БОРТОВЫЕ ПРИБОРЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Лекция 9
1. Гироскопические приборы.
2. Акселерометры.
3. Датчики и измерительные устройства.
4. Координаторы цели.
5. Бортовые цифровые вычислители.

1. ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ.
Гироскопические приборы предназначены для измерения параметров угло¬вого движения ЛА и угловой стабилизации различных объектов (головок само¬наведения, прицелов и т. п.); В основу их принципа действия положено исполь¬зование свойств быстро вращающегося ротора (собственно гироскопа), имею¬щего три или две степени свободы.
На рис. 1.а представлена схема гироскопа с тремя степенями свободы в кар¬данном подвесе. В рамках прецессионной теории движение гироскопа с тремя степенями свободы подчиняется следующему соотношению:
где * – скорость прецессии гироскопа; *МВ – сумма внешних моментов, приложенных к гироскопу; Н=Jz*– кинетический момент; Jz – полярный мо¬мент ротора; * – собственная угловая скорость ротора.
Из формулы (1) следует, что если сумма внешних моментов в осях под¬веса гироскопа отсутствует, то скорость прецессии *=0. Это означает, что главная ось (вектор Н) гироскопа не меняет своей ориентации в инерциальном про¬странстве. Следовательно, относительно этого неизменного направления можно измерять угловую ориентацию какого-либо подвижного объекта, на¬пример ЛА. Поскольку в реальных конструкциях полностью устранить внеш¬ние моменты в осях подвеса гироскопа не удается, то будет наблюдаться его медленный уход (дрейф) от первоначально заданного направления. На прак¬тике снижения дрейфа добиваются путем применения маломоментных подве¬сов и увеличения кинетического момента, прежде всего за счет увеличения собственной угловой скорости ротора [*=(2…6)•104 1/мин]. Погрешность та¬кого «свободного» (в техническом смысле) гироскопа (СГ) в измерении соот¬ветствующего угла будет определяться соотношением откуда можно найти допустимое время его функционирования как измерителя.
С помощью одного СГ можно одновременно измерять два угла, например углы крена * и тангажа * (см. рис. 1.а), где в качестве датчиков-преобразовате¬лей применены обычные потенциометры. Щетки потенциометров 4 и 6 жестко закреплены соответственно на осях внутренней 2 и внешней 3 рамок гироскопа. База 7 потенциометра угла крена закреплена на корпусе прибора, а база 5 по¬тенциометра угла тангажа – на внешней рамке гироскопа. Измерение углов осуществляется следующим образом. При изменении, например, угла крепа база потенциометра 7 повернется вместе с ЛА относительно щетки 6, которая останется неподвижной, так как она связана с гироскопом. Разность потенциа¬лов между нулевой (средней) точкой потенциометра и щеткой будет пропор¬циональна углу крена ЛА. Измерение угла тангажа происходит аналогично. На рис. 1.б показана конструктивная схема такого гироскопа.
Рис. 1 Позиционный гироскоп:
а – принципиальная схема; б – конструктивная схема; 1 – ротор; 2 – внутренняя рамка; 3 – внешняя рамка; 4, 6 – щетки; 5, 7 – базы потенциометров
Для измерения угла рыскания на ЛА должен быть установлен второй гироскоп. На практике, если нет весьма жестких массогабаритных ограничений, то по точностным и конструктивно-технологическим соображениям целесообразно по каждой связанной оси ЛА иметь свой СГ со съемом сигнала измерительной информации с оси внешней рамки.
Особенность СГ состоит в том, что он сохраняет пространственную ориентацию своей главной оси. В случаях, когда необходимо сохранение, например, направления местной вертикали, в гироскопах применяют специальные системы коррекции.
Гироскопы с двумя степенями свободы как непосредственные измеритель¬ные устройства применяются преимущественно для измерения угловых скоро¬стей. Такие приборы называют датчиками угловых скоростей (ДУС), гиротахо¬метрами (ГТ), дифференцирующими гироскопами и т.д. В промышленности наибольшее распространение получило наименование ДУС. На рис. 2.а показана схема ДУС. Быстро вращающийся ротор 1 размещен в рамке 2, которая может вращаться вокруг оси z. Вращение рамки вокруг оси z ограничено пружиной 3 и демпфером 5.

Скачать полную версию работы

СКАЧАТЬ работу l-raketostroenie/lekcii_raketostroenie_09.rar