Инерциальная система стабилизации

Трехосные, или пространственные, гиростабилизаторы служат для стабилизации и управления платформой гиростабилизатора с установленными на ней различными устройствами вокруг трех осей стабилизации (рис. XX.1) Хо, /о связанных с платформой. Платформа трехосного гиростабилизатора имеет три степени свободы вращения относительно корпуса самолета и, следовательно, в отличие от двухосных гиростабилизаторов и гироскопов в кардановом подвесе, стабилизирующих какой-либо объект в заданной плоскости, осуществляет стабилизацию и управление движением платформы в пространстве трехосные гиростабилизаторы являются пространственными гиростабилизаторами. Применяются гиростабилизаторы, основанные на принципе силовой и индикаторно-силовой гироскопической стабилизации. С использованием трехосных гиростабилизаторов строят центральные пилотажные датчики курса и направления вертикали, головки самонаведения ракет, инерциальные системы навигации и др. В последнем случае гироскопическими чувствительными элементами платформы обычно служат поплавковые гироскопы, взвешенные в жидкости. [c.475]

В том случае, когда желательна стабилизация спутника относительно инерциальной системы, а вес его ограничен, часто вместо автономной системы управления используется стабилизация за счет собственного вращения спутника. При этом, если кинетическая энергия вращения спутника мала по сравнению с воздействием внешних сил, то возможно движение либрационного вида, т. е. колебание спутника около некоторого среднего положения в системе координат, связанной с каким-либо подвижным направлением, например радиус-вектором орбиты. Такое движение обусловливается ориентирующим действием моментов внешних сил. [c.101]

Выполненный краткий анализ позволяет сделать вывод о том,, что пассивная система стабилизации вращением является нейтрально устойчивой. Любое возмущение вызывает нутационные колебания КА, а постоянно действующие возмущающие моменты приводят к систематическим уходам его главной оси относительна инерциального пространства. [c.209]

Для ИСЗ с ЖРД предпочтительной является трехосная стабилизация. В состав ИСЗ часто входит инерциальная система отсчета, которую можно использовать и при выведении. При трехосной стабилизации можно значительно раньше, чем при стабилизации вращением, развернуть антенны и солнечные батареи. [c.19]

В качестве системы гироскопической стабилизации рассматривается система автоматического регулирования, обеспечивающая на движущемся объекте (корабле, ракете и т. д.) сохранение определенной угловой ориентации некоторого тела относительно системы координат, оси которой определенным образом ориентированы в пространстве. Назовем эту систему координат опорной, или неподвижной. В зависимости от конкретной задачи это может быть, например, инерциальная система координат или система, оси которой направлены по сторонам света и по вертикали места, где находится движущийся объект. [c.9]

Принципиально возможна идеальная стабилизация платформы в инерциальном пространстве. Для этого необходим идеальный подвес платформы без трения в опорах, с осями, неизменно проходящими через центр тяжести платформы. В этом случае платформа инвариантна к движению корабля, самолета или другого объекта, на котором она установлена, и сохраняет неизменное положение в инерциальном пространстве без каких-либо затрат энергии, в частности без использования энергии стабилизирующих двигателей. Этим системы стабилизации принципиально отличаются от таких систем пространственного регулирования, как следящие системы воспроизведения угла, например системы сопровождения цели. [c.11]

Вторая составляюш,ая ошибки, обусловленная обкаткой двигателя и связанных с ним редуктора и других враш,аюш,ихся частей, т. е. ошибка от обкатки [3, 38], возникает вследствие того, что при наличии редуктора ротор двигателя должен враш,аться с ускорениями, пропорциональными ускорениям качки, а это создает в системе стабилизации инерционные нагрузки и нагрузку из-за вязкого трения между статором и ротором двигателя. Указанная нагрузка из-за вязкого трения остается и в безредукторной системе, где ротор непосредственно связан с платформой и вместе с ней остается неподвижным в инерциальном пространстве. В этом случае инерционная нагрузка от обкатки двигателя отсутствует. [c.13]

