- •Содержание
- •1. Введение
- •1.1. Цель дипломной работы
- •1.2. Динамически настраиваемый гироскоп
- •2. Проектно-конструкторская часть
- •2.1. Введение
- •2.2. Описание конструкции днг с гдо
- •Корпус прибора
- •Двигатель
- •Маховик (ротор и подвес)
- •Газодинамическая опора
- •Датчики момента
- •Датчики угла
- •Электрическая схема прибора кинд05-091
- •2.3. Проверка достоверности твердотельной модели
- •2.4. Заключение
- •3. Научно-исследовательская часть
- •3.1. Введение
- •3.2. Принцип работы динамически настраиваемого гироскопа, работающего в режиме датчика угловой скорости
- •3.3. Характеристики динамически настраиваемого гироскопа с газодинамической опорой ротора (кинд05-091)
- •3.4. Уравнения движения динамически настраиваемого гироскопа
- •3.5. Описание канала обратной связи
- •3.6. Механическая модель динамически настраиваемого гироскопа
- •Связь между системами координат
- •3.7. Вывод уравнений движения динамически настраиваемого гироскопа с учётом угловой податливости скоростной опоры.
- •Определение кинетической энергии системы
- •Определение обобщённых сил
- •Уравнения движения
- •3.8. Определение параметров математической модели
- •3.9. Расчёт жёсткости газодинамической опоры
- •3.10. Исследование полученной модели
- •3.11. Заключение
- •3.12. Список литературы
- •4. Организационно-экономическая часть
- •4.1. Введение
- •4.2. Расчёт трудоёмкости и календарных сроков нир
- •4.3. Определение себестоимости выполнения нир
- •Материалы
- •Комплектующие
- •Оплата труда
- •Затраты на оборудование:
- •Накладные расходы
- •Структура себестоимости нир
- •4.4. Заключение
- •4.5. Список литературы
- •5. Охрана труда и экология
- •5.1. Введение
- •5.2. Анализ опасных и вредных производственных факторов (овпф) при выполнении моделирования динамически настраиваемого гироскопа с газодинамической опорой ротора
- •Микроклимат
- •Освещение
- •Электромагнитные излучения
- •Электробезопасность
- •Пожарная безопасность
- •5.3. Проектирование эргономичного рабочего места программиста
- •5.4. Экологическая экспертиза дипломного проекта
- •Защита атмосферы
- •Защита гидросферы
- •Утилизация и ликвидация промышленных отходов
- •5.5. Заключение
- •5.6. Список литературы
- •6. Заключение
- •Приложение а
- •Приложение б
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 своё время к поиску новых конструктивных решений в области проектирования гироприборов и созданию лазерных, волоконно-оптических, вибрационных, электростатических и других типов гироскопов.
Наибольшее применение в последнее время находят роторные вибрационные трёхстепенные 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 объёма 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 трёхстепенными, 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 её 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. Её 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.