книги из ГПНТБ / Карпухин А.В. Приборы систем управления ракет учебное пособие
.pdf350
его используют при планировании человеко-часов, необходимых для ремонта и профилактики аппаратуры.
Под частотой профилактики |
|
понимают отношение числа |
ее |
|||
осмотров т |
аппаратуры |
и ремонтов |
п ко |
времени вынужденного |
||
простоя t n и исправной |
работы |
tu p, взятых за один и тот |
же |
|||
календарный |
срок: |
|
|
|
|
|
|
|
и |
_ |
п н п |
• |
|
|
|
"to - J-----г-.---- |
|
|||
Коэффициентом вынужденного простоя Кп называют отношение времени t n неисправного состояния системы к общему времени исправной работы и простоя ее:
и — |
ТТ~ ' |
H n ~ ~ i |
Коэффициент готовности - отношение времени исправной ра боты к общему времени исправной работы и простоя:
и _ t up
гtup+ t„
Под коэффициентом отказов Нн п понимают отношение числа от казов системы и з-за неисправности элементов данного типа к общему числу отказов системы:
Параметр Кнп позволяет определить,надежность каких элементов следует повысить для увеличения надежности системы.
Коэффициентом расхода элементов К3 называется отношение числа отказавших элементов nL и изъятых в процессе осмотров элементов N[ за определенный календарный срок д t к общему числу данных элементов в аппаратуре NL :
„, |
|
а |
Ni&t |
.. |
отно |
Под коэффициентом |
стоимости эксплуатации Кс понимают |
||||
шение |
стоимости одного |
года |
эксплуатации |
аппаратуры Сэ к |
стои |
мости |
ее изготовления С : |
|
|
|
|
Анализ количественных характеристик надежности позволяет сделать вывод, что для оценки надежности ракеты и ее систем в период полета могут быть использованы вероятность исправной
351
работы P ( i) , среднее |
время исправной работы ТСр, |
опасность от |
|
казов элементов A(t), |
из которых состоит |
система |
управления, |
и коэффициент отказов |
элементов Кн п> В |
период хранения и под |
|
готовки к применению надежность может оцениваться по вероятно сти исправного состояния и коэффициентам надежности.
Надежность системы управления во многом определяется на дежностью входящих в ее состав элементов, которая наиболее
часто |
характеризуется опасностью откаэов A (t). |
По этой |
характе |
|
ристике судят о качестве элементов |
(чем меньше |
величина о п а с -. |
||
ности |
отказов, тем лучше качество |
элемента и тем он |
надежнее) |
|
и осуществляют расчет проектируемой системы. Статистическая обработка данных эксплуатации приборного оборудования позво лила получить числовые значения опасности отказов различных
элементов систем управления ракет, некоторые из которых |
приве |
||||
дены в таблице 9.1 |
[13]. |
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
9. 1 |
|
Наименование |
Aft)на |
час |
Наименование |
Aft)на |
час |
элемента |
работы |
элементов |
работы |
||
Реле.......................... |
0,01 |
Ю"3 |
Трансформаторы.. . . |
0,03 |
Ю~3 |
Конденсаторы......... |
0,005 |
Ю '3 |
Транзисторы............. |
0,06 |
Ю“3 |
Индуктивности.. . . |
0,01 |
Ю '3 |
Электронные лампы |
0,204 |
Ю '3 |
Генераторы............. |
0 ,2 |
Ю "3 |
Выключатели............. |
0,012 |
Ю '3 |
Гироскопы................ |
1,0 |
П Т3 |
Лампы осветительные 0,003 |
1C'3 |
|
Потенциометры.... |
0,12 |
Ю~3 |
Патроны для ламп.. |
0,01 |
Ю '3 |
Сопротивления.... |
0,01 |
Ю~3 |
Источники энергии |
0,005 |
Ю~3 |
Сельсины.................. |
0,035 |
Ю_3 |
|
|
|
Следует, однако, отметить, что приведенные в таблице дан ные носят обобщенный характер и могут быть использованы при приближенных расчетах, так как величина опасности отказов варьи руется в весьма широких пределах и зависит от условий эксплуа тации, режима работы и вида элемента.
Уточнение значений опасности отказов является очень важным делом и зависит от полноты информации обслуживающего персонала. Поэтому лица, осуществляющие эксплуатацию приборного оборудо-
352
вания, должны считать своим долгом немедленную передачу све дений об отказах приборов, чтобы конструкторы вовремя получа ли информацию, на основе обработки которой могли бы своевремен но вносить изменения в конструкцию оборудования с целью полу чения его большей надежности.
