Твердотельный волновой гироскоп

Твердотельный волновой гироскоп

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и может быть использовано в системах ориентации, навигации и управления.

Известен твердотельный волновой гироскоп (см. патент EP 0141621 A2), содержащий металлический вакуумируемый корпус, снабженный штенгелем, газопоглотителем и соответствующими установочно-присоединительными элементами, во внутренней полости которого размещены изготовленные из кварцевого стекла и жестко скрепленные между собой и с корпусом инерциальный чувствительный элемент, в виде полусферического резонатора, с проходящим через полюс его полусферы двухсторонним держателем стержневого типа и электрически взаимодействующие с полусферической сферой через емкостной зазор возбудитель высокочастотных эллиптических колебаний резонатора и узел съема электрических сигналов, отображающий азимутальную ориентацию колебательной картины вибрирующей оболочки резонатора с металлизированными рабочими поверхностями, и группой скоммутированных соответствующим образом электродов, соединенных через гнездовые контакты со штыревыми контактами проходных электрических гермовыводов, а также сопрягаемую с ножками указанных контактов, многоконтурную электронную систему, обеспечивающую возбуждение и поддержание колебаний резонатора с заданной амплитудой, постоянной частотой и фазой независимо от местонахождения колебательной картины вибрирующей оболочки, и измерение, преобразование и соответствующую обработку считываемой информации.

На торцевой кромке указанной оболочки сформированы соответствующие балансировочные зубцы, значительно усложняющие конструкцию детали и технологию ее изготовления.

Обе, внутренняя и наружная, ножки двухстороннего стержневого держателя резонатора имеют примерно одинаковую длину, не менее трех диаметров их поперечного сечения, и используются для его закрепления по двухопорной схеме, что обуславливает увеличение размеров гироскопа.

Возбудитель колебаний полусферической оболочки резонатора известного твердотельного волнового гироскопа (ТВГ) выполнен в виде располагаемой под ней полой многоступенчатой детали, образованной достаточной совокупностью соответствующих поверхностей вращения (конических, цилиндрических, плоских, сферических).

В зоне примыкания к наружной поверхности оболочки резонатора внутренняя поверхность возбудителя выполнена в виде зеркально отображающей ее полусферы. На ней сформированы кольцевой и четыре группы по четыре, в общей сумме шестнадцать, дискретно, через 22,5°, разнесенных в окружном направлении и скоммутированных соответствующим образом локальных управляющих электродов круговой конфигурации. Эти электроды подсоединенных к восьми контактным гнездам узла съема, сопряженных со штыревыми однопроводящими контактами высоковольтных походных электрических гермовыводов, встроенных в изоляторы, привариваемых к нижнему срезу вакуумируемого корпуса металлической крышки с выходом их ножек за ее внешние обводы. Токоподводы от кольцевого электрода возбудителя и наружной поверхности полусферической оболочки резонатора подсоединены к двум, расположенным с противоположной стороны ТВГ отдельным проходным электрическим гермовыводам такого же исполнения, встроенным в соответствующие изоляторы вакуумируемого металлического корпуса с выходом их ножек за его внешние обводы. Кольцевой электрод возбудителя используется для поддержания колебаний полусферической оболочки резонатора с постоянной амплитудой, а шестнадцать локальных электродов - для подавления квадратурных вибраций резонатора. Большое количество и удаленность управляющих электродов возбудителя колебаний от проходных электрических гермовыводов существенным образом затрудняет прокладку соответствующих токопроводов, соединяющих данные элементы конструкции.

Вследствие особенностей исполнения конструкции возбудителя колебаний резонатора известного ТВГ слишком сложна и нетехнологична. Большая трудоемкость ее изготовления в значительной мере обуславливает достаточно высокую цену рассматриваемого изделия в целом.

