Системи стабілізації поля зору сучасних танкових прицілів

ПараметрФормулиОцінки для ВГ910 (L = 100 м, D = 0.07 м) Зрушення фаз із-за ефекту Саньякаφс = (2πLD/λс) ·Ω =

Системи стабілізації поля зору сучасних танкових прицілів

Дипломная работа

Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией
тр мас нашого гіроскопа зміщений від центру карданового підвісу на величину l= 1 мкм, то шкідливий момент М - Pl = = 4,5 · 10-6 H · м. Згідно формулі (3.4), уведення даного гіроскопа складає:

 

град/год. (3.5)

 

Кращі сучасні гіроскопи, про які мова піде нижче, мають випадковий відхід на рівні 10-4-10-5 град/год.

Вісь гіроскопа з похибкою 10-5 град/год здійснює повний оберт на 360° за 4 тис. років! З наведеного вище прикладу виходить, що точність балансування класичного гіроскопа з похибкою 10-5 град/год повинна бути краще за одну десятитисячну частку мікрона (10-10 м), тобто зсув центру мас ротора з центра підвішення не повинен перевищувати величину діаметра атома водню, що нереально.

Вперше урівноважений гіроскоп знайшов практичне (на жаль, негуманне) застосування в пристрої для стабілізації курсу торпеди, винайденому в 80-х роках позаминулого сторіччя інженером Обрі. Гіроскоп Обрі встановлювався в кардановому підвісі так, щоб його вісь обертання була паралельна поздовжній осі торпеди. Ротор гіроскопа приводився до обертання за декілька секунд до пострілу, коли вісь торпеди була вже направлена на ціль. Під час руху торпеди гіроскоп продовжував зберігати початковий напрям і у разі виникнення відхилень торпеди повертав її кермо так, щоб забезпечити незмінність курсу. Аналогічні прилади в різних варіантах виконання і під різними найменуваннями в 20-х роках минулого сторіччя почали використовувати також на літаках для вказання курсу (гіроскопи напряму, гіронапівкомпаси), а пізніше для керування рухом ракет, та стабілізації артилерійського озброєння.

 

3.1.2 Нові типи гіроскопів

Постійно зростаючі вимоги до точнісних і експлуатаційних характеристик гіроскопічних приладів стимулювали учених і інженерів багатьох країн світу не тільки до подальших удосконалень класичних гіроскопів з ротором, що обертався, але і до пошуків принципово нових ідей, що дозволяють вирішити проблему створення чутливих датчиків для індикації і вимірювання з великою точністю кутових рухів об'єкта в просторі [11,15].

На сьогодні час відомо більше ста різних явищ і фізичних принципів, що дозволяють вирішувати гіроскопічні завдання, тому зупинимося тільки на найцікавіших напрямах, за допомогою яких отримані найбільш значні практичні результати та наведемо коротко характеристику деяких найбільш цікавих гіроскопів для стабілізаторів поля зору.

Зупінімся коротко на характеристиці деяких найбільш цікавих гіроскопів для стабілізаторів поля зору.

 

3.1.2.1 Гіроскопи з газостатичною опорою підвісу

Газостатичні опори підвісу застосовуються для підвищення точності, надійності і динамічних властивостей гіроприладів.

У цих гіроскопах розробники замінили кулькові підшипники, які застосовуються в традиційному кардановому підвісі, газовою подушкою, що повністю усунуло вплив зношення матеріалу опор під час роботи і дозволило майже необмежено збільшити час роботи приладу. Жорсткість аеродинамічного підвісу не менша, ніж звичайних кулькоподібних підшипників. До недоліків газових опор слід віднести досить великі втрати енергії на роботу зовнішніх джерел газа і можливість раптової відмови через випадковий контакт поверхонь опори між собою.

 

3.1.2.2 Поплавкові гіроскопи

Поплавковим гіроскопом (ПГ) є класичний роторний гіроскоп, в якому для розвантаження підшипників підвісу всі рухомі елементи врівноважені в рідині з великою питомою вагою так, щоб вага ротора разом з кожухом врівноважувалася гідростатичними силами. Завдяки цьому у багато разів знижується сухе тертя в осях підвісу і збільшується ударна і вібраційна стійкість приладу. Герметичний кожух, що виконує роль внутрішньої рамки карданового підвісу, називається поплавком. Конструкція поплавка повинна бути максимально симетричною. Ротор гіроскопа всередині поплавка обертається на повітряній подушці в аеродинамічних підшипниках із швидкістю 30 - 60 тис. обертів у хвилину. ПГ з великим в'язким тертям рідини називається також інтегруючим гіроскопом.

ПГ до теперішнього часу залишається одним з найбільш поширених типів гіроскопів і, безумовно, найбільш ширше застосування знайдуть найближчими роками, оскільки грунтується на добре відпрацьованих технологіях, могутній виробничій базі. Але нові розробки ПГ, мабуть, недоцільні, оскільки подальше підвищення точності потребує створення більш високих технологій і навряд чи буде економічно виправданим.

