АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Обзор литературных источников 8
1.2 Область применения гироскопов 8
1.3 Классификация гироскопов 10
1.4 Принцип работы трехосного индикаторного-силового ГС 15
1.5 Уравнения движения трехосного индикаторно-силового ГС 17
Выводы по главе один 29
2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Выбор корректирующего контура 30
2.2 Моделирование каналов стабилизации 33
Выводы по главе два 41
3 РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ГИРОСТАБИЛИЗАТОРА
3.1 Расчет гиродвигателя 42
3.2 Расчет трехстепенного поплавкового гироскопа 53
Выводы по главе три 67
4 КОНСТРУКЦИЯ ТРЕХОСНОГО ГИРОСТАБИЛИЗАТОРА 69
Выводы по главе четыре 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 74
С развитием современной ракетной, авиационной, кораблестроительной техники, человечество потерпело огромные успехи в создании ракет, самолетов. Эти успехи обусловлены достижениями в двигателестроении и автоматизации процессов управления летательными аппаратами.
Вместе со значительным ростом скорости, маневренности летательных аппаратов возросли и требования к точности и качеству, которые определяют эффективность действия самолетов и других летательных аппаратов.
Основные задачи управления ЛА решают с помощью гироприборов и систем. Гиросистемы решают задачи стабилизации, ориентации, навигации и управляют рядом бортовых систем. В это время бортовые системы обладают огромным весом и моментом инерции. Кроме того, при колебаниях гироскопическая стабилизация подвергается значительным нагрузкам. Большая точность стабилизации бортовых систем в пространстве и условия, в которых приходится работать гироскопическим системам, привели к созданию гироскопических стабилизаторов (в дальнейшем ГС).
Стабилизация заключается в определении угловых параметров платформы с приборами, установленными на ней. Определение углового положения может осуществляться различными приборами. Лазерные или электромеханические датчики угловых ускорений и скоростей, и, в большинстве своем, используют гироскопы.
В соответствии с числом степеней свободы платформы делят на одноосные, двухосные и трехосные. Трехосные ГС называют гиростабилизированными платформами.
В данной работе будет рассмотрен принцип работы трехосного гиростабилизатора индикаторно-силового типа и чувствительного элемента - поплавкого-интегрирующего гироскопа. В таких ГС, в основном, двигатель осуществляет стабилизацию.
Целью работы является проектирование гироскопического устройства для стабилизации и определения угловых отклонений летательного аппарата.
Решаемы задачи:
1) выбор кинематической схемы;
2) уравнения движения ТГС;
3) анализ влияния перекрестных связей на работу ТГС;
4) выбор корректирующего контура;
5) моделирование каналов стабилизации;
6) расчет гиродвигателя;
7) расчет трехстепенного поплавкового гироскопа;
8) конструкция гиродвигателя;
9) конструкция трехстепенного гироскопа;
10) конструкция ТГС.
В выпускной квалификационной работе спроектировано гироскопическое устройство для стабилизации и определения угловых отклонений летательного аппарата.
Рассмотрены различные типы гироскопов, их достоинства и недостатки. Рассмотрены гироскопы, изготавливающиеся отечественными предприятиями и зарубежными компаниями. Указана их точность и принципы работы.
Изучен принцип действия трехосного индикаторно-силового
гиростабилизатора, выведены уравнения и рассмотрено влияние линейных и нелинейных перекрестных связей на уходы гироскопа.
Рассмотрено движение гиростабилизатора. Подобраны корректирующие контуры. При введении корректирующих звеньев в цепи стабилизации, система стала обладать требуемыми статическими и динамическими свойствами. Время переходного процесса составило 0.2 с.
При разработке гиродвигателя были предъявлены требования к конструкции, рассмотрены варианты исполнения, достоинства и их недостатки. Выбор конструкции пал на синхронный гистерезисный двигатель. Руководствуясь техническим заданием, был осуществлен конструктивный расчет, выбор материалов, опор. Произведен расчет гиродвигателя и его составляющих.
Удалось достичь следующих параметров двигателя:
Скорость вращения ротора п1 = 2,4* 104£^, диаметр маховика D=4,5 см, кинетический момент Н = 980,2 кгсм2/с, аэродинамический момент сопротивления МАД = 0,089 Н-см.
Аэродинамическая опора:
- осевая несущая способность N = 7,2 Н;
- осевая жесткость Ca = 1,2 Н/мкм;
- радиальная жесткость Cr = 0,69 Н/мкм;
- момент сопротивления Мп = 13,2 Н-мм.
Выполнен расчет трехстепенного поплавкого-интегрирующего гироскопа и рассчитаны погрешности:
Средняя плотность поплавка рср =2,021 г/см3, крутизна выходного сигнала: к ду = 17,35 В/рад, вредные моменты МТду = 1,79 • 10“4 Н-м, МТду = 3,42 -10“4 Н-м, Мтр = 4,82 • 10 ”5 Н-м, М^ = 5,87 Л0“9 Н-м, скорость дрейфа шдр = 1,024* 10-зГрад.
Разработанный гироскоп соответствует ТЗ, а именно углы прокачки и скорость дрейфа не более 2 град/час (удалось достичь 1,024* 10-3 град/час).
Разработаны агрегаты и элементы трехосного гироскопического стабилизатора, составлена конструкторская документация, а именно сборочные чертежи.