Узел съема электрических сигналов известного ТВГ выполнен в виде плоского основания фланцевого типа с шаровым сегментом, на наружной поверхности которого сформированы восемь, дискретно, через 45°, разнесенных в окружном направлении и скоммутированных соответствующим образом локальных электродов съема круговой конфигурации, используемых для измерения параметров азимутальной ориентации колебательной картины вибрирующей оболочки резонатора. Каждый из электродов съема сопряжен при помощи токопроводов с индивидуальными разъемными соединителями коаксиалього типа низковольтных электрических гермовыводов, встроенных в изоляторы, упоминавшейся выше металлической крышки вакуумируемого корпуса, с выходом их ножек наружу за внешние обводы. Такое (коаксиальное) исполнение указанных гермовыводов обусловлено наличием в конструкции известного ТВГ высоковольтных цепей управления и необходимостью соответствующей защиты слаботочных измерительных цепей от их негативного воздействия электрических наводок и уменьшения паразитных емкостей.

В шаровой зоне указанного узла, между локальными электродами съема прорезаны насквозь щелевидные радиальные пазы, отделяющие их друг от друга. Наличие таких пазов, а также большое количество (шестнадцать) разнотипных проходных электрических гермовыводов от собственных низковольтных и высоковольтных цепей управления значительно усложняет конструкцию узла съема, увеличивает трудоемкость изготовления, а следовательно, и цену изделия.

Шаровая зона узла съема введена внутрь пулусферической оболочки резонатора до упора верхней поверхностью своего фланца в нижнюю торцевую кромку возбудителя и жестко скреплен с ним при помощи индия.

Кольцевой и локальные электроды возбудителя и узла съема в совокупности с примыкающими к ним фрагментами наружной и внутренней поверхностей полусферической оболочки резонатора образуют сферические конденсаторы, одни из обкладок которых (фрагменты оболочки) вследствие упругости последней обладают соответствующей подвижностью по отношению к шаровой зоне возбудителя.

Резонатор известного ТВГ жестко закрепляется при помощи своих ножек, в соосно располагаемых напротив друг друга вдоль измерительной оси соответствующих посадочных отверстий возбудителя и узла съема, по двухопорной схеме в процессе их сопряжения. Скрепленные друг с другом резонатор, возбудитель его колебаний и узел съема представляют собой соответствующий промежуточный (неокончательно собранный) модуль, который в таком виде вставляется внутрь вакуумируемого корпуса и фиксируется там при помощи специально предусмотренных для этого крепежных деталей. Двухсторонняя схема закрепления резонатора, с формированием при этом двух емкостных зазоров между его полусферической оболочкой и возбудителем колебаний и съема, гораздо сложнее одинарной. В этом случае существенным образом затрудняется взаимная выставка указанных деталей ТВГ и контроль упомянутых зазоров.

Снизу вакуумированный корпус известного ТВГ герметизируется при помощи привариваемой к нему плоской металлической крышки. Она не имеет центрирующего буртика, обеспечивающего необходимую соосность свариваемых частей корпуса и соответствующую силовую разгрузку стыкуемых при этом гнездовых и штыревых контактов разъемных соединений проходных электрических гермовыводов от воздействия, возникающих при сварке, поводок (механических напряжений), которые могут привести к изменению переходных сопротивлений упомянутых соединений.

Известный ТВГ имеет нерациональную компоновку газопоглотителя в центральной части металлической крышки вакуумируемого корпуса с формированием там консольного выступа. Это усложняет конструкцию как самой крышки, так и присоединяемой к ней соответствующей розетки электронной системы. Указанная компоновка приводит к существенному увеличению размеров ТВГ как в осевом, так и поперечном направлениях, и ограничению размеров, следовательно, и соответствующей емкости газопоглотителя.

В конструкции корпуса известного ТВГ нет общей (как механической, так и электрической) экранировки выходящих наружу ножек проходных электрических гермовыводов.

Электрическая система известного ТВГ - неадаптивная. Основные ее контуры построены на относительно устаревших технических решениях, без использования цифровой элементной базы, что обуславливает чувствительность к экстремальным условиям эксплуатации.

За прототип взят твердотельный волновой гироскоп (см. патент RU 2362121 C2), в котором устранены отмеченные недостатки аналога (см. патент EP 0141621 A2).

