Системи стабілізації поля зору сучасних танкових прицілів

Дипломная работа - Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование

Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



тодом інтегрування розраховуємо площу, замкнену під кривою

ΔS (аz) і осями координат:

 

 

Для визначення складової похибки від лінійних вертикальних прискорень σz) обчислимо значення дисперсії:

 

 

де P - площа, замкнена під кривою ΔS (аz) і осями координат;

 

-масштаб.

Аналогічно за допомогою графоаналітичного способу знайдемо складову σах) від лінійних поперечних прискорень:

 

 

Визначаємо квадрат модуля амплітудно-фазочастотної характеристики , для значень частоти ω від 0 до20. Після цього зводимо отримані результати до табл.11, та відображаємо залежність на графіку (рис.28)

 

Таблиця 11

Залежність квадрату модуля амплітудно-фазочастотної характеристики від значень частоти ω:

ω123451,5210-73,80610-81,69210-89,51510-96,0910-9ω6789104,22910-93,10710-92,37910-91,8810-91,52210-9ω11121314151,25810-91,05710-99,00910-107,76810-106,76710-10ω16171819205,94710-105,26810-104,69910-104,21710-103,80610-10

Рис.28. Квадрат модуля амплітудно-фазочастотної характеристики.

 

Для побудови графіку спектральної щільності прискорень задамо її за допомогою нормального закону розподілення згідно теорії вірогідності занесемо значення у відповідно до значень частоти ω до табл.12 та побудуємо графік спектральної щільності прискорень (рис.29):

 

,

 

де σ=4; mo=12 (в залежності від побудови графіка спектральної щільності прискорень).

 

Таблиця 12.

Залежність спектральної щільності прискорень від значень частоти ω:

ω123452,27310-34,38210-37,93510-30,0130,022ω6789100,0320,0460,060,0750,088ω11121314150,0970,10,0970,0880,75ω16171819200,060,0460,0320,0220,013

Рис.29. Графік спектральної щільності прискорень.

 

Для отримання значень спектральної щільності гірорами перенесемо графік спектральної щільності прискорень на графік квадрату модуля амплітудно-фазочастотної характеристики в масштабі. При перемноженні ординати двох графіків на кожному із значень частоти ω отримаємо спектральну щільність помилки гірорами (рис.30). Отримані значення спектральної щільності гірорами занесемо до табл.13.

 

Таблиця 13

Залежність спектральної щільності гірорами від значень частоти ω:

ω123453,4610-101,6610-101,3410-101,2810-101,3210-10ω6789101,3610-101,4210-101,4410-101,4210-101,3410-10ω11121314151,2210-101,0610-108,810-116,810-11510-11ω16171819203,610-112,410-111,510-119,09610-125,13810-12

Рис.30. Графік спектральної щільності гірорами.

 

Методом інтегрування розрахуємо площу, замкнену під кривою

ΔS (аx) і осями координат:

 

рад2.

 

Для визначення складової похибки від лінійних вертикальних прискорень σz) обчислимо значення дисперсії:

 

 

де P - площа, замкнена під кривою ΔS (аz) і осями координат;

 

- масштаб;

Значення складових похибок:

 

 

Аналізуючи значення складових похибок, ми можемо зробити висновок, що основний вплив на сумарну похибку стабілізації здійснюють горизонтальні кутові коливання, що діють на корпус.

Обчислимо сумарну помилку стабілізації із виразу:

 

 

Таким чином, сумарна помилка стабілізації двоплощинної гірорами з просторовим шарніром дорівнює 0,21 т.п.

 

2.4 Висновки до розділу

 

На основі проведеного аналізу точності систем стабілізації поля зору сучасних танкових прицілів на основі електромеханічних гіроскопів можна стверджувати про перевагу двоплощинної гірорами з просторовим шарніром у порівнянні із двоплощинною гірорамою з розвязаними гіроскопами за показниками точності.

Значення сумарної помилки даного типу гірорами коливається в границях 0,21 т.п. Що стосується поліпшення проблеми точностних характеристик конструктора стикаються з проблемами повязаними із збільшенням вагогабаритних характеристик, що в свою чергу призводить до труднощів при виготовленні та збільшення їх вартості. Тому альтернативним та принциповим рішенням поліпшення точностних характеристик є застосування нових типів матеріалів, технологій і, нарешті, нових типів гіроскопів.

3. Дослідження систем стабілізації поля зору перспективних танкових прицілів на основі волоконно-оптичних гіроскопах

 

3.1 Тенденції розвитку датчиків чутливості стабілізаторів поля зору (гіроскопів)

 

Термін гіроскоп, який можна перевести як "спостерігач обертань" (від грец. gyros - круг, gy-reuo - кружляюся, обертаюся і scopeo - дивлюся, спостерігаю), був запропонований у 1852 році французьким вченим Леоном Фуко для винайденого ним приладу, призначеному для демонстрації обертання Землі навколо своєї осі. Для цього Фуко використав швидкообертовий пристрій, який названий кардановим підвісом, а тому довгий час слово "гіроскоп" використовувалося для позначення швидкообертового симетричного твердого тіла [17].

Згідно з законами класичної ньютонівської механіки, швидкість повороту осі гіроскопа в просторі обернено пропорційна його власній кутовій швидкості і, отже, вісь швидкообертового гіроскопа повертається так повільно, що на деякому інтервалі часу її можна використовувати як покажчик незмінного напряму в просторі.

Гіроскопічні прилади можна розділити на вимірювальні та силові [10,14]. Силові служать для створення моментів сил, прикладених до основи, на якій встановлений гіроприлад, а вимірювальні призначені для визначення параметрів руху основи (вимірюваними параметрами можуть бути кути повороту основи, проекції вектора кутової швидкості і тощо).

 

3.1.1 Класичні електромеханічні гіроскопи

Найпростішим гіроскопом, з незвичайними властивостями якого ми знайомі ще з дитинства, є дзига. Парадоксальність поведінки дзиги полягає в її опорності змінити напрям осі обертання. через дію зовнішньої сили вісь дзиги (гіроскопа) починає рухатися (прецесувати) в напрямі, перпендикулярному вектору сили. Саме через цю властивість дзига, що обертається, не падає, а її вісь описує конус навколо вертикалі. Цей рух називається регулярною прецесією важкого твердого тіла.

Основною кількісною характеристикою ротора механічного гіроскопа є його вектор власного кінетичного моменту, званого також моментом кількості руху або моментом імпульсу:

 

H=CΩ, (3.1)

 

де: С - момент інерції ротора гіроскопа щодо осі власного обертання;

Ω - складова вектора абсолютної кутової швидкості ротора, яка направлена по осі власного обертання.

Повільний рух вектора власного кінетичного моменту гіроскопа під дією моментів зовнішніх сил називається прецесією гіроскопа і описується векторним рівнянням:

 

ωН = М, (3.2)

 

де ω - вектор кутової швидкості прецесії;

Н - вектор власного кінетичного моменту гіроскопа;

М - ортогональна до моменту імпульсу Н складова вектора моменту зовнішніх сил, прикладених до гіроскопа.

Момент сил, прикладених з боку ротора до підшипників вісі власного обертання ротора, що виникає під час зміни напряму осі, називається гіроскопічним моментом і описується рівнянням:

 

Мg =-М=Hω. (3.3)

 

Похибка гіроскопа вимірюється швидкістю відходу його вісі від первинного положення. Згідно з рівнянням (3.2), величина відходу, званого також дрейфом, виявляється пропорційною моменту сил М щодо центру підвісу гіроскопа:

 

. (3.4)

 

Відхід зазвичай вимірюється в кутових градусах на момент одиниці часу.

З формули (3.4) витікає, що вільний гіроскоп функціонує ідеально лише в тому випадку, якщо зовнішній момент М дорівнює нулю. При цьому вісь власного обертання в точності збігатиметься з необхідним напрямом інерціального простору - напрямом на нерухому зірку.

На практиці будь-які засоби, використовувані для підвішення ротора гіроскопа, є причиною виникнення небажаних зовнішніх моментів невідомої величини і напряму. На перший погляд формула (3.4) тривіальна і визначає очевидні шляхи підвищення точності гіроскопа: треба зменшити шкідливий момент сил М і збільшити кінетичний момент гіроскопа Н. Однак будь-яке істотне просування на цьому шляху вимагає вирішення складних проблем як в області теорії, так і в області технології. Формула (1.5) дає можливість оцінити рівень вимог, що стоять перед розробниками гіроскопів. Припустимо, що ротор гіроскопа являє собою однорідний сталевий циліндр радіусу r = 3 см і висотою h = 2 см. Маса такого ротора т = 0,458 кг, вага Р= 4,5H, момент інерції ротора гіроскопа щодо осі симетрії С= тr2/2 = 2,06 10-4 кг м2. За кутової швидкості Ω = 60 000 об/хв кінетичний момент гіроскопа Н= 1,3 Н м с. Якщо цен