Regarding the calculation method for a spring-driven gyroscope in rotating aircraft
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.106.2025.163-170Keywords:
Rotating aircraft; Gyro coordinator; Spring-driven gyroscope; Spiral spring.Abstract
The study presents a method for calculating spring-driven gyros used in a coordinator for rotating aircraft. By analyzing the relationship between the dimensions of the spiral spring and the gyro rotor, as well as the characteristics of the spiral spring, the authors develop a mathematical model to describe the motion of the spring-driven gyro during its spin-up and operational phases. Additionally, a method for determining the key kinematic parameters of this gyroscope type is proposed. The simulation results showed that the spring-driven gyroscope has a short start-up time of 0.017 s, a maximum rotational speed of 21,000 rpm, a drift around the outer frame axis not exceeding 5° within 20 s, and a frame-folding time of 60 s. These characteristics meet the requirements for gyroscopes used in rotating aircraft with short operating duration.
References
[1]. Бабичев, В. И. “Разработка бортовых гироскопов противотанковых управляемых артиллерийских снарядов”/ В. И. Бабичев, М. В. Грязев // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. № 9-2, С. 9-19, (2017).
[2]. Распопов, В. Я. “Становление и развитие гироскопии в Туле”/ В. Я. Распопов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. № 1,. С. 3-28, (2021).
[3]. Patent US2732721. Spring-driven gyroscopes, (1956).
[4]. Patent US3434354. Spring-driven gyroscopes, (1969).
[5]. Горин В. И., Распопов В. Я. “Гирокоординаторы вращающихся по крену ракет”. Москва : НТЦ "Информтехника", (1996).
[6]. Распопов В. Я. “Гироприборы и системы управляемых ракет ближней тактической зоны”. М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО, Тул. гос. ун-т,. - Тула : Изд-во ТулГУ - 247 с, (2013).
[7]. Андреев Г.Н., Марков Б.Н., Педь Е.И. “Теория механизмов и детали точных приборов”. Учеб. пособие для машиностроит. Техникумов. М. : Машиностроение, 269 с, (1987).
[8]. Гевондян Т. А. “Пружинные двигатели. Теория, расчет, методы контроля и испытаний”. Москва : Гос. изд-во оборонной промышленности – 366 c, (1956).
[9]. Андреева Л. Е. “Упругие элементы приборов”/ под редакцией д-ра техн. наук, проф. В. И. Феодосьева. - Москва : Машгиз - 454 с, (1962).
[10]. Пономарев С. Д., Андреева Л. Е. “Расчет упругих элементов машин и приборов”. Изд. Машиностроение, (1980).
[11]. Jiang Renfu, Ding Zhixin. “A Study on the Starting up Time for a Spring Driven Gyroscope” 1.[J]. Transactions of Beijing institute of Technology, (6): 680-684, (1996).
[12]. Бабаева Н.Ф. и др. “Расчёт и проектирование элементов гироскопических устройств”. М.: Машиностроение. 480 с, (1967).
[13]. Nguyen Phu Thang, Nguyen Dinh Duy. “Xây dựng chương trình mô phỏng phương trình