В этом ТВГ возбудитель колебаний резонатора и узел съема электрических сигналов выполнены в виде размещаемой внутри полусферы резонатора единой монолитной детали. Эта деталь является комбинированной электромеханической платой универсального назначения. Она используется для возбуждения и поддержания колебаний вибрирующей оболочки резонатора и для съема электрических сигналов со сплошной без радиальный пазов рабочей поверхности, на которой сформирована группа локальных электродов, образующих систему соответствующих емкостных датчиков перемещения и силовых электродов одновременно.

Полусферическая оболочка резонатора выполнена сплошной, без балансировочных зубцов, с обеспечением прецизионного уровня геометрической и массовой осевой симметрии, достигаемой в первом случае. Путем высокоточной технологии механической обработки и контроля размеров, а во втором - посредством соответствующей балансировки резонатора с разложением массового дефекта в ряд Фурье и последующим устранением первых четырех гармоник дефекта и, в частности, первых трех из них - до минимально возможного уровня, позволяющего снизить влияние азимутальной неравномерности демпфирования и уменьшить до необходимых размеров вибрационные воздействия на волновую картину, а массовый дефект четвертой гармоники, разночастотность, минимизировать до уровня, обеспечивающего нормальное функционирование электроники управления при малых значениях напряжения электропитания.

Резонатор закреплен консольно, по одноопорной схеме, только в соответствующем посадочном отверстии комбинированной электромеханической платы съема/возбуждения, за вводимый в него внутренний наконечник - ножку двухстороннего стержневого держателя посредством соответствующего клеевого соединения или пайки без использования каких-либо промежуточных деталей. Другой, наружный, наконечник укорочен по сравнению с ножкой в несколько раз, и используется преимущественно в технологических целях и, в частности, при шлифовке детали в центрах, транспортировке и оценке ее несбалансированности через измерение амплитуды биений указанного наконечника.

Металлическая крышка введена в состав твердотельного волнового инерциального модуля и выполнена в виде жестко скрепляемой с нижним торцом основания комбинированной электромеханической платы съема/возбуждения посредством клеевого соединения или пайки и обращенной к низу дном тарели с отбортованным по краю, в зоне приварки к вакуумируемому корпусу, цилиндрическим центрирующим буртиком одинакового с торцевым фланцем платы диаметра, заглубленным при сборке в соответствующее посадочное гнездо корпуса такой же конфигурации и размеров до совмещения их привариваемых кромок.

Вакуумируемый корпус может быть выполнен в виде двух, по установочно-присоединительным элементам, модификаций - цилиндрической, либо квадратной в поперечном сечении конфигурации, образованной в последнем случае одинаковыми плоскими базовыми поверхностями, ортогонально располагаемыми по отношению друг к другу. Газопоглотитель размещен в свободном объеме верхнего отсека вакуумируемого корпуса, ограниченного стенками его полости и наружными поверхностями полусферы и технологического наконечника двухстороннего стержневого держателя резонатора, и может быть выполнен в виде любой из двух эквивалентных в функциональном отношении модификаций, а именно в нормальном или бескорпусном вариантах, причем в первом случае он представляет собой полностью законченный автономный насос с заключенным в герметизируемую корпусную оболочку кольцевидной или тороидальной формы реагентом типа титан/ванадий, способный поглощать газ, активируемым после обезгаживания, герметизации вакуумируемого корпуса посредством прожигания через оптически прозрачный стеклянный иллюминатор последнего лазерным лучом, либо механического вскрытия утоненной мембраны оболочки, а во втором - рабочее вещество крепится в той же зоне непосредственно к стенкам вакуумируемого корпуса и активируется путем соответствующего нагрева указанных стенок снаружи внешним тепловым излучателем.

Штенгель вакуумируемсмого корпуса может быть выполнен в виде разъединяемого посредством оплавления стеклянного либо металлического ниппеля, пережимаемого путем пластического деформирования до полного перекрытия прохода и "холодной сварки" сближаемых стенок с одновременной его обрезкой.

