В-третьих, нужно исследовать с помощью полученной математической модели амплитудно-частотную характеристику ДНГ и оценить влияние угловой жесткости опоры на собственные частоты и на функционирование прибора в целом, проверить возможность возникновения резонансных явлений. Особую актуальность это исследование приобретает при рассмотрении ДНГ с газодинамической опорой ротора (ГДО), так как, в отличие от шарикоподшипниковой опоры, жесткость ГДО сильно зависит от различных факторов, таких как, скорость вращения вала гироскопа, параметры газовой среды в его внутренней полости и качество изготовления прибора. Развитие систем автоматического управления подвижными объектами и навигационных систем летательных аппаратов требует применения малогабаритных прецизионных гироскопов относительно невысокой стоимости. Эти требования привели в свое время к поиску новых конструктивных решений в области проектирования гироприборов и созданию лазерных, волоконнооптических, вибрационных, электростатических и других типов гироскопов. Отсутствие жидкости позволяет создавать приборы с малым временем готовности, что выгодно отличает ДНГ от поплавковых гироскопов, а введение системы термостатирования, применение методов экстраполяции величины собственной скорости прецессии (ССП) гироскопа и компенсации ее составляющих с помощью специальных алгоритмов, позволяет снизить время готовности до малых величин.Положение вала относительно основания задается последовательностью двух поворотов: на угол ?2 вокруг оси X и на угол ?2 вокруг оси ув (рис. Положение ротора относительно вала задается последовательностью двух поворотов: на угол ?1 вокруг оси хв и на угол ?1 вокруг оси y (рис. Положение первого кольца относительно вала задается последовательностью поворотов: на угол ? вокруг оси Zв и на угол ? вокруг оси x1 (рис. Положение второго кольца относительно вала задается поворотом системы координат на угол ? вокруг оси Zв и поворотом на угол ? вокруг оси y2 (рис. Наклон вала относительно основания на угол ?2: Наклон вала относительно основания на угол ? 2: Поворот колец вместе с валом относительно основания на угол ?: Наклон первого кольца относительно вала и наклон ротора относительно второго кольца на угол ?: Наклон второго кольца относительно вала и наклон ротора относительно первого кольца на угол ?: Наклон маховика относительно вала на угол ?1: Наклон маховика относительно вала на угол ?1: 3.
Введение
.1 Цель дипломной работы
Во-первых, необходимо сформировать математическую модель ДНГ, учитывающую упругую податливость скоростной опоры.
Во-вторых, нужно задать параметры полученной модели. Ряд параметров может быть взят из технических условий на прибор, остальные необходимо рассчитать. Массово-инерционные характеристики элементов гироскопа проще всего определить путем анализа твердотельной модели ДНГ, которую необходимо предварительно построить.
В-третьих, нужно исследовать с помощью полученной математической модели амплитудно-частотную характеристику ДНГ и оценить влияние угловой жесткости опоры на собственные частоты и на функционирование прибора в целом, проверить возможность возникновения резонансных явлений.
Особую актуальность это исследование приобретает при рассмотрении ДНГ с газодинамической опорой ротора (ГДО), так как, в отличие от шарикоподшипниковой опоры, жесткость ГДО сильно зависит от различных факторов, таких как, скорость вращения вала гироскопа, параметры газовой среды в его внутренней полости и качество изготовления прибора.
1.2 Динамически настраиваемый гироскоп
Развитие систем автоматического управления подвижными объектами и навигационных систем летательных аппаратов требует применения малогабаритных прецизионных гироскопов относительно невысокой стоимости. Эти требования привели в свое время к поиску новых конструктивных решений в области проектирования гироприборов и созданию лазерных, волоконнооптических, вибрационных, электростатических и других типов гироскопов.
Наибольшее применение в последнее время находят роторные вибрационные трехстепенные гироскопы с внутренним упругим вращающимся кардановым подвесом - динамически настраиваемые гироскопы. На коротком временном интервале после начала вращения основания в инерциальном пространстве их режим работы аналогичен режиму работы свободного гироскопа. При этом сигналы с датчиков угла пропорциональны малым углам поворота основания, на котором установлен прибор. В таком режиме ДНГ может применяться, например, в качестве чувствительного элемента индикаторного гиростабилизатора.
