Исследование характеристик малогабаритной гировертикали мгв-1 исследование характеристик курсовой системы «гребень» для студентов V курса




страница1/5
Дата26.07.2016
Размер0.6 Mb.
  1   2   3   4   5


МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ




В.М. Попов


АВИАЦИОННОЕ ПРИБОРНОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

Пособие к лабораторным работам


ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МАЛОГАБАРИТНОЙ

ГИРОВЕРТИКАЛИ МГВ-1
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КУРСОВОЙ СИСТЕМЫ «ГРЕБЕНЬ»
для студентов V курса

специальности 160903

всех форм обучения

Иркутск - 2007
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ»

Кафедра авиационных электросистем

и пилотажно-навигационных комплексов




В.М. Попов

АВИАЦИОННОЕ ПРИБОРНОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

Пособие к лабораторным работам


ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МАЛОГАБАРИТНОЙ

ГИРОВЕРТИКАЛИ МГВ-1
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК КУРСОВОЙ СИСТЕМЫ «ГРЕБЕНЬ»


для студентов V курса

специальности 160903

всех форм обучения


Иркутск - 2007
Лабораторная работа №1
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МАЛОГАБАРИТНОЙ

ГИРОВЕРТИКАЛИ МГВ-1
Целью лабораторной работы является изучение принципа работы, особенностей конструкции, характерных отказов малогабаритной гироверти-кали МГВ-1, а также экспериментальное исследование ее основных характеристик.
1. Назначение и устройство малогабаритной гировертикали МГВ-1
1.1. Назначение и условия эксплуатации МГВ-1
Малогабаритная гировертикаль типа МГВ-1 предназначена для определения пространственного положения воздушного судна относительного горизонта и является центральным датчиком углов крена и тангажа воздушного судна.

Условия эксплуатации:

- температурный интервал работы от -60 до +60°С;

- высотность – до 5 мм рт. ст.;

- скорость полёта – до 3 М;

- виброустойчивость на собственной амортизации А-2 обеспечивается в диапазоне частот от 5 до 300 Гц при амплитуде 0.5 мм – для частот 5÷10 и 26÷50 Гц, при амплитуде 0.3 мм – для частот 51÷300 Гц.


1.2. Основные технические характеристики МГВ-1
1. Питание гировертикали производится от источников:

- переменного тока напряжением 36±2,5В, частотой 400±8Гц, потребляемый переменный ток в каждой фазе – не более 0.8 А;

- постоянного тока напряжением 27±2,7В, потребляемый постоянный ток на более 0,6 А.

2. Время готовности - не более 4 минут в нормальных климатических условиях и не более 5минут в диапазоне температур от -60 до +60°С.

3. Гарантийный срок службы – 1000 часов на протяжении 5.5 лет, из них не менее 3-х лет непосредственной эксплуатации.

4. Среднее время наработки на отказ (расчётное) – не менее 600 часов.

5. Диапазон углов работы (при ориентации продольной оси прибора вдоль продольной оси воздушного судна):

- по крену ±180°,

- по тангажу ±60°

6. Погрешность выдерживания вертикали на неподвижном основании ±5, на качающемся основании ±15, в полёте – σ = 30` (σ- среднее квадратичное значение).

7. Скорость накопления погрешностей во время виражей и разворотов со скоростями более 0.3 град/с – не более 0.4 град/мин. При этом поперечная коррекция должна отключаться с помощью выключателей типа ВК-53 РБ, ВК-90 или других.

8. Скорость прецессии от маятниковой коррекции в нормальных климатических условиях от 0.7 до 2 град/мин , в диапазоне температур -60 до +60°С - от 0.6 до 3.3 град/мин.

9. Съем сигналов угла крена и тангажа производится с синусно-косинусных трансформаторов СКТ-265Д класс точности 0.2 (крен) и СКТ -232Д класс точности 0.2 (тангаж), а также с линейных потенциометрических датчиков, имеющих разрешающую способность от 6 до 15` .

10. Погрешность линейной характеристики потенциометрических датчиков не более ±1° .

11. Рекомендуемое число приёмников – 3 - 4 с СКТ-232Д и 5÷6 с СКТ-265Д.

12. Каждый потенциометрический датчик работает на одного потребителя.

13. Скорость прецессии от дистанционного завала – не менее 4 град/мин.

14. Масса без амортизации – не более 4.8 кг.