Габариты твердотельного волнового инерциального модуля, а следовательно, и вакуумируемого корпуса минимизированы до пределов, обеспечивающих возможность компоновки их в крайне малых по диаметру монтажных объемах как при продольной, так и поперечной ориентации оси чувствительности.

Электронная система выполнена адаптивной, основные контуры ее и, в частности, измерения и управления колебаниями построены на цифровой, малочувствительной к экстремальным условиям эксплуатации элементной базе с минимизацией количества размеров и рассеиваемой мощности электронных компонент, использованием импульсных сигналов управления и съема и закладкой соответствующих алгоритмов обработки данных и управления во введенный в состав указанной системы микропроцессор, обеспечивающий функционирование упомянутых контуров в импульсном режиме с формированием рабочего цикла, разделяемого во времени на интервалы измерения и управления, и использования при регистрации выходных электрических сигналов способа "обратного" включения, когда они снимаются с ножки двухстороннего держателя резонатора.

Отдельный проходной гермовывод, сообщенный с металлизированной поверхностью полусферы резонатора, размещен на комбинированной электромеханической плате съема/возбуждения со встраиванием гнездового контакта непосредственно в ножку двухстороннего стержневого держателя резонатора и расположением сопрягаемого с ним штыревого однопроводящего контакта прямо по центру дна тарельчатой металлической крышки твердотельного волнового инерциального модуля.

Величина емкостного зазора между обращенными друг к другу поверхностями полусфер резонатора и локальных электродов комбинированной электромеханической плата съема/возбуждения прядка 100 мкм выбрана исходя из низковольтного питания электроники и возможности технической осуществимости геометрического контроля его при сборке.

Регистрация электрических сигналов и управления колебаниями резонатора замкнуты на одни и те же электроды соединенными с однотипными проходными электрическими гермовыводами комбинированной электромеханической платы съема/возбуждения.

Электронная система сопряжена с проходными электрическими гермовыводами комбинированной электромеханической платы через подсоединяемый к располагаемым с наружи ножкам из штыревых контактов предварительный усилитель сигналов.

Выходящие наружу ножки штыревых контактов проходных электрических гермовыводов комбинированной электромеханической платы и подсоединяемый к ним предварительный усилитель сигналов обеспечены общей экранировкой при помощи пристыковываемого к вакуумируемому корпусу тонкостенного защитного металлического кожуха. Токоподводы предварительного усилителя сформированы в контактный жгут, выводимый наружу сквозь эластичный проход в донной части кожуха.

У ТВГ, взятого за прототип, можно отметить следующие недостатки.

Гироскоп имеет неравномерный зазор между вакуумируемым корпусом и внешней полусферической оболочкой резонатора. Эта неравномерность зазора обуславливает температурный градиент в меридианальной плоскости полусферического резонатора при внешних тепловых воздействиях и возникновение скорости дрейфа.

При кубическом исполнении вакуумируемого корпуса гироскоп соприкасается с установочной поверхностью объекта всей площадью грани корпуса. При цилиндрическом исполнении вакуумируемого корпуса гироскоп соприкасается с установочной поверхностью всей привалочной плоскостью его фланцевого кольца. Как в первом, так и во втором вариантах имеется значительная площадь контакта с объектом, что обуславливает из-за малости теплового сопротивления контакта существенное тепловое влияние температуры установочного места объекта на гироскоп, вызывая температурную скорость дрейфа.

С нижним торцом основания комбинированной электромеханической платы съема/возбуждения жестко скрепляется металлическая крышка инерциального модуля с помощью клеевого соединения или пайки. В свою очередь, металлическая крышка через отбортовку по краю приваривается к центрирующему цилиндрическому буртику вакуумируемого корпуса. Такое соединение комбинированной платы с вакуумируемим корпусом имеет малое тепловое сопротивление, что обуславливает существенное влияние температуры корпуса на плату. Возникающие при этом температурные деформации платы вызывают температурную скорость дрейфа ТВГ. При таком соединении деталей сборка инерциального модуля становится неразборной, что исключает ее переборку для достижения требуемых технических параметров при производстве.