Включение обратной связи позволяет использовать ДНГ в качестве датчика угловой скорости (ДУС), и применять его при построении блока измерителей угловой скорости в бесплатформенных инерциальных навигационных системах.
При этом динамически настраиваемые гироскопы обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами гироскопов.
Рациональное использование объема прибора благодаря переносу карданова подвеса внутрь маховика (на приводной вал), обеспечивает ДНГ меньшие габариты и массу (при равных кинетических моментах) по сравнению не только с трехстепенными, но и с двухстепенными гироблоками с наружным кардановым подвесом. Вес гироплатформы на ДНГ в 3 - 8 раз меньше веса гироплатформы на двухстепенных гироблоках с шарикоподшипниковым подвесом или поплавковых гироскопах.
Отсутствие жидкости позволяет создавать приборы с малым временем готовности, что выгодно отличает ДНГ от поплавковых гироскопов, а введение системы термостатирования, применение методов экстраполяции величины собственной скорости прецессии (ССП) гироскопа и компенсации ее составляющих с помощью специальных алгоритмов, позволяет снизить время готовности до малых величин.
К недостаткам ДНГ можно отнести несколько меньшие ударостойкость и вибропрочность по сравнению с некоторыми другими типами гироскопов. До недавнего времени ДНГ существенно уступал поплавковым гироблокам с газодинамической опорой ротора по ресурсным характеристикам.
В 1997 г. в НИИ ПМ им. акад. В.И. Кузнецова был разработан ДНГ с газодинамической скоростной опорой. Ее применение значительно увеличивает ресурс работы прибора, что позволяет использовать его в системах управления КА с большим (до 15 лет) сроком активного существования. Кроме того, применение ГДО приводит к снижению уровня собственных вибраций по сравнению с шарикоподшипниковыми опорами и, следовательно, к улучшению точностных характеристик.
Достоинства ДНГ и определили их успешное использование. В настоящее время эти приборы широко применяются в качестве чувствительных элементов гиростабилизированных платформ (ГСП), бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС), или бесплатформенных инерциальных блоков (БИБ), гиротахометров, систем бортовых курсовертикалей (СБКВ) и инклинометров.. Проектно-конструкторская часть
2. Новиков Л.З., Шаталов М.Ю. Механика динамически настраиваемых гироскопов // издательство «Наука», Москва, 1985 г.
3. Матвеев В.А., Подчезерцев В.П., Фатеев В.В. Гироскопические стабилизаторы на динамически настраиваемых вибрационных гироскопах: учебное пособие по курсу «Теория гироскопов и гиростабилизаторов» // издательство МГТУ имени Н.Э. Баумана, Москва, 2005 г.
4. Дубинин А.В., Смолян К.В. Зависимость несущей способности газодинамической опоры динамически настраиваемого гироскопа от зазоров в газодинамической опоре // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное научно-техническое издание, 2012 г., №3 (3).
5. Пельпор Д.С., Матвеев В.А., Арсеньев В.Д. Динамически настраиваемые гироскопы: теория и конструкция // издательство «Машиностроение», Москва, 1988 г.
6. Пельпор Д.С., Матвеев В.А., Фатеев В.В. Динамически настраиваемые гироскопы: конструкция и расчет. Учебное пособие для студентов дневного и вечернего отделений по курсу «Проектирование систем ориентации» // Типография МВТУ, Москва, 1985 г.
7. Щеглова Н.Н. Влияние коэффициента жесткости газодинамической опоры на работы двухосного поплавкового датчика угловой скорости // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана: электронное научно-техническое издание, 2013 г., №2 (14).
8. Дьяконов В.П. Mathematica 4.1/4.2/5.0 в математических и научно-технических расчетах // издательство «СОЛОН-Пресс», Москва, 2004 г.
9. Дьяконов В.П. MATLAB 6.5 SP1/7 Simulink 5/6 в математике и моделировании // издательство «СОЛОН-Пресс», Москва, 2005 г.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