 

3.1.2.3 Кільцеві лазерні гіроскопи

Кільцевий лазерний гіроскоп (КЛГ), званий також квантовим гіроскопом, створений на основі лазера з кільцевим резонатором, в якому по замкнутому оптичному контуру одночасно розповсюджуються зустрічні електромагнітні хвилі. Довжини цих хвиль визначаються умовами генерації, згідно з якими на довжині периметра резонатора повинне укластися ціле число хвиль, тому на нерухомій основі частоти цих хвиль збігаються. Під час обертання резонатора лазерного гіроскопа шлях, що проходять промені по контуру, стає різним і частоти зустрічних хвиль стають неоднаковими. Хвильові фронти променів інтерферують один з одним, створюючи інтерференційні смуги. Обертання резонатора лазерного гіроскопа приводить до того, що інтерференційні смуги починають переміщуватися зі швидкістю, пропорційній швидкості обертання гіроскопа. Інтегрування за часом вихідного сигналу лазерного гіроскопа, пропорційного кутовій швидкості, дозволяє визначити кут повороту об'єкта, на якому встановлений гіроскоп.

До переваг лазерних гіроскопів слід віднести перш за все відсутність ротора, що обертається, підшипників, схильних до дії сил тертя. У даний час розроблені лазерні гіроскопи, що мають точність на рівні 2·10 - 3…5·10-1 град/год.

 

3.1.2.4 Волоконно-оптичні гіроскопи

Значні досягнення в області розробки і промислового випуску світловодів з мінімальним значенням погонного загасання і інтегральними оптичними компонентами даних призвели до початку робіт над волоконно-оптичним гіроскопом (ВОГ), котрий є волоконно-оптичним інтерферометром, в якому розповсюджуються зустрічні електромагнітні хвилі. Найбільш поширений варіант ВОГ - багатовиткова котушка оптичного волокна. Досягнута в лабораторних зразках точність ВОГ наближається до точності КЛГ. ВОГ через простість конструкції є одним з найбільш дешевих середньої та високої точності гіроскопів, і можна сподіватися, що він витисніть КЛГ у діапазоні точності 10-2 град/год і нижче.

Волоконний оптичний гіроскоп (ВОГ) відноситься до оптично-електронних приладів, створення і розвиток яких став можливим завдяки останнім досягненням в області елементної бази квантової електроніки. ВОГ відноситься до оптичних гіроскопів, принцип дії яких заснований на вихровому (обертальному) ефекті Саньяка [7,15]. Цей прилад у ряді випадків може повністю замінити складні і дорогі електромеханічні (роторні) гіроскопи і двовісьові гіроскопічні платформи і рами.

Можливість створення реального високочутливого ВОГ з'явилася лише з промисловою розробкою одномодового діелектричного світловода з малим загасанням, а також інших компонентів на інтегральних оптичних схемах. Сама ідея ВОГ "визріла" в процесі робіт по розробці кільцевого лазерного гіроскопа (КЛГ). У КЛГ чутливим елементом є кільцевий резонатор, що самозбуджується, з активним газовим середовищем і дзеркалами, що відбивають, тоді як у ВОГ пасивний багатовитковий діелектричний контур світловода збуджується "зовнішнім" джерелом світлового випромінювання.

3.2 Переваги волоконно-оптичних гіроскопів

 

Переваги волоконно-оптичних гіроскопів у порівнянні з кільцевими лазерними гіроскопами:

а) у ВОГ відсутня синхронізація типів коливань, які зустрічно прямують, поблизу нульового значення кутової швидкості обертання, а це дозволяє вимірювати дуже малі кутові швидкості без необхідності конструювати складні в настройці пристрою зсуви нульової точки;

б) конструкція ВОГ цілком виконується на інтегральних оптичних схемах, що полегшує експлуатацію і підвищує надійність;

в) ВОГ вимірює швидкість обертання основи, тоді як КЛГ фіксує приріст швидкості;

г) ефект Саньяка у ВОГ виявляється на декілька порядків сильніше із-за малих втрат в оптичному волокні і більшою у порівнянні з довжиною оптичного контура КЛГ довжиною волокна світловода;

д) конфігурація ВОГ дозволяє відчувати реверс напряму обертання.

Переваги волоконно-оптичних гіроскопів у порівнянні з класичними (електромеханічними) гіроскопами:

а) підвищена надійність і дешевизна під час виготовлення у зв'язку з відсутністю механічних елементів, що обертаються, і підшипників;

б) практично миттєва готовність до роботи, оскільки не витрачається час на розкручування ротора;

в) малі габарити і маса конструкції, завдяки можливості створення ВОГ повністю на інтегральних оптичних схемах;

г) висока чутливість приладу (точність), що досягається при невисокій вартості виробництва і відносній простоті технології виготовлення;

д) незначне споживання енергії при стандартному низьковольтному електроживленні;

е) великий динамічний діапазон вимірювання кутових швидкостей одним і тим же приладом;

ж) нечутливість до великих лінійних прискорень і працездатність в умовах високих механічних перевантажень;

з) висока перешкодостійкість, нечутливість до могутніх зовнішніх електромагнітних дій завдяки діелектричній природі волокна;

и) слабка схильність проникаючої гама-нейтронної радіації;

к) здатність працювати в інерціальній системі керування і стабілізації об'єкту без гіромеханічних похибок.

 

3.3 Принцип дії волоконно-оптичного гіроскопа

 

Лучшие

Похожие работы

<< < 5 6 7 8 9 10 11 12 13 > >>