Учебное пособие по теме авиационные гироскопические приборы категория Брошюра Язык Русский Автор Булатов Виталий Александрович
 Скачать 1.03 Mb.
|
|
Документ: УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ТЕМЕ: АВИАЦИОННЫЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ Категория Брошюра Язык Русский Автор Булатов Виталий Александрович Издательство ВЫБОРГСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ Год издания г. Выборг 2004 г. Формат файла *.html, Примечание Документ выполнены в виде электронной книги Файл 695 кб Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное Агентство воздушного транспорта ВЫБОРГСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ТЕМЕ: АВИАЦИОННЫЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ АВТОР: Булатов Виталий Александрович г. Выборг 2004 г. Оглавление §1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ ГИРОСКОПА. ПОНЯТИЕ О ГИРОСКОПЕ. СВОБОДНЫЙ И ТЕХНИЧЕСКИЙ ГИРОСКОПЫ. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ГИРОСКОПА. МОМЕНТЫ ВРАЩЕНИЯ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ. ПОГРЕШНОСТИ ГИРОСКОПОВ. ПОЛЬЗОВАНИЕ ГИРОСКОПОМ. §2. ЭЛЕМЕНТЫ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ. ГИРОСКОПЫ. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ. АРРЕТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА. ДЕМПФИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА. УСТРОЙСТВА ДЛЯ СЪЕМА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ. КОРРЕКТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА. §3. ПРИБОРЫ И ДАТЧИКИ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ И УСКОРЕНИЙ. УКАЗАТЕЛИ ПОВОРОТА. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ ПОВОРОТА ЭУП-53. ДЕМПФИРУЮЩИЕ ГИРОСКОПЫ. ДАТЧИК УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ ДУС. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ КОРРЕКЦИИ. ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ КОРРЕКЦИИ ВК-53РБ. §4. НОВЫЕ ТИПЫ ДАТЧИКОВ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ. ВИБРАЦИОННЫЙ ГИРОСКОП. ЛАЗЕРНЫЙ ГИРОСКОП. ИЗМЕРИТЕЛИ УГЛОВОГО УСКОРЕНИЯ И ИНТЕГРИРУЮЩИЕ ГИРОСКОПЫ. ПОПЛАВКОВЫЕ ГИРОСКОПЫ. КОРПУСКУЛЯРНЫЙ ГИРОСКОП. ГИРОСКОПЫ С ВРАЩАЮЩИМИСЯ ОБОЙМАМИ. §5. ПРИБОРЫ И ДАТЧИКИ УГЛОВ КРЕНА И ТАНГАЖА. ПРИМЕНЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ УГЛОВ КРЕНА И ТАНГАЖА. АВИАГОРИЗОНТЫ НА ОСНОВЕ ТРЕХСТЕПЕННОГО ГИРОСКОПА. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ АВИАГОРИЗОНТОВ. АВИАГОРИЗОНТ АГБ-3К. АВИАГОРИЗОНТ АГД-1. АВИАГОРИЗОНТ АГК-47Б. АВИАГОРИЗОНТ АГР-144. ДУБЛЕР АВИАГОРИЗОНТА ДА-200. СИСТЕМЫ АВИАГОРИЗОНТОВ. БЛОК СРАВНЕНИЯ И ПРЕДЕЛЬНЫХ КРЕНОВ БСПК-1. ЦЕНТРАЛЬНАЯ ГИРОВЕРТИКАЛЬ (ЦГВ). МАЛОГАБАРИТНАЯ ГИРОВЕРТИКАЛЬ. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЦГВ. §7. ГИРОПОЛУКОМПАСЫ. ГИРОПОЛУКОМПАС ГПК-52АП. §8. ГИРОАГРЕГАТЫ КУРСОВЫХ СИСТЕМ. ГИРОАГРЕГАТ ГА-6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. §1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ ГИРОСКОПА. Понятие о гироскопе. Гироскоп это быстро вращающиеся массивное симметричное относительно оси вращения тело, подвешенное в карданном подвесе и имеющее более одной степени свободы. Он представляет собой быстро вращающийся ротор 1 подвешенный в карданном подвесе, который имеет внешнюю 3 и внутреннюю 2 рамки. Ось вращения ротора гироскопа обозначается хн, эта ось называется главной осью гироскопа. Ось вращения внутренней рамки обозначается буквами Ун, ось вращения внешней рамки обозначается zн. Следовательно, рассматриваемый гироскоп имеет три оси вращения. Таким образом, ротор гироскопа может вращаться вокруг своей собственной оси и одновременно вместе с внутренней и внешней рамками - вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, а так же занимать любое положение в пространстве. Следовательно, гироскоп, имеющий три оси вращения, называется гироскопом с тремя степенями свободы. Устройство, которое дает возможность телу вращаться одновременно