Расчет надежности системы управления означает определение ее количественных характеристик надежности по известным харак теристикам надежности элементов, в частности по опасности от казов h(t). Приближенный расчет надежности систем основан на следующих предположениях:
-отказы независимы и в один и тот же момент не может быть два и более отказов;
-опасность отказов элементов и ее зависимость от режимов работы известны для всех элементов и постоянны в процессе их эксплуатации;
-все элементы соединены последовательно и при отказе од ного элемента наступает отказ всей системы.
При указанных допущениях вероятность безотказной работы элемента выражается экспоненциальной функцией
P ( t ) = e ' At ,
а вероятность исправной работы N одинаковых элементов в тече ние заданного времени t равна
/>«) - е - " 1 ' .
Для определения количественных характеристик какой-либо системы необходимо знать принципиальную электрическую схему, по которой устанавливается число элементов и их тип, и средние значения опасностей отказов элементов всех типов. Вероятность безотказной работы нерезервируемой системы с последовательным соединением элементов в течение времени t равна произведению вероятностей безотказной работы ее элементов:
P ( t) = P,(t) P2 (t) ... |
Рп (t) . |
Эти расчеты справедливы только для определения вероятности исправной работы системы при рассмотрении случайных и полных отказов ее элементов. Для более точного определения надежности аппаратуры с учетом постепенных отказов деталей вследствие и::
353
старения и износа следует использовать статистические данные для определения характеристик износовых отказов.
При проектировании новых систем применяют различные спосо бы повышения надежности, например: упрощение системы, выбор наиболее надежных элементов, облегчение режимов работы элемен тов, отбраковку малонадежных элементов в процессе испытаний путем так называемого выжигания, прогнозирование отказов и резервирование.
Эффективность выбора наиболее надежных элементов для повы шения надежности системы очевидна. Упрощение системы путем уменьшения числа элементов повышает надежность, но применение такого способа весьма ограничено: существенное упрощение схемы может привести к снижению точности, уменьшении числа задач, решаемых схемой, и т . д . :
Облегчение режимов работы элементов заключается в том, что в систему вводятся элементы, имеющие значительный запао по мощ ности, напряжении и л и току. При этом выбирапт элементы не толь ко с запасом по мощности, но и более падежные. Значительное понижение режимов работы не всецда оправдано, так как это мо жет привести к значительному увеличении веса и размеров аппа ратуры без существенного увеличения ее надежности.
При использовании резервирования надежность системы может быть получена выше, чем надежность самого ненадежного элемента. Резервирование может быть общим, когда резервируется воя си стема, и поэлементным. Вероятность безотказной работы элемента при резервировании вычисляется следующим образом
Р ( 0 - # - ( / - е - д * )я к # ,
где т - число резервных элементов.
Резервирование хотя и повышает надежность, но приводит к увеличении веса и размеров аппаратуры.
Надежность сиотемы, заложенная при ее проектировании,долж на обеспечиваться и закрепляться в процессе ее изготовления. Основным условием обеспечения надежности при изготовлении си стемы является высокая культура производства. При этом важную роль играет входной контроль всех материалов и комплектующих деталей и узлов, поступающих от смежных заводов.
Какая бы высокая надежность ни была обеспечена аппаратуре при ее проектировании и промышленном производстве, аппаратура
354
может оказаться ненадежной при ее неправильной эксплуатации. И, наоборот, при правильно проводимой эксплуатации, своевре менных осмотрах, проверках и проведении необходимых профилак тических работ и ремонта надежность аппаратуры будет поддер живаться на заданном уровне значительное время, во много раз превышающее гарантийные сроки.
При проведении эксплуатации важную роль играет техническая документация, в соответствии с которой проводятся работы и про верки системы. В ней устанавливаются объем и последовательность операций, требуемая испытательная аппаратура, условия и поря док хранения, транспортировки и упаковки, т .е . оговариваются те условия и положения, при соблюдении которых завод-изготови тель гарантирует исправную работу системы в течение заданного срока времени.
Опыт эксплуатации показывает, что 20% всех отказов радио электронной аппаратуры происходит по вине обслуживающего пер сонала. Поэтому для обеспечения безотказной работы оборудова ния обслуживающему персоналу необходимо повышать технические знания,совершенствовать практические навыки и неуклонно выпол нять требования технической документации.
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
|
|
|
|
1. Б а б а е в а |
|
Н.Ф., Е р о ф е е в |
|
В.М. и д р ., Де |
||||
тали и |
элементы гироскопических приборов, Судпромгиз, |
1962. |
||||||
2. |
Б а ш к,и р о в |
Д .А .. Перспективы развития гироскопи |
||||||
ческих |
приборов, ЛВИКА |
им. А.Ф.Можайского, 1966. |
|
|
||||
3. |
Б е р к о в и ч |
Д.М., Силы инерции в технике |
и |
их |
||||
уравновешивание, Машгиз, 1963. |
|
|
|
|
||||
4. Б у р г е о |
3 ., |
Баллистические ракеты |
дальнего дейст |
|||||
вия, Воениздат, 1963. |
|
|
|
|
|
|
||
5. Г о р д е е в |
|
А.М., Автономные системы управления |
|
|||||
баллистических ракет, Воениздат, 1964. |
|
|
|
|
||||
6 . Г о р е н ш т е й н |
И. А. и д р ., Инерциальная |
навига |
||||||
ция, изд. „Советское радио", 1962. |
|
|
|
|
||||
7. |
Д р а й в е р |
С ., |
Приборная техника |
и инерциальное |
на |
|||
ведение, „Вопросы ракетной техники", 1962, |
№ I |
(72), |
2 (74). |
|||||
8. |
1 с а к о в |
П .К ., |
С т а с е в и ч |
Р .А ., Скорости, |
||||
ускорения, невесомость. Воениздат, 1962. |
|
|
|
|
||||
9. И ш л и н с к и й |
|
А.Ю., Механика гироскопических |
си |
|||||
стем, АН СССР, 1963. |
|
|
|
|
|
|
|
|
10. К а т х а н о в |
М.Н., С о к о л ь с к и й |
Л .Б .. |
||||||
Теория И проектирование артиллерийских гироскопических прибо
ров, ВАА, |
1962. |
|
|
|
|
|
|
|
I I I . К о в а л е в |
М.П., М о р ж а к о в |
|
С .П ., Т е |
|||||
р е х о в а |
К .С ., Динамическое уравновешивание |
роторов |
гиро |
|||||
скопических систем, Оборонгиз, 1962. |
|
|
|
|
||||
12. К о |
о й |
И ., |
Ю т е н б о г а р д И ., |
Динамика |
ракет, |
|||
Оборонгиз, |
1950. |
|
|
|
|
|
|
|
13. К о ч е т к о в |
В .Т ., |
П о л о в к о |
А.М., |
П о н о |
||||
м а р е в |
В.М., Теория систем |
телеуправления |
и |
самонаведения |
||||
ракет, изд. „Наука", 1964. |
|
|
|
|
|
|||
14. К р а с н о в |
А.И., Волчок и применение |
его |
свойств, |
|||||
Гостехиздат, 1958. |
|
|
|
|
|
|
||
15. К у д р е в и ч |
Б .И ., Теория гироскопических |
приборов. |
||||||
т .1 , Судпромгиз, 1963. |
|
|
|
|
|
|||
16. М а к - К л у р |
К .Л ., |
Теория инерциальной навигации, |
||||||
изд. „Наука", |
1964. |
|
|
|
|
|
|
|
356
17. М и х а й л о в Ю.Я., Физические свойства гироскопа,
КВВА, 1957.
18. М о р о з о в К .В ., Бескрылые ракеты, Воениздат,1962,-
19. Н а з а р о в Б .И ., Основы теории гироскопических приборов, АИА им, Ф.Э.Дзержинского, 1963.
^ ^ 2 0 . Н а з а р о в Б .И ., Гироскоп на ракете, Воениздат,
21. Н и к и т и н Е. |
М.. К а р л и н |
Д.М., Теоретиче |
ская механика, Физматгиз, |
I960. |
|
22.Н и к о л а и Е .Л ., Гироскоп и некоторые его техни ческие применения, Гостехиздат, 1947.
23.0 д и н ц о в А.А., Проектирование электроэлементов гироскопических устройств, изд. „Высшая школа", 1962.
24.П а в л о в В .А ., Авиационные гироскопические приборы, Оборонгиз, 1954.
25. П а в л о в |
В .А ., Гироскопический эффект, его проявле |
ние и использование, |
Судпромгиз, 1961. |
26.П е л ь п о р Д .С ., Гироскопические приборы и автопи лоты, Машиностроение, 1964.
27.П е т р о в В .П ., С о ч и в к о А.А., Управление ра кетами, Воениздат, 1963.
28.П о п о в Е.П ., Автоматическое регулирование, Гостех издат, 1957.
29.Р и в к и н С .С ., Теория гироскопических устройств,
Судпромгиз, ч .1 , П, 1962, 1964.
30. Р и г л е й В. , |
В у д б е р и Р. , Г о в о р к а Дж., |
Инерциальная навигация, |
ИИЛ, 1958. |
31.С е л е з н е в В .П ., Навигационные устройства, Сборонгиз, 1961.
32.С к а р б о р о Д .Б ., Гироскоп, теория и применение,
ИИЛ, 1961.
33. |
С л о м я н с к и й |
Г. А. , |
П р я д и |
л о в |
Ю.А., По |
|
плавковые гироскопы и их применение, Оборонгиз, 1958. |
||||||
34. |
С о р и н Я .Л ,, |
Надежность радиоэлектронной |
аппарату |
|||
ры, Госэнергоиздат, 1961. |
|
|
|
|
||
35. |
Ф е о д о с ь е в |
В .И ., С и н я р е в |
Г .Б ., |
Введение |
||
в ракетную технику, Оборонгиз, 1961. |
|
|
|
|||
36. |
Ф р и д л е н д е р |
Г .О .. |
К о з л о в |
М.С., Авиа |
||
ционные |
гироскопические |
приборы, Оборонгиз, 1961. |
|
|||
37.Ф р и д л е н д е р Г .О ., Инерциальные системы нави гации, Физматгиз, 1961.
38.Ф р о л о в В .С ., Инерциальные системы навигации, Во ениздат, 1961.
39.X о б б с М., Техника управления ракетами, Воениздат,
1963.
40.Х о х л о в А.Ф , Теория и техническое применение ав томатических устройств, Машгиз, 1959.
41. Ч и с т я к о в Н.И., Электрические авиационные при боры, Оборонгиз, 1950.
42. „Вопросы ракетной техники", 1957 - 1967.
357
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение....................................................................................................... |
3 |
РА З Д Е Л I . ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
Гл а в а I . Краткие сведения из теоретической
|
|
|
|
|
механики |
|
|
§ I . I . |
Общие сведения о движении твердого тела.................... |
5 |
|||||
§ 1 .2 . |
Основные |
законы |
классической |
механики......................... |
15 |
||
§ 1 .3 . |
Вращение |
твердого тела вокруг |
неподвижной о с и .... |
26 |
|||
§ |
1 .4 . |
Поворотное ускорение. Кориолисовы силы инерции... |
40 |
||||
|
|
Г л а в а |
П. |
Прикладная теория гироскопа |
|
||
§ 2 . 1 . |
Понятие |
о гироскопе................................................................ |
|
50 |
|||
§ |
2 .2 . |
Свойства, сообщаемые симметричному ротору быстрым |
55 |
||||
|
|
вращением...................................................................................... |
|
|
|
||
§ |
2 .3 . |
Возникновение |
гироскопического момента...................... |
61 |
|||
§ 2 .4 . |
Закон прецессии. Устойчивость свободного гироскопа |
75 |
|||||
§ |
2 .5 . Физическая картина движения гироскопа под дейст- |
82 |
|||||
|
|
виеи момента внешних сил..................................................... |
|
||||
§ 2 .6 . Кажущийся уход свободного гироскопа............................. |
94 |
||||||
§ |
2 .7 . Влияние |
моментов |
сил трения и неуравновешенности |
104 |
|||
|
|
гироскопа на |
его |
поведение................................................. |
|
||
§ |
2 .8 . |
Свойства гироскопа с двумя степенями свободы......... |
114 |
||||
|
|
Г л а в а |
|
Ш. Применение гироскопов на |
|
||
|
|
|
|
|
баллистических ракетах |
|
|
§ |
3 .1 . |
Понятие об управлении полетом баллистической |
118 |
||||
|
|
ракеты........................ |
|
|
|
|
|
358
§ 3 .2 . |
Гирогоризонт ( Г Г ),............................................................ |
132 |
|||||||||
§ 3 .3 . |
Гировертикант |
(ГВ)...................................... |
|
|
|
|
139 |
||||
§ 3 .4 . |
Датчик угловой скорости(ДУС)..................................... |
|
|
145 |
|||||||
§ 3 .5 . |
Интегрирующий двухстепенныйгироскоп........................ |
|
|
155 |
|||||||
§ |
3 .6 . |
Гироскопы с воздушный и жидкостным подвесом |
ги |
161 |
|||||||
|
|
роузла........................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ |
3 .7 . Проверки |
гироприборов |
....................................................... |
|
|
|
173 |
||||
|
|
Г л а в а |
1У. |
Гироскопические стабилизаторы |
(ГС) |
|
|||||
'§ 4 .1 . Классификация гироскопических стабилизаторов... |
183 |
||||||||||
§ |
4 .2 . |
Одноосный |
гиростабилизатор на двухстепенном |
ги |
191 |
||||||
|
|
роскопе........................................................... |
|
|
|
|
|
......................... |
|
|
|
§ 4 .3 . Двухосный гиростабилизатор............................................ |
|
|
|
203 |
|||||||
§ |
4 .4 . Гиростабилизированная |
платформа (ГСП).................... |
|
207 |
|||||||
|
|
Г л а в а |
|
У. Основные |
конструктивные |
элементы |
|
||||
|
|
|
|
гироскопических приборов |
|
|
|
||||
§ 5 .1 . Гиродвигатели......................................................................... |
|
|
|
|
|
|
220 |
||||
§ 5 .2 . |
Опоры гироскопических приборов................................... |
|
|
232 |
|||||||
§ 5 .3 . |
Токоподводящие |
устройства.............................................. |
|
|
|
239 |
|||||
§ 5 .4 . |
Датчики |
углов........................................................................ |
|
|
|
|
|
|
241 |
||
§ 5 .5 . |
Корректирующие устройства.............................................. |
|
|
|
250 |
||||||
§ 5 .6 . |
Арретиры..................... |
|
|
|
|
|
|
|
254 |
||
§ |
5 .7 . |
Программные механизмы....................................................... |
|
|
|
259 |
|||||
|
|
Г л а в а |
У1. |
|
Новые направления в |
развитии |
|
|
|||
|
|
|
|
гироскопических |
приборов |
|
|
||||
§ |
6 .1 . Главные |
факторы, |
определяющие |
основные направ |
261 |
||||||
|
|
ления в |
развитии |
гироприборов...................................... |
|
|
|||||
§ 6 . 2 . |
Общие сведения о гироскопах, работающих на но |
267 |
|||||||||
|
|
вых принципах......................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Р А З Д Е Л |
|
2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И |
|
|
|||||
|
|
ИНТЕГРИРОВАНИЯ |
ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ |
|
|
||||||
|
|
Г л а в а |
|
УП. Измерители ускорений |
|
|
|||||
§ |
7 .1 . |
Общие сведения об инерциальной навигации............. |
|
281 |
|||||||
§ |
7 .2 . |
Инерциальные системы |
управления баллистических |
288 |
|||||||
|
|
ракет ..................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
359
§ |
7 .3 . |
Принцип действия |
акселерометра............... |
|
290 |
|
||
§ 7 .4 . |
Понятие о кажущемся ускорении и кажущейся ско |
|
||||||
|
|
рости...................................................................... |
|
|
|
|
293 |
|
§ |
7 .5 . |
Маятниковые акселерометры.......................... |
|
301 |
|
|||
|
|
Г л а в а |
УШ. |
Интеграторы ускорений |
|
|
||
§ |
8 .1 . |
Интегрирующий маятниковый акселерометр |
306 |
|
||||
§ |
8 .2 . |
Гидродинамический |
интегрирующий акселером етр... |
313 |
||||
§ |
8 .3 . |
Электролитический |
интегратор линейных ускорений |
315 |
||||
§ |
8 .4 . |
Гироскопический интегратор линейных ускорений.. |
321 |
|||||
§ |
8 .5 . |
Электромеханические и электронные интегрирующие |
|
|||||
|
|
устройства........................................................... |
|
|
|
334 |
|
|
§ |
8 .6 . |
Проверки иэмерителей и интеграторов ускорений.. |
338 |
|||||
|
Г л а в а |
IX. |
Особенности работы |
и эксплуатации |
|
|||
|
|
приборов |
системы управления и меры |
|
|
|||
|
|
|
обеспечения их надежности |
|
|
|||
§ 9 .1 . |
Условия работы приборов систем управления. Тре |
|
||||||
|
|
бования, предъявляемые к ним.................... |
|
341 |
|
|||
§ |
9 .2 . |
Понятие |
о надежности. Меры повышения надежности |
345 |
||||
|
|
приборов |
при их проектировании |
и эксплуатации.. |
||||
Литература.......................................................................... |
|
|
|
|
355 |
|
||