專(zhuān)利名稱(chēng):延長(zhǎng)減速時(shí)間的氣動(dòng)陀螺儀的制作方法
本發(fā)明涉及一個(gè)具有整體氣源的氣動(dòng)陀螺儀。特別涉及氣動(dòng)陀螺儀的改進(jìn)，它減少內(nèi)耗以便延長(zhǎng)減速時(shí)間或在指定時(shí)間內(nèi)保持轉(zhuǎn)子高速度旋轉(zhuǎn)。
已知的具有整體氣源的氣動(dòng)陀螺儀，一個(gè)室內(nèi)有一個(gè)氣動(dòng)的反沖轉(zhuǎn)子，而另一個(gè)室有壓縮的惰性氣體，氣體刺破兩室間的薄壁即從一室內(nèi)釋放。氣體被釋放時(shí)，流過(guò)轉(zhuǎn)子軸的內(nèi)孔并向外流過(guò)轉(zhuǎn)子的反沖通道使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)后也可以用改變氣體壓力的辦法使萬(wàn)向支架松開(kāi)。這樣的陀螺儀有時(shí)也稱(chēng)為煙火陀螺儀，因?yàn)槌Ｊ褂脽熁鸺夹g(shù)耒刺破室間薄壁。
上述氣動(dòng)陀螺儀的一個(gè)實(shí)例由美國(guó)專(zhuān)利＃3，393，569做了詳述，發(fā)表于1968.7.23?，F(xiàn)在已轉(zhuǎn)讓給如今的受讓人。這里引入專(zhuān)利3，393，569作為參考。該專(zhuān)利中所示各種形式的氣動(dòng)陀螺儀都可使用本發(fā)明的改進(jìn)之處。
與彈簧驅(qū)動(dòng)陀螺儀相比，氣動(dòng)陀螺儀的優(yōu)點(diǎn)是，具有高的相對(duì)于它的體積和重量的可用能比。壓縮氣體的位能迅速地被轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的動(dòng)能。轉(zhuǎn)子“減速”指的是在氣體通過(guò)轉(zhuǎn)子通道被釋放后轉(zhuǎn)子速度隨時(shí)間逐漸減慢。各種損耗因素都使這樣的陀螺儀變慢。其中最重要的涉及到陀螺與氣體完全釋放后還留在陀螺儀內(nèi)部的氣體的相互作用而吸收的能量。本發(fā)明致力于減少這樣的氣體摩擦損耗。
這樣的氣體摩擦損耗是由于反沖轉(zhuǎn)子作用像泵而不像反沖渦輪機(jī)，從軸的端部吸入氣體并從轉(zhuǎn)子排氣口泵出。這就減小了動(dòng)能并使轉(zhuǎn)子迅速減慢。1981.1.9公布的美國(guó)專(zhuān)利＃4，271，709特別論述了這一問(wèn)題，現(xiàn)已將其轉(zhuǎn)讓給如今的受讓人，并包括在參考資料之內(nèi)。該專(zhuān)利披露了一個(gè)防止產(chǎn)生如此泵作用的提動(dòng)閥。這樣的泵作用的防止，當(dāng)然，不能消除處于高速，尤其是超過(guò)30，000轉(zhuǎn)/分速度旋轉(zhuǎn)的陀螺儀的其他空氣摩擦損耗。
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)陀螺儀的運(yùn)動(dòng)特性，為此提供一個(gè)改進(jìn)的氣動(dòng)陀螺儀，它具有延長(zhǎng)的減速時(shí)間或者是在特定的減速時(shí)間有較高的平均速度。本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一個(gè)在減速期間降低損耗的改進(jìn)的氣動(dòng)陀螺儀。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)氣動(dòng)陀螺儀，在其減速期內(nèi)減小它的運(yùn)行摩擦。再一個(gè)目的是制備這樣一種陀螺儀，即為了供給轉(zhuǎn)子動(dòng)能可向陀螺儀供氣，而為了延長(zhǎng)特別是高速轉(zhuǎn)子陀螺儀的減速時(shí)間，又可在起動(dòng)后從陀螺儀內(nèi)排出氣體。因此，目的是減少氣動(dòng)陀螺儀內(nèi)空氣的摩擦。