В меридианальном сечении полусферический резонатор имеет равномерную толщину стенки до зоны сопряжения с двухсторонним стержневым держателем. Толщина стенки резонатора определяет величину приведенной массы, находящейся в области воздействия возбудителя колебаний, и жесткость ее упругой связи с держателем. Величина приведенной массы и жесткость ее упругой связи с держателем обуславливают величину собственной частоты резонатора. При совпадении собственной частоты резонатора с возможной при эксплуатации частотой внешнего вибрационного воздействия с определенным ускорением вибрации возникает резонансное явление, которое может вызвать разрушение конструкции резонатора. Для устранения резонансного явления необходимо изменять конструктивные параметры резонатора. В известной конструктивной схеме толщина стенки резонатора определена радиусами внешней и внутренней полусферическими концентрическими поверхностями. Следуя этой конструктивной схеме изменение собственной частоты резонатора, можно выполнить, изменяя величину радиуса внешней полусферы. Например, для увеличения собственной частоты резонатора можно увеличить радиус внешней полусферы, тем самым увеличить жесткость упругой связи с держателем. Однако при таком подходе будет происходить увеличение толщины стенки резонатора в области его рабочей кромки, что одновременно с увеличением жесткости приведет к увеличению приведенной массы. При превалировании увеличения жесткости над увеличением приведенной массы произойдет увеличение собственной частоты резонатора. В известной конструктивной схеме нет однозначного воздействия только на величину жесткости изменением радиуса внешней полусферы, при этом также изменяется значение приведенной массы. Увеличение приведенной массы нежелательно и для системы возбуждения колебаний резонатора, так как при сохранении ее мощности уменьшается амплитуда его рабочих колебаний.

В комбинированной электромеханической плате съема/возбуждения отсутствует точное установочное отверстие с жесткими посадочными размерами для точной фиксации резонатора относительно шаровой зоны платы с электродами. В комбинированной плате имеется только установочно-закрепительное отверстие с большим зазором, которое используется для клеевого соединения. Такой конструктивный вариант установки резонатора на плате может вносить существенные погрешности в обеспечение равномерности зазора.

Плата съема/возбуждения является в целом монолитной деталью без существенных полостей, что обуславливает ее излишний вес и невозможность использования ее объема для размещения других элементов с целью общего уменьшения объема гироскопа.

На рабочей поверхности шаровой зоны электромеханической платы съема/возбуждения находится группа локальных электродов, которая образует систему емкостных датчиков перемещения и силовых электродов управления одновременно. Для обеспечения требуемой точности ТВГ, используемого на высокоманевренном объекте, требуется высокая частота съема информации и воздействия сигналов управления вибрационным состоянием резонатора. За счет совмещения на одних и тех же электродах функций съема и управления в известном способе как минимум в два раза снижается частота съема информационного сигнала и управляющего воздействия, которую может обеспечить электронная система гироскопа.

В конструкции гироскопа для герметизации вакуумируемого корпуса используют верхнюю и нижнюю торцевые крышки. Это обусловлено тем, что сборка гироскопа производится с двух торцевых сторон герметизируемого корпуса. С одной торцевой стороны устанавливают геттерный насос (газопоглотитель), с другой торцевой стороны - сборку инерциального модуля. Корпус также имеет еще отверстие для штенгеля. Наличие двух крышек, расположенных в разных частях герметизируемого корпуса, усложняет конструкцию гироскопа, технологические операции по проверке герметичности, а также затрудняет поддержание высокого вакуума в процессе эксплуатации.

Для электрической связи с электродами в гироскопе используются гнездовые контакты со штыревыми однопроводящими контактами проходных электрических гермовыводов, встроенных в изоляторы (слезоки), которые привариваются к нижнему срезу металлической крышки. Применение слезок обуславливает три контактные зоны: штыревой контакт-стекло слезки; стекло слезки-металлический корпус слезки; металлический корпус слезки-металлическая крышка. Для обеспечения высокой надежности общей герметизации гороскопа требуется высокая надежность этих контактных зон по газопроницаемости, что не всегда достигается при большом сроке службы и реальных условиях эксплуатации. Так как в гироскопе применяется достаточно значительное количество слезок, то их использование снижает надежность ТВГ в целом.

Газопоглотитель гироскопа (геттерный насос) в корпусном варианте (с мембранной оболочкой) активируется после обезгаживания, герметизации вакуумируемого корпуса посредством прожигания через оптически прозрачный стеклянный иллюминатор лазерным лучом либо механического вскрытия утоненной мембраны оболочки. В бескорпусном варианте газопоглотителя рабочее вещество устанавливается в непосредственной зоне к стенкам вакуумируемого корпуса и активируется путем соответствующего нагрева указанных стенок снаружи внешним тепловым излучателем. Использование прозрачного иллюминатора для активации или механического вскрытия усложняет конструкцию ТВГ и уменьшает его надежность при эксплуатации, так как требуется специальная вакуумноплотная установка иллюминатора или механического устройства в герметизируемый корпус. Локальный внешний нагрев герметизируемого корпуса в зоне расположения газопоглотителя усложняет технологический процесс изготовления гироскопа, так как требуется специальное устройство, реализующее этот нагрев. Локальный нагрев корпуса гироскопа до соответствующей температуры может приводить к тепловым деформациям конструкции и появлению погрешностей в показаниях ТВГ.

Локальные электроды при помощи соответствующих токоподводов соединены через индивидуальные гнездовые контакты со штыревыми однопроводящими контактами проходных электрических гермовыводов. Индивидуальные гнездовые контакты не имеют пружинных элементов, выбирающих зазор между штыревыми контактами и электропроводящими элементами розетки, сохраняющими постоянное прижимное усилие. В процессе эксплуатации в гнездовом контакте, не имеющем пружинных элементов, может изменятся усилие прижима контактирующих элементов, вплоть до возникновения зазора, что приведет к изменению электрического контактного сопротивления и появлению помех в информационном сигнале гироскопа.

Сопряжение электронной системы с проходными электрическими гермовыводами комбинированной электромеханической платы происходит через блок предварительных усилителей гироскопа, который имеет электрическую связь с наружными ножками штыревых контактов. Блок предварительных усилителей имеет восемь гнездовых контактов, обеспечивающих электрическую связь отдельно с каждым из восьми электродов резонатора. Объединение электродов в пары происходит в конструкции предварительного усилителя. У блока предварительных усилителей нет другой жестко фиксирующей связи с корпусом гироскопа кроме связи через гнездовые контакты. Блок предварительных усилителей и гироскоп имеют один проходной жгут, в котором объединены электропровода информационного канала и канала управления.

В известном гироскопе гнездовые контакты также выполняют силовую функцию, фиксируя блок предварительных усилителей относительно корпуса. Такое использование гнездовых контактов при силовых, вибрационных воздействиях может привести к нарушению контакта и возникновению помех в информационном сигнале. Возникающие при этом инерционные силы воздействуют на конструкцию слезок проходных штыревых контактов, что может вызвать разгерметизацию и выход из строя гироскопа. Объединение в пары электродов в предварительном усилителе обуславливает максимальное количество гнездовых контактов в нем, что снижает надежность гироскопа. Совмещение в одном жгуте электропроводов информационного канала и канала управления, а также выполнение электродами функций как сигнальных, так и управляющих, накладывает ограничение на частоту опроса и управления, которая должна быть в этом случае не больше частоты переходных процессов в электрических контурах электродов. При несоблюдении этого условия может возникать влияние контура управления на информационные сигналы, что приведет к погрешностям гироскопа. Соблюдение этого условия накладывает ограничение на частоту работы контуров гироскопа, что может снижать его точность при применении на высокоманевренных летательных аппаратах.

Тепловыделения в блоке предварительных усилителей передаются через гнездовые соединения и штыревые контакты во внутреннюю полость гироскопа, что может вызвать температурные деформации элементов инерциального блока и температурные погрешности гироскопа. Блок предварительных усилителей располагается в непосредственной близости к герметизирующей крышке, что также вызывает тепловое влияние на элементы инерциального модуля.

Общее управление работой ТВГ осуществляется электронной системой. В составе системы имеется микропроцессор, обеспечивающий возбуждение и поддержание колебаний резонатора с заданной амплитудой, постоянной частотой и фазой независимо от фактической ориентации колебательной картины, и измерение, преобразование и соответствующую обработку считываемой информации. В соответствии с заложенными в него алгоритмами управление указанным процессом строится по циклическому принципу. Микропроцессор формирует рабочий цикл, разбиваемый во времени на интервалы измерения и управления. Рабочий цикл повторяется через равные промежутки времени и включает в себя некоторое количество периодов колебаний резонатора. На первом интервале в течение одного периода колебаний измеряется амплитуда синфазных и квадратурных колебаний по одной оси, а в течение очередного периода - по другой оси. Измерения выполняют неоднократно в ряде циклов, затем обрабатывают измерения по всем выборкам с вычислением параметров, отображающих угловое положение упругой волны относительно корпуса, и последующим формированием на втором интервале цикла соответствующих управляющих импульсов.

Считывание информации производится с металлизированной поверхности полусферической оболочки резонатора через ножку его двухстороннего держателя. Считанные сигналы усиливаются предварительным усилителем (ПУ) до необходимого уровня и поступают на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Аналого-цифровой преобразователь осуществляет автоматическое преобразование (измерение, кодирование) непрерывно изменяющихся во времени аналоговых значений сигналов в эквивалентные им значения числовых кодов. Микропроцессор (МП) обрабатывает получаемую с выходов АЦП и ПУ информацию и с учетом результатов обработки (вычислений) формирует соответствующие управляющие сигналы. Декодирование выдаваемых с выходов МП сигналов управления, представленных цифровыми кодами, в эквивалентные им значения управляющего напряжения автоматически осуществляется формирователями ШИМх ШИМу. Преобразованные таким образом управляющие сигналы с выходов ШИМх и ШИМу поступают на соответствующие пары локальных электродов по одному и другому каналам, обеспечивая необходимое управление колебаниями вибрирующей оболочки резонатора. В известной электронной системе управления вибрационными параметрами резонатора в качестве управляющего воздействия используются только сжимающие резонатор электрические силы. Однако более качественного управления можно достичь при использовании нового известного принципа, когда электрическая сила, прикладываемая к резонатору, может как растягивать, так и сжимать его. Преимущество этого управления - линейность, низкий уровень управляющего напряжения, возможность реализовать режим управления прецессией волны, режим нуль-индикатора.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении настоящего изобретения, является устранение выше рассмотренных недостатков прототипа, заявляемого ТВГ, а именно улучшение его технико-эксплуатационных качеств, позволяющих достигнуть технических характеристик гироскопа для систем ориентации и навигации современных летательных аппаратов.