Выполненный расчет может потребовать уточнений здесь сохраняют силу замечания, сделанные в 5.12. В частности, может оказаться необходимым учет взаимосвязей между осями подвеса платформы. Кроме двух видов взаимосвязей, указанных в 5.11, в стабилизаторе на поплавковых гироскопах может оказаться суш,ественной взаимосвязь систем стабилизации по каждой из осей через датчики угла прецессии. При отклонении платформы от заданного положения на угол а (см. рис. 8.1 и 8.2) относительно оси Оу сигнал ошибки снимается с датчика угла прецессии, ось которого направлена по оси Ох. При этом должен измеряться угол прецессии относительно инерциального пространства. В действительности же датчик измеряет угол между поплавком и корпусом гироскопа. Корпус жестко связан с платформой, поэтому измеренный угол будет отличаться от р на величину ошибки стабилизации платформы по оси Ох. Таким образом, система стабилизации по оси Оу получает ложный сигнал по ошибке вокруг оси Ох эта перекрестная связь осей может стать особенно заметной при малых углах прецессии. Последнее часто характерно для стабилизатора на поплавковых гироскопах. Взаимосвязь осей ЭТОГО вида рассмотрена, например, в [13]. [c.282]

В процессе полета на аппарат действуют различные возмущения, поэтому его главная ось будет с течением времени уходить от первоначально заданного направления. В связи с этим на аппарате, стабилизированном вращением должна быть предусмотрена система угловой стабилизации. При управлении ставится задача сознательного изменения углового положения главной оси в инерциальном пространстве. Как при стабилизации, так и при управлении возникает потребность в создании таких моментов, которые вызвали бы прецессию аппарата в требуемом направлении. [c.132]

К искусственным спутникам, предназначенным для астрономических, радиофизических и других научных исследований, предъявляют особенно жесткие требования по точности стабилизации углового положения относительно неподвижной (или орбитальной) системы координат. Например, антенна такого спутника должна быть очень точно направлена на источник радиоизлучения, направление на который практически не изменяется в неподвижном (инерциальном) пространстве. [c.4]

В последнее время в связи с потребностями развития космической техники и космических полетов, тенденцией увеличения размеров орбитальных систем и уменьшения их жесткости и рядом других факторов, в частности, с повышенными требованиями к точности ориентации составных космических аппаратов относительно инерциальной или орбитальной системы координат, стали весьма актуальными проблемы нелинейной динамики, устойчивости и стабилизации составных космических систем с учетом упругости и деформируемости их отдельных конструкций. Такими конструкциями являются, например, выдвижные штанги, упругие стержни передающих антенн, упругие пластины панелей солнечных батарей, антенны, упругие кольца радиоантенн, гибкие тросы, упругие топливные баки с жидким наполнителем и т. п. Обширная библиография приведена в работах [c.402]

Трехосные Г. (сх. г) служат для угловой стабилизации различных устр. в пространстве. Трехосные Г. применяют в качестве чувствительных устр. автопилотов курса, крена летательных аппаратов, в системах инерциальной навигации и для стабилизации антенн головок самонаведения. Платформа 22 имеет три степени свободы. На платформе расположены три гиромотора 17, 18 и 19. При повороте рамок гиромоторов включаются разгрузочные приводы 20, 21, 23, при этом платформа сохраняет устойчивое первоначально заданное положение в пространстве, не зависимое от поворотов аппарата, иа котором установлен Г. [c.79]

Сам кран представляет собой металлическую конструкцию из сварных стальных труб массой 9... 13 т. Он рассчитан на прием самолетов массой до 13 600 кг. Подсистема стабилизации обеспечивает во время стыковки работу крана при бортовой качке 15° и килевой качке 7°. Стрела крана совершает движение по эллиптическому контуру, а инерциальные датчики стабилизируют головку крана в пространстве. Управление головкой осуществляется с помощью гидравлической системы. Головка крана включает в себя захватывающее подъемное устройство и связанный с ним карданов подвес, систему определения положения захватывающего подъемного устройства и фиксирующие упоры (рис. 4.22). Головка крана системы Скай Хук имеет штангу, по которой перемещается подвижная ее часть с фиксирующими упорами. На конце штанги имеется приемная воронка с захватывающим устройством. [c.294]

Для уравнений движения характерно следующее. Во-первых, в кинематических уравнениях должна быть учтена скорость вращения системы координат, связанной с МПЗ относительно инерциального пространства, вследствие того, что угловые скорости движения КА относительно МПЗ сравнительно малы (в основном режиме работы). Во-вторых, при желании получить достаточно надежные результаты при решении задачи необходимо пользоваться точными выражениями МПЗ (в форме разложений Гаусса). Это обусловлено тем, что собственные частоты систем стабилизации сравнимы с частотами высших гармоник разложения Гаусса, что приводит к параметрическому резонансу и к сильному влиянию этих гармоник на погрешность стабили- [c.132]

Типичный скоростной гироскоп может иметь характеристическую функцию с частотой свободных колебаний около гц ж коэффициентом демпфирования, приблизительно равным 0,5 критического. Скоростные гироскопы часто применяются для стабилизации систем управления снарядами, но обычно не используются в системах инерциального управления. В интегрирующих гироскопах упругое сопротивление бывает незначительным, и передаточная функция становится равной [c.654]

Инерциальная система стабилизации. Пассивную систему стабилизации для небольших спутников предложил Камм [39]. Он рекомендовал использовать второе тело (инерционную массу), собственная частота колебаний которого в гравитационном поле отличается от собственной частоты основного тела это позволит максимизировать относительное движение спутника и демпфируюш,ей инерционной массы. Камм предлагал установить на спутнике штангу горизонтально, в неустойчивом положении, и использовать [c.197]

Стабилизация вращением, с одной стороны, позволяет существенно сократить аппаратурный состав систем ориентации, а с другой — накладывает на некоторые его элементы специфические требования. Так, полное управление орбитой КА, стабилизированного вращением, возможно только при наличии двух реактивных сопел, что позволяет широко использовать дублирование исполнительных органов системы ориентации. И наоборот, для оценки углового отклонения главной оси в инерциальной системе координат обычные трехстепенные гироскопы в кардановом подвесе нуждаются в дополнительной рамке. [c.251]

Магнитная система демпфирования. Для демпфирования угловых колебаний спутника необходимо выбрать некоторое опорное положение, относительно которого следует измерять колебания. В качестве таких опорных положений можно выбрать направления в инерциальном пространстве, как это предлагалось в двух предыдущих типах систем стабилизации. Для этой цели можно использовать также магнитное поле, если магнит системы стабилизации поместить в вязкую среду. Достаточно мощный магнит способен с большой точностью сохранять заданное положение в магнитном поле, что позволяет демпфировать колебания спутника относительно магнита. Задача в этом случае заключается в выборе такого направления в магнитном поле, которое бы не совпадало с желаемой ориентацией спутника тогда вариации магнитного поля можно отнести к возмущениям, действующим на спутник со стороны окружающей среды. Следует учесть, что существует определенное соотношение между допустимой величиной возмущения и требуемой степенью демпфирования. Системы такого типа были созданы фирмами Локхид и Дженерал Электрик и испытывались в полете. Аналитические методы синтеза, использованные фирмой Дженерал Электрик , а также результаты летных испытаний системы изложены в работах [7, 43, 50, 53]. Авторы этих работ применили номограмму Делпа [16], расширив ее для учета параметров магнитных систем демпфирования (рис. 16 и 17). Демпфирующее устройство, в котором вместо вязкой среды используются вихревые токи, описано в работах [50, 83]. [c.205]

Стабилизация вращением является, несомненно, наиболее часто применяемым методом пассивной стабилизации спутников. Например, на спутниках серий Пионер и Эксплорер использовались системы пассивной стабилизации вращением. Метод обеспечивает стабилизацию движения относительно двух осей инерциальной системы координат, является весьма простым и надежным, а при большой угловой скорости вращения может успешно противодействовать влиянию возмущений. В некоторых случаях вращение спутника можно использовать для улучшения условий работы полезной нагрузки. Например, вращение спутника Тайрос использовалось для обзора поверхности Земли при фотосъемках ее поверхности. Кроме того, центростремительное ускорение, которое испытывают периферийные части вращающегося космического аппарата, создает искусственную силу тяжести, необходимую для пилотируемых космических кораблей прежде всего, а также полезную с точки зрения конвективного охлаждения, регулирования уровня жидкостей на спутнике и обеспечения выполнения других, менее известных технических требований. [c.217]