依照本發(fā)明，減少作用在氣動(dòng)陀螺儀轉(zhuǎn)子上的空氣摩擦以延長(zhǎng)陀螺儀的減速時(shí)間。在準(zhǔn)許工作氣體導(dǎo)入氣室期間，氣體已很好地排出。排放以后，氣室基本是密封的而有一臺(tái)吸氣器泵繼續(xù)從該氣室排氣，氣室排氣可減小減速時(shí)的空氣的摩擦。吸氣器泵可由取自攜帶該陀螺儀的運(yùn)輸工具的推進(jìn)系統(tǒng)的氣體，可由運(yùn)輸工具向前運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的沖壓空氣或者由壓縮氣室的壓縮氣體耒驅(qū)動(dòng)。要不，吸氣器泵也可以用電或機(jī)械方法驅(qū)動(dòng)。
圖1是依照本發(fā)明的一個(gè)具體方案制造的氣動(dòng)陀螺儀的剖面圖。其中，為了排空轉(zhuǎn)子氣室，使用壓縮氣推動(dòng)吸氣器泵。
圖2是本發(fā)明的另一個(gè)方案的示意圖，其中，用一個(gè)外部的壓縮氣源如沖壓空氣耒完成排氣。
參見(jiàn)附圖1，氣動(dòng)陀螺儀[11]包括主殼體[13]和用螺栓[17]聯(lián)接的壓縮氣體的殼體部分[15]。主殼體[13]規(guī)定的氣室[19]包含一個(gè)裝在空心軸子軸[23]上的氣體反沖轉(zhuǎn)子。軸[23]被安裝在由內(nèi)部萬(wàn)向支架[27]支承的精密高速軸承[25]內(nèi)。內(nèi)萬(wàn)向支架[27]被可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在外萬(wàn)向支架[28]內(nèi)，而外萬(wàn)向支架[28]本身支承在殼體[13]中的軸承[31]內(nèi)。
利用在[33]中一般可見(jiàn)的鎖定機(jī)械，在釋放氣體以前把轉(zhuǎn)子[21]和萬(wàn)向支架[27]、[28]“固定好”。要了解鎖定機(jī)械[33]工作詳情可參閱上述3，393，569專(zhuān)利。簡(jiǎn)言之，鎖定機(jī)械[33]包括一個(gè)活塞[35]，該活塞最初由氣壓放開(kāi)和定位，然后讓它支撐定位銷(xiāo)[37]朝上卡住轉(zhuǎn)子軸[23]的斜面[39]。通過(guò)活塞的氣壓差達(dá)到預(yù)定值時(shí)，定位銷(xiāo)[37]被脫開(kāi)，轉(zhuǎn)子[21]和萬(wàn)向支架[27]、[28]被松開(kāi)。鎖定機(jī)械[33]也起導(dǎo)管的作用把壓縮氣體從中間通道[41]引導(dǎo)到空心轉(zhuǎn)子軸[23]。不過(guò)當(dāng)定位銷(xiāo)[33]脫開(kāi)時(shí)，此導(dǎo)管不再與轉(zhuǎn)子軸[23]聯(lián)接，這時(shí)轉(zhuǎn)子軸[23]和殼體[13]內(nèi)部有暢通的氣道。