относительно трех осей, называется карданным подвесом. Рис.1. Трехстепенной гироскоп. Возможность вращения гироскопа вокруг какой-либо оси в пространстве называется степенью свободы. Гироскоп с тремя степенями свободы называется трехстепенным. Если закрепить одну из рамок гироскопа с тремя степенями свободы так, чтобы она не могла поворачиваться вокруг своей оси, то гироскоп потеряет одну из степеней свободы и будет называться двухстепенным (рис.2). Ротор гироскопа с двумя степенями свободы может вращаться вокруг своей собственной оси и одновременно с рамкой вокруг оси рамки. Главная ось хх такого гироскопа уже не может занимать любого положения в пространстве. Если у гироскопа закрепить неподвижно и вторую рамку, то он потеряет вторую степень свободы. В этом случае ротор гироскопа может вращаться только вокруг соей собственной оси и будет иметь только одну степень свободы. В таком виде свойства гироскопа не проявляются и тяжелый ротор с одной степенью свободы называется маховиком. В авиационных гироскопических приборах применяются гироскопы с двумя и с тремя степенями свободы, у которых главная ось хх располагается вертикально или горизонтально. В качестве гироскопа используются электрические гироэлектродвигатели, которые представляют собой электродвигатели обращенного типа (с расположением статора внутри ротора), что дает большой кинетический момент и, следовательно, большие обороты, которые создают гироскопу хорошую устойчивость. Рис.2. Двухстепенной гироскоп. Свободный и технический гироскопы. Для изучения свойств гироскопа принято понятие свободный или идеальный гироскоп. Свободным гироскопом называется такой гироскоп с тремя степенями свободы, на который не действуют никакие внешние силы. Для того чтобы гироскоп был свободным, необходимы следующие условия: 1. Все три оси вращения гироскопа должны пересекаться в одной точке; центр тяжести должен находиться в этой точке пересечения. Если это условие не будет выполнено и центр тяжести гироскопа будет находиться на некотором расстоянии от точки пересечения осей, то сила веса, имея плечо, к которому она приложена, будет действовать, как внешняя сила. В этом случае гироскоп будет являться несбалансированным. Работа по совмещению центра тяжести с точкой пересечения осей есть балансировка гироскопа. 2. В подшипниках осей уу и zz внешней и внутренней рамок должно отсутствовать трение. Трение осей производит торможение рамок, а следовательно, является внешней силой. При этих условиях главная ось сохраняет свое первоначальное положение в пространстве неизменным и гироскоп будет свободным. Но практически получить свободный гироскоп невозможно, так как нельзя достигнуть полного совпадения его осей, т.е. нельзя достигнуть полной сбалансированности гироскопа. Точно так же нельзя полностью освободиться от трения осей в подшипниках, можно только уменьшить это трение. Поэтому в реальном (техническом) гироскопе главная ось его в определенной степени прецессирует и отклоняется от первоначального заданного положения. Наряду с понятием "свободный гироскоп" в технике существует понятие "технический гироскоп". Это такой гироскоп, в котором хотя и не в значительной степени появляются несбалансированность и трения в подшипниках Основные свойства гироскопа. Свободный гироскоп обладает следующими основными свойствами: 1. Если на гироскоп не действует внешняя сила, то главная ось гироскопа хх сохраняет неизменным свое направление в мировом пространстве. Пока ротор гироскопа не приведен во вращение с большой скоростью, гироскоп не обнаруживает никаких особых свойств и ведет себя, как и всякое другое не вращающееся тело. Но как только ротор приведен во вращение с большой скоростью, свойства гироскопа резко меняются. Ротор приобретает особую устойчивость. Например, при повороте подставки гироскопа главная ось сохраняет неизменным свое направление в пространстве и не поворачивается за подставкой. 