Немецкий изобретатель И. Бойков с 1928 по 1933 г. также вел разработку инерциальной системы навигации для кораблей и самолетов. Примечательно, что она закончилась обширным патентом Измерителя пути , в котором описывалась система, в основных своих чертах совпадавшая с предложением Коф-мана и Левенталя. Отличия состояли в том, что для стабилизации площадки с акселерометрами предлагались двухстепенные гироскопы с поплавковым подвесом, а для измерения и интегрирования горизонтальных ускорений объекта — двойной роторный акселерометр. В последнем момент сил относительно оси маятника, обусловленных измеряемым ускорением, автоматически, с помощью асинхронного электродвигателя, уравновешивался моментом сил, приводивших в движение маховик. Благодаря этому угловое ускорение маховика оказывалось пропорциональным измеренному линейному ускорению объекта, и прибор позволял дважды йнтегрировать по времени ускорение объекта, выдавая показания, пропорциональные пути последнего в виде угла поворота маховика. Азимутальный гироскоп йвтор предполагал периодически корректировать от гирокомпаса. [c.182]

Трёхосные Г. (сх. г) служат для угловой стабилизации различных устр. в пространстве. Трехосные Г. применяют в качестве чувствительных устр. автопилотов курса, крена летательных аппаратов, в системах инерциальной навигации и для стабилизации антенн головок самонаведения. Платформа 22 имеет три степени свободы. На платформе расположены три Тиромотора [c.64]

Пассивная система ориентации и стабилизации — это система, которая не требует на борту КА источника энергии для своей работы. Для создания управляющих моментов она использует физические свойства средьд, окружающей КА (гравитационное или магнитное поле, солнечное давление, аэродинамическое сопротивление), или свойство свободно вращающегося твердого тела сохранять неподвижной в инерциальном пространстве ось вращения. В пассивных системах не только ориентация, но и стабилизация КА, например демпфирование собственных колебаний, достигается без использования активных управляющих устройств. [c.6]

Устройство для автономной стабилизации в пространстве измерительных осей акселерометров и реализации необходимого расположения осей с датчиками углов О, гр, Ф в большинстве случаев представляет собой трехосный гиростабилизатор со стабилизированой в пространстве платформой. Ее стабилизационные свойства основаны на использовании инерционных свойств вращающегося твердого тела (или системы тел) сохранять стабильным в пространстве положение своей оси вращения (в частности гироскопы). О гироскопе как физическом теле дает представление известный всем вращающийся волчок. Вращающаяся масса волчка, заключенная в кожух, имеющий цапфы на кожухе перпендикулярно оси вращения волчка (вектору кинетического момента), представляет собой двухстепенный гироблок (ГБ). Установленные на платформе, охваченной карда-новым подвесом, три гироблока с взаимно перпендикулярными осями прецессии (подвеса) гироскопов (и соответственно взаимно перпендикулярными осями стабилизации) стабилизируют платформу в пространстве. Система управления с автономной гироскопической пространственной ориентацией платформ для чувствительных элементов системы наведения получила название инерциальной (рис. 6). [c.32]

Программы управления движением центра масс ракеты могут быть выражены и в кажущихся параметрах. Это обстоятельство упрощает алгоритмы снстемы стабилизации, так как в данном случае не требуется определять действительные параметры движения ракеты путем решения основного уравнения инерциальной навигации и сигналы обратной связи в соответствующих каналах стабилизации могут формироваться непосредственно по показаниям инерциальных измерителей - ньютонометров и импульсометров. В частности, программы управления могут быть заданы в виде программ изменения кажущейся скорости ракеты в проекциях на оси связанной системы координат. В этом случае полный состав управляющих связей выражается следующими программами управления (см. [9]) [c.268]

Исполнительные органы системы управления снарядом осуществляют стабилизацию положения снаряда или удержание заданного направления вектора тяги. Здесь не имеет существенного значения, используется ли радиоуправление или инерциальная навигация. Она может быть выполнена многими способами. На немецкой ракете У-2 применялись аэродинамические рули в воздушном потоке, а также газовые рули в выхлопной струе ракетного двигателя. 1У1огут применяться также управляющие струи, тяга которых перпендикулярна к направлению тяги основного двигателя. Если возмущающие моменты очень малы, какими они могут быть в космическом полете, требуемые управляющие моменты тоже являются малыми и могут быть получены от движущихся масс или даже от давления солнечной радиации. Обычными органами управления, применяемыми на активном участке полета, являются камеры сгорания ракетного двигателя, установленные на шарнирном подвесе. На рис. 22.11 представлена схема канала управления углом рыскания для снаряда, использующего эти органы управления. Конту- [c.664]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...