容错陀螺装置.pdf

本发明是一种具有容错功能的陀螺装置，特别是一种在出现故障后仍能够正常工作的陀螺装置，适用于对陀螺可靠性要求很高的自动控制系统中。如各类船艇防摇摆装置的自动控制系统，尤其是全浸式水翼船自动控制系统。
    全浸式水翼船是一种新型高速船舶，船体上装有类似于飞机机翼的水翼系统。每个水翼的后缘装有控制襟翼，称为控制面，它们包括：前控制面，后左控制面，后右控制面，艏舵控制面。当水翼船在水上航行时，随着航速不断增加，水翼在水下运动时产生的升力将船体托出水面。因此，水翼船翼航时的航行阻力远远小于排水型船舶。虽然全浸式水翼船具有优异的快速性能，但它本身并不具有自稳性，其优异的适航性能、翼航稳定性以及灵活的操纵性必须依靠自动控制系统来保证。自动控制由状态传感器，计算机和伺服液压执行机构组成。计算机接收各传感器输出信号，经处理后送到各伺服放大器使相应的控制面动作，控制水翼船平稳起飞，翼航，回转和降落。

    在全浸式水翼船的自动控制系统中，安全是首要考虑的因素;特别是横向控制系统，当船出现横倾时，陀螺感受船的横倾运动，输出一个与角度成正比的电信号，经计算机处理后使左右控制面差动，产生一个回复力矩使船回到平稳状态。如果陀螺出现故障，船就处于不稳定状态，因而会导致严重后果，直接威胁乘客的生命财产的安全。

    现在的全浸式水翼船为了提高横向控制系统的可靠性，主要是采用二个或三个陀螺，将后控制面分为左内、外两个独立的控制面和右内、外两个独立的控制面，陀螺信号分别控制不同的控制面。如果其中一个陀螺出现故障，可将危险性降低，但水翼船不能正常翼航;特别是在船回转时，有一个陀螺出现故障，将会出现不可预计的严重后果。

    本发明的任务是提供一种具有容错功能地陀螺装置。当容错陀螺装置中不多于1个陀螺单元出现故障时，该陀螺装置仍能正常工作，使得全浸式水翼船在自动控制系统出现故障时仍能继续正常翼航。

    下面根据附图中描述的一个实施例子来解释本发明。

    图1是全浸式水翼船的侧视图：

    （1）-水翼船船体;

    （2）-前水翼支柱（艏舵控制面）;

    （3）-后水翼支柱。

    图2是全浸式水翼船从底部向上的仰视图：

    （4）-前水翼;

    （5）-前控制面;

    （6）-后水翼;

    （7）-右控制面;

    （8）-左控制面。

    图3是本发明的具体结构系统图：

    （9）-陀螺单元;

    （10）-容错电路。

    按照本发明的要求，三个陀螺单元（9）用来感受水翼船的横向运动，它们产生与横摇角成比例的电信号。三个陀螺单元（9）的技术特性和灵敏度基本一致。三个容错电路（10），按多数表决关系输出。三个陀螺单元（9）的输出分别接至三个容错电路的输入。当有两个或两个以上的陀螺单元（9）工作正常，则三个容错电路输出OUT1，OUT2和OUT3为正确信号。容错电路和输出为本发明容错陀螺装置的输出。