壓縮氣殼體[15]規(guī)定了壓縮氣體室[43]，當(dāng)以已知的方法通過(guò)電氣動(dòng)作的煙火推進(jìn)塞[47]去刺破薄膜[45]時(shí)，壓縮氣室[43]取道鎖定機(jī)械和中間連接通道[41]與空心轉(zhuǎn)子軸[23]聯(lián)通。使殼體[15]內(nèi)的壓縮氣體釋放到通道[41]的刺破機(jī)械動(dòng)作并不是本發(fā)明的本質(zhì)，但是參見(jiàn)前述的＃3，393，569專(zhuān)利可以發(fā)現(xiàn)幾種合適的機(jī)械形式的詳細(xì)情況。
轉(zhuǎn)子[21]包含多個(gè)環(huán)形間隔開(kāi)的噴頭[51]，軸[23]也包含多個(gè)與噴頭[51]自由聯(lián)通的環(huán)形間隔開(kāi)的進(jìn)氣孔[53]。
操作時(shí)，惰性氣體，最好是氮?dú)?，貯存在壓縮氣體殼體[15]內(nèi)，氣壓為每平方英寸3000磅。它取道于通道[41]和鎖定機(jī)械[33]與軸[23]內(nèi)部聯(lián)通，再?gòu)哪抢锿ㄟ^(guò)氣孔[53]與轉(zhuǎn)子噴頭[51]聯(lián)通。從而使轉(zhuǎn)子[21]以高速旋轉(zhuǎn)，可選轉(zhuǎn)速為每分鐘36000～50000轉(zhuǎn)，取決于氣室的尺寸和陀螺儀[11]賦于的特殊用途。當(dāng)主殼體氣室[19]內(nèi)的氣壓降到預(yù)定值時(shí)，鎖定機(jī)械[33]松開(kāi)轉(zhuǎn)子和萬(wàn)向支架，也切斷到中間連接通道[41]的管道。
從轉(zhuǎn)子噴頭[51]逸出的氣體被收集在主殼體氣室[19]內(nèi)。為了避免在主氣室殼體[19]內(nèi)造成不可忽視的空氣壓力，充許空氣通過(guò)排氣孔[61]和舌形閥[63]排放。在轉(zhuǎn)子[21]被鎖定機(jī)械[33]放開(kāi)處，壓縮氣室[43]中的氣體即被放空。
根據(jù)本發(fā)明，耒自主氣室殼體[19]的氣體用一種排氣工具如吸氣器泵[71]進(jìn)一步排出。目的是減小轉(zhuǎn)子[21]快速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的氣流摩擦力。
選用吸氣器泵[71]以提供足以減小所要求的延長(zhǎng)減速時(shí)間期間內(nèi)的空氣摩擦的真空。重要指標(biāo)是，操作吸氣器泵所必須消耗的壓縮氣體的數(shù)量。圖1方案中建議使用的真空吸氣器泵[71]，是由美國(guó)康涅狄格州，米爾福高爾夫大道100號(hào)的Air-vac工程公司制造的AVR-093H型真空轉(zhuǎn)換泵。
舌形閥[63]與排氣管[73]聯(lián)通。舌形閥[63]裝在排氣管[73]上當(dāng)止回閥用，以允許氣體從排放管[73]逸出并防止氣體重新進(jìn)入排氣管[73]。因此，當(dāng)吸氣器泵[71]通過(guò)排氣管[73]有可能使主氣室殼體[19]形成真空時(shí)，舌形閥[63]關(guān)閉。當(dāng)壓縮氣殼體[15]供出的氣體的量超過(guò)吸氣器泵[71]從主氣室殼體[19]中排氣的能力時(shí)，舌形閥[63]打開(kāi)。同樣，打開(kāi)與鎖定機(jī)械[33]的相關(guān)聯(lián)的第二舌形閥[75]，使活塞[35]操作鎖定機(jī)械[33]，當(dāng)氣室[19]壓力降低時(shí)此閥關(guān)閉。
吸氣器泵[71]是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)文杜里(伯努利定律)原理把壓縮空氣轉(zhuǎn)換為真空。壓縮空氣通過(guò)壓縮空氣入口[81]進(jìn)入吸氣器泵[71]，并通過(guò)氣體出口[83]排出。這個(gè)氣流在真空入口孔[85]處產(chǎn)生真空，使氣體從真空入口[85]通過(guò)吸氣器泵[71]流到出口[83]。
如圖1所示，壓縮空氣入口[81]的壓縮空氣源可以是附加的壓縮空氣殼體[91]。最初從壓縮空氣殼體[15]釋放氣體后，讓附加壓縮氣體殼體[91]在短時(shí)間內(nèi)釋放壓縮氣體。這可用一個(gè)簡(jiǎn)單的延時(shí)電路[93]耒實(shí)現(xiàn)。節(jié)氣閥[95]用耒控制從附加壓縮氣殼體[91]流到壓縮氣入口[81]的氣流。要不，壓縮氣體源也可以是一個(gè)煙火裝置(未畫(huà)出)。
參見(jiàn)圖2，壓縮氣入口[81]也可聯(lián)接到一個(gè)外部的壓縮氣源[95]。該外部壓縮氣源[95]可以是一種沖壓氣源，當(dāng)裝有陀螺儀[11]的運(yùn)載工具如導(dǎo)彈(未畫(huà)出)運(yùn)動(dòng)時(shí)，即提供壓縮空氣去操作吸氣器泵[71]。不然的話(huà)，外部壓縮空氣源[95]可以從運(yùn)載工具的推進(jìn)器中接受增壓的推進(jìn)劑氣體。
為了操作吸氣器泵[71]，另外還可能使用一些耒自主氣室殼體[19]的壓縮氣體。這可以通過(guò)使用合適的分流器管路(未畫(huà)出)耒實(shí)現(xiàn)，該分流器管路可把氣體從活塞[35]分配到壓縮氣體入口[81]。
為了延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間，可以使用壓縮氣殼體和外部壓縮氣源的組合耒操作吸氣器泵[71]。為此，可在壓縮氣入口[81]處給吸氣器泵[71]裝上閥門(mén)，這樣當(dāng)操作吸氣器泵[71]的壓縮氣耗盡時(shí)，就可以用外部壓縮氣體源提供氣體操作吸氣器泵[71]。這在導(dǎo)彈發(fā)射初期無(wú)沖壓空氣可用時(shí)特別有用。
為了確定使用壓縮氣體操作吸氣器泵[71]的可能性，用吸氣器泵保持52立方厘米容器真空2秒鐘。吸氣器泵形成0.7乇(28英寸汞柱)真空。從吸氣器泵排出的氣體收集在橡皮球內(nèi)，測(cè)出其排出氣體近似于該容器容積的一半，或近似于25立方厘米。由此查知，為使陀螺儀保持在類(lèi)似于真空的工作環(huán)境使用壓縮氣體是實(shí)用的。
也可能用其他真空源代替吸氣器泵[71]。例如，可以用運(yùn)載工具的推進(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生抽吸真空，也可使用機(jī)械或電氣驅(qū)動(dòng)的抽氣泵。
權(quán)利要求
1.為了給安裝在轉(zhuǎn)子室內(nèi)的轉(zhuǎn)子提供動(dòng)能，氣動(dòng)型陀螺儀有一個(gè)可在一定時(shí)間內(nèi)供氣的氣源，在所述的時(shí)間期限后，轉(zhuǎn)子以減速方式運(yùn)行，特征是吸氣器泵和所述的轉(zhuǎn)子室聯(lián)通，所述的吸氣器泵產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓值，在所述的轉(zhuǎn)子室內(nèi)形成真空。
2.如權(quán)利要求
1所述的氣動(dòng)陀螺儀，進(jìn)一步特征是該陀螺儀在以所述的減速方式運(yùn)行時(shí)不必對(duì)轉(zhuǎn)子提供動(dòng)能。
3.如權(quán)利要求
1所述的氣動(dòng)陀螺儀，進(jìn)一步特征是一打開(kāi)能釋放所述的轉(zhuǎn)子室排出氣體的外部排氣閥，當(dāng)所述的排出氣體實(shí)質(zhì)上為環(huán)境壓力時(shí)，上述的閥是關(guān)閉的，從而當(dāng)所述的外部排氣閥被打開(kāi)，允許所述的吸氣器泵產(chǎn)生旁流，當(dāng)所述的外部排氣閥關(guān)閉，允許吸氣器泵抽所述的真空。
4.如權(quán)利要求
1所述的氣動(dòng)陀螺儀，其進(jìn)一步特征是吸氣器泵是文杜里泵，它利用壓縮氣體產(chǎn)生所述的負(fù)壓。
5.如權(quán)利要求
4所述的氣動(dòng)陀螺儀，進(jìn)一步特征是所述的氣源提供轉(zhuǎn)子能量，氣源包括容納壓縮氣體的氣室和釋放壓縮氣體的第一煙火裝置。向第一個(gè)煙火裝置提供第一個(gè)電信號(hào)和第一個(gè)煙火裝置為了排出所述的氣體對(duì)第一個(gè)電信號(hào)響應(yīng);提供給吸吸氣器泵的壓縮氣體是由附加氣室提供的，附加氣室所容納的壓縮氣體則由附加煙火裝置釋放。
6.如權(quán)利要求
5所述的氣動(dòng)陀螺儀，進(jìn)一步特征是有一個(gè)時(shí)間延遲電路，在第一個(gè)煙火裝置得到第一個(gè)電信號(hào)之后的某時(shí)刻，對(duì)所述的附加煙火裝置提供一個(gè)電信號(hào)。
7.如權(quán)利要求
4所述的氣動(dòng)陀螺儀，進(jìn)一步特征是所述的提供轉(zhuǎn)子能量的氣源包含一個(gè)容納壓縮氣體的氣室和一個(gè)釋放所述壓縮氣體的煙火裝置;和第一個(gè)電信號(hào)提供給煙火裝置，且該煙火裝置響應(yīng)所述的電信號(hào)以便排放所述氣體;和提供給吸氣器泵的壓縮氣是由所述氣室提供的。
8.如權(quán)利要求
4所述的氣動(dòng)陀螺儀，進(jìn)一步特征是該陀螺儀被安裝在運(yùn)載工具上;和該壓縮氣體由該運(yùn)載工具朝前運(yùn)動(dòng)得到的沖壓空氣提供。
9.如權(quán)利要求
5或7所述的氣動(dòng)陀螺儀，進(jìn)一步特征是該陀螺儀被安裝在運(yùn)載工具上;和所提供給吸氣器泵的壓縮氣是在壓縮氣體被排放后由向前運(yùn)動(dòng)得到的沖壓空氣。
10.如權(quán)利要求
4所述的氣動(dòng)陀螺儀，進(jìn)一步特征是該陀螺儀被安裝在具有推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)載工具上;和該壓縮氣體是從運(yùn)載工具的推進(jìn)系統(tǒng)抽取的推進(jìn)劑氣體。
專(zhuān)利摘要
為了從陀螺儀〔11〕的主氣室〔19〕抽氣，陀螺儀〔11〕裝置了一個(gè)吸氣器泵〔71〕。抽空氣體可減少陀螺儀的轉(zhuǎn)子〔21〕遇到的空氣阻力和其他空氣摩擦，從而延長(zhǎng)陀螺儀的減速時(shí)間。吸氣器泵〔71〕可用一專(zhuān)用的壓縮氣源如壓縮氣體室〔91〕來(lái)供能。另一種方法，可向吸氣器泵〔71〕提供沖壓空氣或抽取的推進(jìn)劑氣體。
文檔編號(hào)G01C19/12GK86101148SQ86101148
公開(kāi)日1986年9月3日 申請(qǐng)日期1986年2月21日
發(fā)明者邁耶·馬利安, 艾貝·費(fèi)爾德曼 申請(qǐng)人:聯(lián)合公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan