Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
I миля/ч
Скорость вращения Земли
0,000015
0,0015 0,15 15
Стабильность (град/ч)
1500
Рис.3.2. Области применения современных гироскопов: I- стратегические ракета 2- аитономная навигация ПЛ; 3 - кршатые ракета, наземный транспорт, авиация; V- аезрокоррекция; 5- противоракеты; 6~ тактические ракегы
I утл.с.
пірокомпасирование 1 миля/ч
Скорость сран.
= 10"
-
вог I
' -/ j Механические L ¦ -"f."!'!.«»! А
0,000015 U.O015 0.15 15
Стабильность (град/ч)
Рис 3 3 Области применения перспективных гироскопов
169
СТАБИЛЬНОСТЬ СМЕЩЕНИЯ НУЛЯ (ug) г-. 11 Рис.3.5. Области применения перспективных акселерометров " ^ ^
.
Анализ этих рисунков позволяет определить следующие трй-денции развития в мировой практике инерциальных измерите^^ ных модулей морского применения: _ t *
170
1. По элементной базе: это переход от классических электромеханических типов гироскопов (ПГ, ДНГ и т.д.) к электростатическим, лазерным, волоконно-оптическим и другим типам гироскопов, используюшим новые физические принципы.
2. По структуре построения: это постепенный переход от инерциальных измерительных модулей, содержащих гироплат-формы, к бесплатформенньш и бескарданным ИИМ, которые характеризуются, прежде всего, большей надежностью и меньшими массогабаритными характеристиками, энергопотреблением и стоимостью.
3.1. L Электростатические гироскопы. В трехстепенных гироскопах с электростатическим подвесом (ЭСГ) взвешивание ротора осуществляется силами электрического поля.
Рис.3 6. Принципиальная схема ЭСГ J - ротор; 2 - обмотки статора: 3 -электроды электростатического подвеса ротора; 4 - катушки системы начальной выставки и демпфирования нутационных колебаний, 5 - оптические татчики системы съема информации
На рис.3.6 приведена принципиатьная схема ЭСГ, состоящего из ротора, приводимого во вращение с помощью двигателя, статор которого условно показан обмотками; электростатического подвеса ротора (электроды); системы съема информации е помощью оптических датчиков; системы начальной выставки и демпфирования нутационных колебаний (катушки); герметичного корпуса с системой термостатирования и вакуумирования; микропроцессорной системы компенсации погреишостей. Реально изготовить в настоящее время сферический бериллиевый ротор ЭСГ можно либо полым диаметром 2,5 - 5 см толщиной стенок 0,3 - 0,5 мм либо сплошным диаметром около 1 см. По-
171
еле разгона гироскоп работает на выбеге, поскольку при давлении 10"8 - 10"12 Па постоянная времени выбега составляет от 15000 до 150000 суток.
Система съема" информации ЭСГ - обычно оптическая, на поверхность ротора наносится специальный рисунок, который считываете я тремя (при отсутствии следящего карданова подвеса) оптическими датчиками, расположенными ортогонально на корпусе піроскопа. Отметим, что в ЭСГ со сплошным ротором возможно также емкостное списывание, т.е. получение информации об ориентации оси собственного вращения ротора относительно корпуса гироскопа по диаграмме модуляции сигналов электродов подвеса при наличии специального радиального де-баланса ротора гироскопа, получаемого, например, внедрением в бериллневую заготовку роторj танталової! проволочки.
Электростатический гироскоп в настоящее время нашел применение прежде всего в корабельных ИНС США, Франции и России [58]. В этих системах ЭСГ используется в кардановом варианте, позволяющем минимизировать возмущающие моменты, действующие на его ротор. Высокие потенциальные точностные и надежностные возможности ЭСГ позволяют использовать его и в бескардаиовом варианте (БЭСГ). Однако необходимость уменьшения уровня возмущающих моментов, обусловленных изменением углового положения оси вращения ротора относительно камеры гироскопа, и необходимость съема информации об угловой ориентации ротора относительно камеры в диапазоне углов ± 180 0 ставят ряд трудностей при разработке БЭСГ. К настоящему времени БЭСГ нашли применение в таких БИНС США, как авиационная N73 и корабельная N2000 (разработка 80-х годов фирмы Autonctics). В России (ЦНИИ «Электроприбор») разработка БЭСГ и различного назначения БИНС на их основе в настоящее время находится на уровне создания опытных образцов. Структурная схема такой БИНС приведена на рис. 1.16.
Общая задача, которая должна быть решена при разработке ЭСГ, может быть сформулирована в следующем виде; необходимо создать физический и магнитный вакуум, взвесить в нем с помощью сил электрического взаимодействия абсолютно круглый проводящий ротор, обеспечить его устойчивое вращение и снять информацию об угловом положении оси его вращения в системе координат, связанной с корпусом прибора. Практическое ее решение предполагает разработку е учетом их взаимоевя-
17?
зей ряда систем, узлов и блоков, составляющих ЭСГ, а тдк^ создание всей научно-технической базы для конструировать изготовления, проведения испытаний и обеспечения экеплуата' ции этих приборов в различных условиях применения.
Базовыми задачами создания ЭСГ широкого применения являются:
• разработка модели дрейфа піроскопа при использовании в любом режиме работы;