2. Если к главной оси гироскопа приложить внешнюю силу, то она отклоняется не в том направлении, в котором действует сила, а в направлении перпендикулярном действию этой силы; это движение главной оси называется прецессией или прецессионным движением. Пока ротор гироскопа не вращается, приложенная сила заставляет его поворачиваться в том же направлении, в котором действует эта сила. Но стоит только привести ротор во вращение с большой скоростью, как гироскоп начнет вести себя по-другому и ось ротора будет поворачиваться в перпендикулярном направлении действия этой силы. Прецессионное движение происходит до тех пор, пока на гироскоп действует внешняя сила. После исчезновения внешней силы немедленно прекращается и прецессия. 3. Безинерционность движения гироскопа. Быстро вращающийся ротор гироскопа не реагирует на кратковременную приложенную внешнюю силу. Если воздействующая на гироскоп внешняя сила будет прикладываться кратковременно, например в виде ударов по рамке подвеса, то гироскоп практически не будет реагировать на это воздействие. Так как скорость прецессии мала и время воздействия тоже очень ограниченно, гироскоп не успевает сколько-нибудь заметно уйти от первоначального положения. В этом смысле гироскоп обладает "жесткостью" оси к кратковременным нагрузкам. Технический гироскоп обладает теми же свойствами, что и свободный гироскоп. Различие заключается лишь в том, что для технического гироскопа первое основное свойство формулируется несколько иначе, а именно: главная ось стремится сохранить неизменным свое направление в мировом пространстве. Второе и третье свойства в одинаковой степени принадлежат как свободному, так и техническому гироскопу. Моменты вращения и их определение. Направление прецессии определяется несколькими способами. Наиболее распространенным способом является правило штопора, для применения которого необходимо усвоить два понятия: полюс гироскопа и полюс ввинчивания. Полюсом гироскопа называется тот конец оси ротора хх, с которого вращение ротора кажется совершающимся против часовой стрелки. Полюсом ввинчивания называется тот конец уу или zz, к которому стремится конец штопора мыслимо ввинчиваемого вдоль оси таким образом, чтобы конец рукоятки, ближайший к внешней силе, шел по направлению этой силы (рис.3). Полюс ввинчивания может быть, найден и другим способом. Полюс ввинчивания находится на том конце оси уу или zz, откуда кажется, что внешняя сила стремиться повернуть рамку против часовой стрелки. Рис.3. Определение полюса ввинчивания. Если найдены полюс гироскопа и полюс ввинчивания, то направление прецессионного движения определяется по правилу штопора, которое формулируется так: полюс гироскопа по кратчайшему пути движется к полюсу ввинчивания. Для определения прецессионного движения гироскопа по правилу штопора необходимо знать направление действия приложенной к гироскопу внешней силы. При наличии этих данных порядок определения направления прецессионного движения гироскопа следующий: - по направлению вращения ротора определяют полюс гироскопа; - по направлению действия внешней силы определяют полюс ввинчивания; - пользуясь правилом штопора, определяют направление прецессионного движения гироскопа (рис.4). Рис.4. Определение направления прецессии гироскопа по правилу штопора. Погрешности гироскопов. Погрешностью гироскопа называется отклонение его главной оси хх от заданного направления по отношению к земле. Технический гироскоп имеет погрешности в следствии: - трения в подшипниках осей карданного подвеса; - несбалансированности ротора относительно осей вращения; - суточного вращения Земли вокруг своей оси. Для устранения или уменьшения ошибок гироскопов в гироскопических приборах применяются следящие устройства, которые возвращают главную ось в заданное направление, от которого она отклонилась вследствие прецессии. Такие устройства называются корректирующими. Пользование гироскопом. Во избежание повреждения гироскопов все гироскопические приборы должны быть при рулении включены и разарретированы. Кроме того, должно строго соблюдаться время готовности гироскопов к работе после включения питания перед взлетом за счет действия на взлете продольных ускорений, гироскопические приборы выдают значительные ошибки. В результате этого при входе в облачность сразу же после взлета экипаж не сможет точно определить правильное положение ЛА относительно естественного горизонта и его курс. Ошибки авиагоризонтов по тангажу вследствие действия продольных ускорений при первом развороте ЛА на 90 градусов переходят в ошибки по крену. Эти ошибки будут тем больше, чем меньше скорость вращения гироскопа. Поэтому ЛА, управляемый в полете только по приборам, может войти в скольжение, что опасно на малой высоте. В связи с этим взлет необходимо производить по истечении времени готовности к работе всех гироскопических приборов. §2. ЭЛЕМЕНТЫ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ. Гироскопы. Рис.5. Конструкция гиромотора ГМ-4П. В гироскопах авиационных приборов ротор объединен с внутренней рамой в единый блок- гидроузел. Состоит из гирокамеры и размещенного в нем гиромотора. Гирокамера играет роль внутренней рамы и имеет оси для подвеса в опорах наружной рамы. Гиромоторы представляют собой трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым внешним ротором и внутренним статором. На рис.5. приведена конструкция гиромотора ГМ-4П. Гиромотор состоит из ротора, статора, шарикоподшипниковых опор и оси. Статор имеет пакет железа 2, обмотку 1 и втулки 3 и 12 жестко укреплен на оси 5.Выходные провода обмотки статора выведены наружу через полую часть оси 5. Ротор состоит из латунного обода 10 с натягом и крепятся к нему винтами. Внутренние кольца шарикоподшипников 4 и 13 установлены на цапфы фланцев 6 и 11 ротора с натягом. Наружное кольцо подшипника 4 вставлено во втулку 3 с радиальным зазором, а наружное 13 - во втулку 12 с натягом. В гнезде статора под наружным кольцом поставлена пружинная шайба 7 для компенсации температурных изменений. Прокладки 9 и 15 служат для установления осевого натяга на шарикоподшипниках. Концы оси гиромотора имеют резьбу. При помещении гиромотора в гирокамеру его ось опускается через отверстие в корпусе и крышки гирокамеры. После крепления крышки гирокамеры к ее корпусу ось гиромотора крепится к ним с помощью гаек. В тех случаях, когда необходимо повысить точность работы прибора, используют определенные конструктивные меры. В частности, моменты трения по внутренним осям карданного подвеса гироагрегатов курсовых систем уменьшают с помощью вращающихся подшипников (рис.6). Гироузел 3 трехстепенного гироскопа подвешен на оси 4 в наружной раме 7 с помощью комбинированных двойных подшипников. Средние кольца 2, 8 подшипников на левом и правом концах оси подвеса гироузла приводятся во вращение в противоположные стороны. Ось вращения 9 наружной рамы закреплена в подшипниках 1, 6, наружные кольца которых неподвижны относительно основания. Рис. 6. Схема конструкции вращающихся подшипников. Устройства для передачи энергии. Служат для подвода электрической энергии от внешних источников к элементам приборов, расположенным на перемещающихся относительно друг друга узлах. С помощью данных устройств осуществляется электрическая связь между элементами, помещенными на корпусе прибора и наружной раме карданного подвеса или на наружной и внутренних рамах. Наиболее просто энергия передается посредством гибких проволочных проводников (рис.7). Гибкий проводник 3 представляет собой пучок металлических жил, помещенных в изоляционную оплетку. Концы жил заделаны в общий наконечник, закрепленный на переходных контактах 4, которые обеспечивают соединение наконечника с жестким проводом 5, расположенным на соответствующей детали подвеса 1. Контакты монтируют на колодке 2, изолирующей контакты от металлической поверхности детали. Рис.7. Использование гибкого проводника для передачи энергии в гироприборе. В тех случаях, когда углы взаимного разворота деталей гироприбора достигают существенных величин, для передачи энергии применяют подвижные контакты (рис.8). Щетка 3, по которой передается электрический ток, скользит по токоприемному кольцу 2. Кольцо изолировано от оси рамы 1 сплошной изоляционной втулкой с ребордами, предохраняющими щетку от схода с кольца. Если в местах сочленения деталей подвеса необходимо осуществить несколько изолированных друг от друга линий передачи электрического тока, то по оси подвеса устанавливается необходимое количество токоприемных колец. Рис.8. Скользящие контактные устройства. Рис. 9. Набор точечных контактов. Широко применяемой разновидностью устройств передачи энергии являются точечные контакты. Они отличаются от скользящих тем, что в данном случае точка контакта лежит на оси вращения элементов токоподвода. Конструкция приведена на рис.9. Каждый точечный контакт состоит из неподвижного 3 и подвижного 4 контактов, образующих контактную пару. Например, неподвижные закреплены на наружной раме 2, а подвижные - на оси вращения внутренней рамы 1. Контакты 3 и 4 изолированы от металлических деталей подвеса электроизоляционным материалом 5. Арретирующие устройства. Арретирами в гироскопических приборах называются механизмы, позволяющие в необходимые моменты времени лишать гироскоп свободы вращения относительно осей подвеса. Чаще всего устанавливают в авиагоризонтах. Изготовляются с ручным или дистанционным управлением. При ручном арретировании гироскопа (рис.10) с вращающимся ротором толкатель 12 перемещается вручную по направляющим 10 и 11, сжимая пружину 9. Выступ 7 толкателя 12 упирается в кулачок 5. Тангенциальная составляющая силы давления на кулачок создает момент относительно оси вращения наружной рамы. Под действием этого момента гироскоп прецессирует относительно оси подвеса гироузла. При совпадении направления главной оси гироскопа с направлением оси подвеса наружной рамы гироскоп теряет одну степень свободы и начинает вращаться относительно оси наружной рамы до тех пор, пока выступ 7 не западет в паз кулачка 5. В это же время клин 8 толкателя 12 воздействует на толкатель 6, который в свою очередь давит на кулачок 3, создавая момент относительно оси подвеса гироузла. При перемещении толкателя 6 пружина 4 сжимается. Давление толкателя 6 на кулачок 3 вызывает движение гироскопа относительно оси гироузла до тех пор, пока толкатель 6 не попадет в паз кулачка 3. Авиагоризонт оказывается заарретированным по обеим осям. При разарретировании толкатель 12 под действием пружины 9 перемещается в противоположном направлении. Одновременно и толкатель 6 под действием пружины 4 возвращается в первоначальное положение. Гироскоп приобретает силу поворота относительно осей подвеса наружной рамы и гироузла. Рис.10. Арретирующее устройство с ручным управлением. При дистанционном арретировании (рис.11) при подаче напряжения на двигатель 1 его ротор начинает вращаться, что вызывает поступательное движение штока 12 благодаря поступательному движению пальца 2 по винтовой прорези на штоке. Ролик 11, закрепленный на конце штока 12, давит на торцовый кулачок 3 дополнительной рамы 7. Рама 7 поворачивается и устанавливается в положение, при котором ось наружной рамы Оzн параллельна поперечной оси воздушного судна. В этом положении ролик 11 соскальзывает с кулачка 3 и начинает давить на толкатель 9. Упор толкателя 9 давит на профильный кулачок 8, закрепленный на оси наружной рамы. Под действием создаваемого при этом момента гироскоп прецессирует относительно оси Охв подвеса гироузла 5 и доходит до упора. Прецессия прекращается и гироскоп поворачивается вокруг оси наружной рамы до тех пор, пока выступ толкателя 9 не войдет в вырез кулачка 8. Одновременно с этим толкатель 10 перемещается по наклонной поверхности толкателя 9 и выходит во взаимодействие с кулачком 4. Под действием давления толкателя 10 на кулачек 4 гироузел 5 разворачивается относительно оси его подвеса, толкатель 10 выходит в паз кулачка 4, и гироузел устанавливается таким образом, что главная ось гироскопа становится перпендикулярной осям Охд и ОzД. Весь цикл совершается за один оборот шестерни редуктора. После этого палец 2 попадает в продольную канавку штока 12 и под действием пружин возвращается в исходное положение, давая возможность толкателям 9 и 10 освободить кулачки 8 и 4. Таким образом, арретирующее устройство, установив гироскоп в требуемое положение, сразу же освобождает его. Рис.11. Арретирующее устройство с дистанционным управлением. В гирополукомпасах арретиры могут использоваться при первоначальной установке гироскопа на заданный курс полета, а так же в процессе внесения поправок в показания этих приборов. Арретиры в гироприборах нужны не только в полете, но и при рулении. В последнем случае при помощи арретиров оси и подшипники гироскопа предохраняются от ударов. Гироскоп обладает свойством оказывать сопротивление действию внешних моментов лишь тогда, когда его кинетический момент больше нуля. Как только это условие оказывается нарушенным, т.е. как только ротор гироскопа перестает вращаться вокруг главной оси, гироскоп теряет это свойство. Если в гироприборе на такой гироскоп начинает действовать внешний момент, то гироскоп получает ускоренное движение. Так как трение в осях подвеса мало, это движение продолжается до удара гироскопа о какую-либо преграду. Удар в свою очередь вызывает движение в обратном направлении. Многократные удары нарушают центровку гироскопа и портятся широкоподшипники. В некоторых авиагоризонтах имеется следящая система, которая автоматически поддерживает угол 90° между осью zz карданного подвеса и осью хх гироскопа. Поэтому приборы стали выпускать без арретиров, как и некоторые гирополукомпаса, для упрощения конструкции и корректирования показаний во время полета. При этом необходимый разворот шкалы производится при помощи электродвигателя, установленного на внешней раме карданного подвеса. Демпфирующие устройства. Предназначены для создания моментов, пропорциональных скорости поворота подвижной системы. Это необходимо в ряде гироприборов для демпфирования колебаний подвижной системы и обеспечения ее требуемых динамических характеристик. В качестве демпфирующих устройств в гироприборах применяются пневматические, гидравлические и магнитоэлектрические демпферы. Наиболее просты и удобны пневматические, которые представляют собой цилиндр, в нутри перемещается поршень, шток которого через кинематическую передачу связан с осью подвижной части гироприбора. В донной части цилиндра, который закрепляется на корпусе прибора, имеется капиллярное отверстие для подхода воздуха, регулируемое с помощью винта. При перемещении поршень засасывает или вытесняет воздух из цилиндра через капиллярное отверстие, что обеспечивает демпфирование колебаний подвижной системы. Распространенной конструкцией гидравлического демпфера является следующая. Герметичный цилиндр, в котором размещена подвижная система прибора, подвешивается на оси в герметичном корпусе прибора. Пространство между корпусом прибора и цилиндром заполняется жидкостью. При вращении цилиндра жидкость создает гидравлическое демпфирование, которое имеет ряд преимуществ перед пневматическим. В частности, из-за не сжимаемости жидкости демпфирующий момент строго пропорционален угловой скорости вращения цилиндра, что не характерно для пневматического. Кроме того, частично взвешивает цилиндр с подвижной системой и уменьшает давление на опоры, что приводит к уменьшению трения и повышенной чувствительности прибора. Магнитоэлектрические демпферы основаны на взаимодействии магнитного поля катушки, по которой протекает ток, с полем постоянного магнита. Катушка располагается на корпусе, а постоянный магнит связывается с подвижной системой прибора и поворачивается относительно катушки при поворотах подвижной системы. Возникающее при этом взаимодействие магнитных полей катушки и магнита создает момент относительно оси подвеса подвижной системы, пропорциональный скорости ее поворота. Устройства для съема результатов измерений. Результаты измерений с гироприборов для использования их в процессе управления полетом снимаются визуально и по электрическим каналам. Для визуального съема применяют различные шкаловые и индикаторные устройства. Эти устройства устанавливают непосредственно на гироскопе или связывают с гироскопом системой дистанционной передачи. В первом случае система механических передач обеспечивает индикацию перемещения наружной рамы карданного подвеса относительно корпуса прибора, что дает возможность визуально определить угол крена или курса в зависимости от типа прибора. Во втором случае углы поворота рам карданного подвеса передаются сельсинной следящей системой в автономный указатель 3 (рис.12.а). Угол разворота внутренней рамы гироскопа относительно наружной приводит к развороту ротора сельсина-датчика 1 по отношению к его статору. При этом с обмотки сельсина-приемника 2 поступает напряжение на двигатель Дв через усилитель У. Ротор сельсина-приемника 2 и вместе с ним стрелка отсчетного устройства 3 разворачиваются до тех пор, пока напряжение, поступающее на усилитель У, не станет равным нулю. Разворот стрелки отсчетного устройства будет пропорционален углу разворота рам гироскопа. Рис. 12. Съем результатов измерений с помощью: а - сельсинной следящей системы; б - потенциометрической следящей системы. Углы поворота рам карданного подвеса в углы поворота стрелок отсчетных устройств могут преобразовываться с помощью потенциометрических следящих систем (рис.12.б). Корпус потенциометра 1 связан с осью наружной рамы, а его щетки закреплены на корпусе прибора. При развороте корпуса прибора вместе с воздушным судном относительно неподвижной наружной рамы происходит рассогласование следящей системы. С потенциометра 2 сигнал поступает на двигатель Дв через усилитель У. Ротор двигателя разворачивает щетки потенциометра 2 и вместе с ними стрелку отсчетного устройства 3 до тех пор, пока напряжение, поступающее на усилитель, не станет равным нулю. Разворот стрелки отсчетного устройства будет пропорционален углу разворота воздушного судна относительно наружной рамы. Результаты измерений для передачи их в управляющую систему снимаются с помощью потенциометрических датчиков, сельсинов, синусно-косинусных трансформаторов и индукционных датчиков. Они просты и могут применяться в схемах постоянного и переменного тока. Значительная мощность снимаемого сигнала позволяет иногда не применять усилители. Недостатками являются значительный момент трения, ступенчатость снимаемого напряжения, наличие трущихся контактов, и как следствие, малая надежность. Датчиками, лишенными перечисленных недостатков, являются индукционные датчики, сельсины и синусно-косинусные трансформаторы. Корректирующие устройства. Одним из основных свойств трехстепенного гироскопа является способность сохранять неизменным положение оси вращения ротора в мировом пространстве. Для решения ряда практических задач необходимо, чтобы главная ось сохраняла неизменное направление так же и относительно той или иной выбранной системы координат. Так, для определения углов крена и тангажа необходимо, чтобы главная ось была направлена по вертикали места. Для устранения нежелательных отклонений от требуемого направления или компенсации возмущающих моментов, нарушающих нормальный режим работы, применяют корректирующие устройства. Рис. 13. а - конструкция однокоординатного жидкостного маятникового датчика; б - электрическая схема однокоординатной системы коррекции. Они обеспечивают сохранность требуемого положения главной оси путем приложения к гироскопу внешних управляющих моментов или компенсацию уходов гироскопа в показаниях гироприборов. Основными элементами корректирующих устройств являются чувствительные элементы, обладающие избирательностью к