Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт- Петербургский государственный университет

аэрокосмического приборостроения

Отчёт проверил ___________________ _____________

(Фамилия И.О.) (подпись, дата)

Оценка: __________

ОТЧЁТ

О Лабораторной работе

по курсу «Компьютерные системы автоматизации в проектировании и производстве»

Гиростабилизатор

Отчёт выполнили Стрижак И. С.

Иргалин Р. А.

Санкт-Петербург

2011

1. Определение гиростабилизатора.

Силовые гиростабилизаторы (гирорамы) — электромеханические устройства, содержащие, кроме гироскопов, специальные двигатели для преодоления воздействия на стабилизируемый объект внешних возмущающих моментов.

2. Область применения и назначение гиростабилизатора.

Назначение гироскопического стабилизатора - осуществлять угловую стабилизацию различных устройств (приборных платформ инерциальных систем, радиолокационных антенн и т.д.).

Гироскопические стабилизаторы используются во многих современных гироскопических и навигационных системах. Применяются на кораблях, летательных аппаратах и др. объектах для стабилизации отдельных приборов и устройств. Кроме того, по принципу силовой гироскопической стабилизации работают некоторые типы гироскопов направления, гировертикалей и комбинированных устройств, называемых гироазимутгоризонтами. Силовые гиростабилизаторы в зависимости от числа гироскопов в раме могут быть одно- и двухгироскопными, а по числу осей стабилизации — одно-, двух- и трёхосными. В силовом гиростабилизаторе гироскоп осуществляет стабилизацию лишь в первый момент; в дальнейшем её обеспечивает стабилизирующий двигатель, что позволяет стабилизировать значительные массы при сравнительно небольшом весе и габаритах самого гироскопа. На практике применяют также двухгироскопные гиростабилизаторы, обладающие рядом преимуществ по сравнению с одногироскопными.

3. Принцип действия силового одноосного гироскопического стабилизатора.

Одноосный гироскопический стабилизатор. Рис.1

Рассмотрим принцип действия силового одноосного гироскопического стабилизатора (гиростабилизатора), являющегося элементом многоосных.

Кинематическая схема одноосного гиростабилизатора представлена на рис.1. Основными элементами стабилизатора являются гироскоп в кардановом подвесе и двигатель стабилизации. Для управления двигателем стабилизации на оси вращения внутреннего кольца устанавливается датчик, регистрирующий угол поворота β кожуха по отношению к внешнему кольцу. Напряжение, снимаемое с датчика, подается на вход усилителя и затем на обмотки двигателя стабилизации. Двигатель стабилизации связан с внешним кольцом гироскопа через редуктор. На оси вращения двигателя устанавливается зубчатое колесо, а на оси внешнего кольца - зубчатый сектор. Внешнее кольцо гироскопа составляет единое целое со стабилизируемым телом, либо имеет с ним общую ось.

Таким образом, через редуктор момент двигателя стабилизации прикладывается к внешнему кольцу и, следовательно, к телу. Момент, развиваемый двигателем, определяется напряжением, зависящим от угла β поворота кожуха относительно внешнего кольца.

Поясним принцип работы гиростабилизатора в рамках прецессионной теории. Пусть при кольца карданова подвеса взаимно ортогональны ().Предположим, что к гироскопу приложен внешний возмущающий момент , постоянный по величине и направленный по оси внешнего кольца.

По правилу Резаля вектор собственного кинетического момента, ориентированный по оси собственного вращения ротора, стремится совместиться с вектором . Кожух гироскопа качнет поворачиваться вокруг своей оси, угол - увеличиваться. Напряжение на выходе датчика угла через усилитель поступает на двигатель стабилизации, который развивает момент МDB по оси внешнего кольца.

Управление двигателем выбирается так, чтобы момент МDB был противоположен по направлению моменту .

Прецессия кожуха и рост угла будут продолжаться до тех пор, пока суммарный момент + не обратится в нуль. При этом вращения гироскопа относительно оси внешнего кольца не происходит, если возмущающие моменты, приложенные к кожуху относительно его оси, пренебрежимо малы. Тем самым стабилизация внешнего кольца сохраняется сколь угодно долго, если только двигатель стабилизации сможет развить момент, способный уравновесить дестабилизирующий момент. В противном случае ось ротора в результате прецессии может совместиться с осью внешнего кольца и стабилизация прекратится.