Технический результат достигается тем, что в известном твердотельном волновом гироскопе, содержащем металлический вакуумируемый корпус, имеющий установочно-присоединительные элементы, и герметизирующую крышку, во внутренней полости которого размещены твердотельный волновой инерциальный чувствительный модуль, включающий в себя изготовленный из кварцевого стекла полусферический резонатор с металлизированной рабочей поверхностью, способный приводиться в колебательное движение при помощи вешнего переменного электрического поля, с проходящим через полюс его полусферы двухсторонним держателем стержневого типа, с помощью которого он жестко скреплен с комбинированной платой возбудителя колебаний резонатора и съема электрических сигналов, отражающих вибрационное состояние резонатора, геттерный насос с заключенным в корпусную оболочку реагентом, электронную систему измерения и управления колебаниями резонатора, являющуюся цифровой с использованием микропроцессора и импульсных сигналов управления, состоящую из аналоговой и цифровой частей, дополнительно вакуумируемый корпус выполнен в виде полусферической оболочки с равномерной толщиной, имеющей в полюсной области выступающую полость для размещения внешнего держателя стержневого типа, а на экваторе расположен кольцеобразный пояс, на внешней стороне которого размещены три установочно-закрепительных элемента гироскопа, разнесенных друг относительно друга на 120°, а на внутренней стороне расположены три конусных сегментных элемента для установки с применением кольцевой разрезной пружины, комбинированной информационно-возбудительной платы, разнесенных относительно друг друга на 120° и на 60° относительно установочно-закрепительных элементов гироскопа, резонатор имеет переменную толщину стенки полусферической оболочки, образованной за счет смещения по оси симметрии в сторону наружного держателя центра наружной сферы резонатора относительно центра внутренней сферы, комбинированная информационно-возбудительная плата образована фланцевым основанием с конусной кромкой со стороны, примыкающей к конусным установочным элементам корпуса, выступающей над ним шаровой зоной с малым и большим основанием, над малым основанием по оси симметрии выступает цилиндрическая часть для установки резонатора, во фланцевом основании и со стороны большого основания шаровой зоны выполнена расточка, образующая полость для размещения геттерного насоса, а по центральной части шаровой зоны и цилиндрической части выполнены две расточки с разными диаметрами, образующими установочное и крепежное отверстия для внутреннего держателя резонатора, на наружной поверхности шаровой зоны со стороны малого основания сформированы восемь локальных электродов управления, разнесенных на поверхности шаровой зоны с шагом 45° и вырезанных лазерным лучом в напыленной на поверхности этой зоны хромовой пленке со стороны большого основания на наружной поверхности шаровой зоны, вблизи кромки резонатора сформированы восемь электродов съема информации, расположенных синхронно под электродами управления, образующими емкостную систему датчиков перемещения полусферической оболочки резонатора, зазор между корпусом и резонатором в сферической части является равномерным, герметизирующая крышка состоит из металлического кольца и металлокерамической вакуумноплотной колодки с впаянными проходными штыревыми однопроводящими контактами, манжетой по наружному диаметру колодки для сварки с кольцом, кольца в области центрального отверстия вакуумноплотной колодки с внутренней стороны для крепления геттерного насоса, втулки в области центрального отверстия вакуумноплотной колодки с наружной стороны для сварки с откачным штенгелем, геттерный насос, состоящий из активного вещества спеченного титан-ванадиевого порошка с объемной пористостью 43%, спирали из нихромовой проволоки для его активации путем нагрева при подаче в нее тока в режиме обезгаживания и активации, ее отключении в рабочем режиме гироскопа с сохранением насосом газопоглотительных свойств, на проходных контактах внутри гироскопа расположены позолоченные втулки с пружинами из золото-медного сплава для сопряжения с контактными площадками электродов комбинированной платы, переходная многослойная монтажная плата, расположенная в негерметичной части гироскопа, на которой коаксиальными проводниками соединяют в пары, противоположно расположенные на комбинированной плате, электроды съема информации и обеспечивают их связь через четыре коаксиальных разъема с входами предварительных усилителей гироскопа, электрический контакт предварительных усилителей с внешней электронной системой гироскопа производится через малогабаритный разъем, установленный на плате предварительных усилителей, с выходом вилочной части разъема за пределы кожуха гироскопа, электрический контакт электродов управления и съема, металлизации резонатора и экранов электродов управления и съема с внешней электронной системой обеспечивается через другой малогабаритный разъем, закрепленный на элементе кольца, связанного с герметизирующей крышкой, путем подвода от него проводников к соответствующим проходным штыревым однопроводящим контактам герметизирующей крышки, между переходной монтажной платой и платой с предварительными усилителями расположен теплозащитный экран, уменьшающий тепловое влияние предварительных усилителей на инерциальный чувствительный модуль, предварительные усилители гироскопа являются повторителями напряжения со смещением нуля питания по отношению к общей земле на величину постоянного высоковольтного напряжения питания электродов съема, а