое покрытие позволяет обеспечить автоматическую синхронизацию скоростей вращения и снизить требования точности к изготовлению и установке рабочих элементов конструкции.