опорному направлению или устойчиво сохраняющие и исполнительные органы. В качестве чувствительных элементов выбирают элементы, обладающие избирательностью к опорному направлению или устойчиво сохраняющие заданное им направление. В авиационных приборах используют гравитационные, магнитные и ориентированные по небесным светилам чувствительные элементы. Среди гравитационных ЧЭ наибольшее применение получили жидкостные маятниковые датчики направления вертикали места, которое совпадает с направлением ускорения силы тяжести. Однокоординатный жидкостный маятниковый датчик (ЖМД) (рис.13) представляет собой стеклянный баллон 1 с вваренными в него платиновыми электродами 3,5,6. Баллон заполнен токопроводящей жидкостью (электролитом) 2 так, что оставшийся воздушный пузырек 4 при горизонтальном положении датчика поровну перекрывает электроды 3,5. На электрической схеме электроды 3 и 6 соединены с обмотками управления двигателя 2. Общая точка обмоток управления 1 подключена к одной из фаз источника питания. Центральный контакт 5 подключен к другой фазе. На рис. 14.а. приведена схема горизонтальной коррекции главной оси трехстепенного гироскопа (1 - ЖМД, 2 - коррекционный двигатель). При горизонтальном положении главной оси, а следовательно, и датчика электрическое сопротивление между средним электродом 5 (рис.13.б) и каждым из крайних электродов 3,6 одинаково, и по управляющим обмоткам коррекционных двигателей протекают токи, равные по величине, но противоположные по направлению. Двигатель неподвижен и момента не создает. При отклонении главной оси гироскопа от плоскости горизонта пузырек смещается относительно электродов и изменяется площадь контактной поверхности электролита с электродами. Сопротивление цепей между центральным и крайними электродами изменяется. При этом большим становится сопротивление цепи такого электрода, поверхность соприкосновения которого с жидкостью меньше. По управляющим обмоткам коррекционного двигателя потекут разные по величине и направлению токи. Двигатель создаст момент относительно оси подвеса гироузла. Следовательно, коррекционный двигатель вызывает прецессию гироскопа в направлении, при котором угол рассогласования главной оси и плоскости горизонта уменьшается. Однокоординатные ЖМД используются также для удержания главной оси трехстепенного гироскопа по направлению вертикали места (рис.14.б). Ось гироскопа будет совпадать с направлением вертикали места, если оси Охв и Оzв находятся в плоскости горизонта. Это обеспечивается расположением ЖМД. Ось чувствительности маятника 1 направляется параллельно оси Оzв, ось 2 - параллельно оси Охв. Электрические схемы коррекции по каждой из осей аналогичны схеме на рис. 13. Рис. 14. Коррекция главной оси трехстепенного гироскопа: а - схема горизонтальной коррекции; б - схема коррекции по направлению вертикали места. Очень часто используется двух координатный ЖМД (рис. 15). На металлическом корпусе 1 смонтированы изолированные от корпуса и между собой две пары электродов 2,6, расположенных по окружности и на равном расстоянии друг от друга. Корпус 1 соединен с металлическим кожухом 5, который почти полностью, за исключением пузырька воздуха 4, заполнен электролитом. Каждая пара электродов 2,6 и центральный контакт 3 работают аналогично однокоординатному датчику. Рис.15. Конструкция двух координатного ЖМД. Рис.15. Конструкция двух координатного ЖМД. §3. ПРИБОРЫ И ДАТЧИКИ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ И УСКОРЕНИЙ. Указатели поворота. Указатели поворота предназначены для указания поворота ЛА вокруг его вертикальной оси, а также для указания скольжения ЛА. Указатель поворота в сочетании с магнитным компасом повышает точность пилотирования по прямой, так как стрелка указателя поворота быстрее и точнее реагирует на отклонение ЛА по прямой, чем магнитный компас. На ЛА устанавливаются следующие указатели поворотов: УП-2, ЭУП-53, ЭУП-46. Электрический указатель поворота ЭУП-53. |