15. Масса собственной амортизации – не более 0.8 кг.
1.3. Комплект МГВ-1
Малогабаритная гировертикаль имеет три модификации – МГВ-1С, МГВ-1СУ, МГВ-1СК, которые отличаются составом и схемами подключения выходных потенциометрических датчиков. Кроме этого имеется три модификации серии 01 – МГВ-1СУ серия 01, МГВ-1СУ8 серия 01, МГВ-1СК серия 01.

Шифр модификации указан на заводском знаке прибора. Все модификации по специальному согласованию поставляются с собственной амортизацией А-2, А-2В, А-2П или без амортизации.

В комплект гировертикали входят:

- малогабаритная гировертикаль МГВ-1С соответствующей модификации - 1шт.;

- амортизация А-2, А-2П или А-2В (по специальному согласованию) - 1шт.;

- паспорт- 1экз.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации к изделиям не прикладывается, рассылается централизованно согласно разнарядкам потребителей.

Гировертикали серии 01 имеют особенности конструкции по сравнению с гировертикалями других модификаций, которые заключаются в том, что в конструкцию введены индукционные датчики угла в систему силовой стабилизации и электронные устройства усиления сигналов датчиков, в связи с чем изменена релейная схема запуска и арретирования. Соответственно частично изменены внутренние электросоединения.



1.4. Принцип действия малогабаритной гировертикали МГВ-1
Принцип действия малогабаритной гировертикали основан на свойстве двухосного гиростабилизатора удерживать неизменным относительно инерциального пространства направление вертикальной оси платформы. В соответствии с классификацией МГВ-1 является корректируемым двухосным горизонтальным гиростабилизатором силового типа в карданном подвесе, построенным на двух интегрирующих двухстепенных гироскопах.

Кинематическая схема малогабаритной гировертикали представлена на рис. 1.1.





Рис. 1.1. Кинематическая схема малогабаритной гировертикали
На рисунке обозначено:

H1, H2 - кинетические моменты соответственно первого Г1 и второго Г2 гироскопов;

μ, σ – углы прецессии гироскопов;

DУμ, DУσ – датчики углов прецессии гироскопов;

KDx, KDz – коррекционные двигатели по крену и тангажу;

DCx, DCz – двигатели силовой разгрузки по осям X и Z;

DУγ, DУυ – датчики углов крена и тангажа;

ЖМП1, ЖМП2 – жидкостные маятниковые переключатели по тангажу и крену;

XУZ – связанный с ВС трёхгранник;

XпУпZп – связанный с гироплатформой трёхгранник;

хyz - трёхгранник Резаля гироскопа Г1.

Стабилизируемыми элементами являются роторы датчиков углов крена и тангажа.

Стабилизация осуществляется за счёт стабилизирующих свойств гироскопов и системы силовой разгрузки, включающей в себя датчики углов прецессии гироскопов и двигатели силовой разгрузки. Цель стабилизации – компенсировать моменты трения, стремящиеся повернуть ротор датчика угла за статором при манёврах ВС.

Пусть ВС совершает маневр по тангажу. За счёт неидеальности подвеса возникает момент , который прикладывается к гироплатформе. На гироскоп Г2 этот момент не оказывает никакого воздействия, так как его направление совпадает с осью прецессии.

На гироскоп Г1 этот момент передаётся через опоры подвеса гироузла и в соответствии с законом прецессии вызывает появление угловой скорости , направленной по оси у (оси прецессии).

Величина угловой скорости определяется как:



,

где - возмущающий момент, действующий на гироскоп Г1 со стороны гироплатформы.

В первоначальный момент времени момент равен моменту .

Возникновение угловой скорости прецессии обуславливает появление гироскопического момента:



равного по величине и противоположного по направлению возмущающему моменту

В начальный момент времени (т.к. =) этот гироскопический момент и компенсирует возмущающий момент , то есть обеспечивает стабилизацию платформы.

В дальнейшем прецессия гироскопа Г1 с угловой скоростью приводит к возрастанию угла μ. Сигнал, пропорциональный этому углу, подаётся на двигатель силовой разгрузки DCz, который прикладывает разгрузочный момент MDCz, к гироплатформе, причём направление этого момента противоположно возмущающему моменту . Таким образом, на гироплатформу будет действовать разностный момент



= - MDCz.

Так как момент двигателя силовой разгрузки MDCz, будет увеличиваться с ростом угла прецессии μ, то при постоянном возмущающем моменте момент MВzn, прикладываемый к гироскопу, будет уменьшаться. Уменьшение этого момента приводит к уменьшению угловой скорости прецессии , а следовательно, и к уменьшению гироскопического момента МГ1. В произвольный момент времени переходного процесса сумма гироскопического момента Г1 и момента разгрузочного двигателя DCz равна по величине и противоположна по направлению возмущающему моменту :

МГ1 + MDCz = ,

то есть сумма этих моментов и компенсирует возмущающий момент во время переходного режима.

По истечении некоторого времени t1 угол прецессии достигнет такой величины, что пропорциональный ему момент двигателя силовой разгрузки MDCz полностью уравновесит возмущающий момент . Это значит, что разностный момент MВzn, действующий на гироскоп Г1, становится равным нулю. Следовательно, прекратится и прецессия гироскопа, гироскопический момент также станет равным нулю. Гироскоп займёт такое угловое положение μ, при котором момент разгрузочного двигателя уравновешивает возмущающий момент.

После прекращения манёвра по тангажу возмущающий момент снимается с гироплатформы. Но на гироплатформу продолжает действовать момент разгрузочного двигателя MDCz. Этот момент направлен в противоположную сторону от ранее действовавшего возмущающего момента , поэтому действуя на платформу и далее на гироскоп Г1, он вызывает прецессию гироскопа в обратную сторону. При этом гироплатформа под действием момента MDCz поворачиваться не будет, т.к. этому моменту противодействует гироскопический момент МГ1, изменивший своё направление вследствие изменения знака угловой скорости прецессии. Таким образом, во время этого переходного процесса выполняется равенство:

МГ1 = MDCz .

Так как угловая скорость прецессии отрицательна, то угол прецессии μ уменьшается, следовательно уменьшается момент разгрузочного двигателя

MDCz и ему противоположный гироскопический момент МГ1.

По истечении некоторого времени t2 гироскоп займёт исходное положение, т.е. угол прецессии μ станет равным нулю, обнулится и соответствующий ему момент разгрузочного двигателя MDCz . Это означает, что на гироскоп Г1 уже не будут действовать никакие моменты и он остановится, гироскопический момент исчезнет. На этом переходной по стабилизации гироплатформы по тангажу заканчивается, платформа и гироскопы находятся в исходном состоянии.

Стабилизация гироплатформы по крену, вокруг оси Х, осуществляется аналогично. В этом случае рабочим гироскопом является гироскоп Г2, а система силовой разгрузки включает в себя датчик угла прецессии второго гироскопа DУσ и разгрузочный двигатель DCx.

Таким образом осуществляется стабилизация роторов датчиков углов крена и тангажа при маневрах ВС.

Для обеспечения правильного измерения углов крена и тангажа необходимо, чтобы ось Уп гироплатформы постоянно удерживалась по направлению истинной вертикали. Но некорректируемая гировертикаль не может стабилизироваться по направлению истинной вертикали длительное время, так как имеет методические и инструментальные уходы из-за:

- суточного вращения Земли;

- перемещения ВС относительно Земли;

- нескомпенсированного дрейфа гироскопов.

Поэтому гироплатформа корректируется к направлению вертикали и эта коррекция осуществляется за счёт системы жидкостной маятниковой коррекции. В эту систему входят жидкостные маятниковые переключатели по тангажу и крену (ЖМП1 и ЖМП2) и коррекционные двигатели гироскопов KDx и KDz.

Гироскоп под действием момента коррекционного двигателя в соответ-

ствии с законом прецессии прецессирует вокруг оси Хп . Но гироскоп Г2 не имеет степени свободы относительно гироплатформы по оси Хп, поэтому вместе с гироскопом будет прецессировать и вся гироплатформа вокруг оси Х.

Движению платформы будет противодействовать момент сопротивления MВх, который будет компенсироваться системой силовой разгрузки по оси Х, причём работает она так же, как и в режиме стабилизации.

Это движение гироплатформы продолжается до тех пор, пока ось Уп гироплатформы не совпадает с направлением истинной вертикали. Тогда сигнал с ЖМП2 обнуляется, соответственно становится равным нулю момент коррекционного двигателя KDx и прецессия гироплатформы прекращается.
1.5. Устройство и режимы работы МГВ-1
Действие и взаимосвязь основных систем прибора поясняется по структурно-кинематической схеме, изображённой на рис 1.2, и по неполной электрической схеме, изображённой на рис 1.3.



Рис. 1.2. Структурно-кинематическая схема МГВ-1

Гироплатформа МГВ имеет карданный подвес с углом поворота ±60° вокруг оси тангажа и ±180° вокруг оси крена. На гироплатформе находятся

гироскопы Г1 и Г2.

В канал стабилизации относительно измерительной оси Z входят гироскоп Г1, датчик угла П1 на потенциометрах R13, R14 и разгрузочный двигатель М3.

Стабилизация по оси Х, расположенной по продольной оси объекта, осуществляется при помощи гироскопа Г2, датчика угла П2 на потенциометрах R15, R16 и разгрузочного двигателя М4.



Рис. 1.3. Электрическая схема МГВ
Гироскопы Г1 и Г2 содержат роторы в кожухах, которые могут отклоняться вокруг осей прецессии на углы ±5°. Кинетические моменты Н1 и Н2 роторов равны между собой и направлены противоположно.

Углы поворотов гироскопов вокруг осей прецессии ограничены упорами для того, чтобы щётки потенциометров П1 и П2 всегда находились в контакте с потенциометрами R13 ÷ R16.

При возникновении возмущающего момента по оси Z начинается пре-

цессия гироскопа Г1 и возникает гироскопический момент, компенсирующий возмущающий момент.

На щётках П1 появляется управляющий сигнал, он идёт на двигатель М3, который развивает момент нагрузки, обратный возмущающему моменту. При наступлении равенства этих двух моментов гироскоп остановится с отклонением на небольшой угол и дальше не прецессирует, а гироскопический момент становится равным нулю. При этом гироплатформа от возмущающего воздействия момента вокруг оси Z не поворачивается.

Когда снимается возмущающий момент, гироскоп под действием разгрузочного двигателя М3 возвращается в первоначальное положение.

Аналогично происходит разгрузка от возмущающих моментов по оси X. В ней участвуют гироскоп Г2, потенциометр П2, сигнал с которого поступает на двигатель М4.

В приборе предусмотрена система маятниковой коррекции, работающая раздельно по осям крена и тангажа.

В систему коррекции по тангажу входит жидкостный маятниковый датчик Э1. Он заполнен токопроводящей жидкостью, ровно перекрывающей контакты в горизонтальном положении.

При наклоне маятникового датчика Э1 вместе с гироплатформой, на которой он установлен, относительно истинной вертикали вокруг оси Z, в датчике Э1 перераспределяются токи, протекающие через его контакты, так как их перекрытие жидкостью становится неодинаковым. Результирующий сигнал с контактов датчика поступает в моментный датчик DK1 , который представляет собой рамку в магнитном поле. Возникает момент по оси прецессии гироскопа, который вызывает появление углового движения гироплатформы вокруг оси Z в сторону уменьшения наклона, т.е. к горизонтальному положению.

Коррекция относительно оси Х осуществляется аналогично маятниковым датчиком Э2 и моментным датчиком DK2, вызывающим прецессию к вертикали вокруг измерительной оси крена Х.

Так как возмущающие моменты на измерительных осях компенсируются силовой разгрузкой, то они не влияют на прецессию под действием коррекции.

Коррекция по каждому каналу может быть раздельно выключена, что необходимо для уменьшения погрешности прибора при воздействии ускорений.

Система арретирования осуществляет быстрое восстановление платформы в горизонтальное положение в процессе запуска прибора по сигналам от механических маятников У1 и У2. Маятник У1 установлен на гироплатформе, маятник У2 на карданной раме. Оси маятников для повышения их чувствительности располагаются вертикально.

Если, например, гироплатформа в момент зауска имеет завал относительно оси Z, один из контактов, расположенных по обе стороны маятника У1, замыкается. Сигнал с маятника, поступающий на управляющую обмотку двигателя разгрузки М3, выбран так, чтобы он был противоположен по знаку и превышал максимальный сигнал, который можно снять с потенциометра разгрузки П1. Поэтому двигатель развивает момент, заставляющий гироскоп Г1 прецессировать вокруг оси Х до тех пор, пока его движение не будет ограничено одним из упоров.

В момент касания об упор теряется одна степень свободы и под действием момента двигателя М3 гироплатформа, как обычное негироскопическое тело, начинает ускоренно вращаться вокруг оси Z к горизонтальному положению.

Если по инерции платформа перейдёт горизонтальное положение, маятник У1 начинает подавать сигнал обратного знака, гироскоп отбрасывается к другому упору и гироплатформа, изменяет направление своего вращения.

После нескольких колебаний платформа устанавливается в положении, близком к горизонтальному.

Процесс быстрого восстановления по оси Х происходит так же, причём сигнал с маятника У2 попадает на двигатель М4, воздействующий на гироскоп Г2.

В результате действия системы арретирования по обеим осям платформа восстанавливается из любых наклонов в горизонт независимо от положения корпуса прибора, связанного с объектом.

Система арретирования включается от кнопки, устанавливаемой потребителем прибора в удобном для оператора месте. Нажатие кнопки производится через две – три минуты после подачи питания на прибор, т.е. по окончании разгона гироскопов. При нажатии кнопки срабатывает реле К1, которое своим нормально-разомкнутым контактом подключает фазу переменного тока к маятникам У1 и У2.



Система сигнализации о работоспособности контролирует состояние прибора с помощью установленных на осях прецессии гироскопов упоров с электрическими контактами (на схемах не показаны). Когда гироскоп в процессе запуска и арретирования или вследствие возникшей в приборе неисправности касается упора, срабатывает группа из двух реле и выдаёт сигнал, предупреждающий о выходе прибора из работоспособного состояния.

Система дистанционного завала платформы необходима для контроля и отладочных работ в производственных и эксплуатационных условиях.

Для получения нужного завала относительно измерительных осей используются отдельные моменты датчика ДК3 и ДК4 на осях прецессии гироскопов, выполненные так же, как моментные датчики системы маятниковой коррекции.

На датчики завала подаются сигналы из контрольно-проверочной аппаратуры, которые в несколько раз превышают максимальный сигнал от жидкостного маятникового переключателя; возникает момент, которым момент коррекционного двигателя пересиливается, и гироплатформа начинает прецессировать от горизонтального положения в необходимую сторону.

Дистанционная передача сигналов с прибора осуществляется при помощи синусно-косинусных трансформаторов М5, М6 и потенциометров ПDγ и ПDυ щёточных узлов. При этом вырабатываются электрические сигналы соответствующей величины и полярности.


2. Описание лабораторной установки
2.1. Состав и функциональная схема лабораторной установки
Лабораторная установка состоит из исследуемого прибора – малогабаритной гировертикали МГВ-1С, закрепленной в кронштейне КП-9 и контрольно-проверочной аппаратуры - пульта проверки ППБ-86 и пульта приставки ППБ-77. Для наглядной индикации пространственной ориентации гировертикали в качестве визуального выхода используется прибор ПКП-72-4.

Функциональная схема лабораторной установки представлена на рис. 1.4.




Рис. 1.4. Функциональная схема учебно-лабораторного стенда
В МГВ-1С выделены следующие функциональные основные элементы:

- гироплатформа (ГП), на которой размещены потенциометрические датчики (ПД), синусно-косинусные трансформаторы (СКТ), исполнительные устройства (ИУ), в качестве которых используются двигатели стабилизации и моментные устройства, жидкостные датчики Э1 и Э2;

- сервисная электроника, к которой относится: схема управления жидкостно-маятниковой коррекции, схема арреттирования (быстрого приведения в плоскость горизонта), схема стабилизации, схема создания завалов платформы.

В пульте ППБ-86 выделены следующие основные элементы:

- схема дистанционного управления коррекцией (отключения жидкостно-маятниковой коррекции тумблерами В6 и В7);

- схема дистанционного управления арретиром (включение режима производится нажатием на кнопку Кн2);

- схема дистанционного завала платформы (завал по крену – тумблер В4, по тангажу – В5);

- схема контроля напряжений постоянного тока 27В и переменного тока 36В подаваемого на стенд, а также потребляемых токов гироматорами (вольтметры и амперметр на схеме не показаны).

В пульте ППБ-77 выделены следующие основные элементы:

- мостовая измерительная схема по каналу тангажа и крена, для измерения напряжений снимаемых с потенциометрических датчиков, пропорциональных соответственно углу тангажа и крена;

- схема масштабирования (для удобства отображения электрических сигналов крена и тангажа на вольтметрах V1 и V2).

Учебно-лабораторный стенд запитывается двумя видами напряжения: напряжением постоянного тока 27В, и переменным трехфазным напряжением 36В. При этом постоянное напряжение 27В подается на ножки 1 и 2 разъема Ш3 пульта ППБ-86, а напряжение 36В на ножки 3, 4, 5 этого же разъема. Дальнейший развод питания (на МГВ-1С и ПКП-72-4) производится по внутренним коммутационным схемам пультов проверки.

Пульт ППБ77 подсоединяется к ППБ-86 через штатный шеерный разъем Ш4. Подключение проверяемого прибора (МГВ-1С) производится к пульту ППБ-86 через штатные шеерные разъемы Ш2 и Ш1.

  1   2   3   4   5


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница