ПРИНЦИП ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТИРНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ВИБРАЦИОННЫХ ГИРОСКОПОВ
Аннотация
В статье рассматривается новый принцип определения ориентирных направлений на основе вибрационных гироскопов, позволяющий повысить точность и быстродействие определения ориентирных направлений для различных устройств военного и гражданского назначения, сохраняющих свои колебания в одной плоскости при повороте. Излагаются принципы работы одноосного вибрационного микрогироскопа, приведена математическая модель одномассового устройства, описаны различные режимы его работы, указаны соотношения, связывающие подлежащую измерению величину (угол поворота или соответствующую проекцию угловой скорости) с обобщёнными координатами чувствительной массы. Подробно рассмотрены различные режимы функционирования прибора: один режим вынужденных колебаний (для измерения угловой скорости) и два режима собственных колебаний (для измерения угла поворота и угловой скорости). Предложена методика для идентификации параметров неравножёсткости подвеса чувствительной массы. Представлен анализ режимов работы пьезоэлектрического вибрационного гироскопа. Выявлены закономерности, связывающие характеристики пьезоэлектрического вибрационного гироскопа с его конструктивными параметрами. Рассмотрено влияние остаточного газа на демпфирование колебаний резонаторов вибрационных гироскопов, а также свойства различных геттерных материалов и вопросы их применения для поддержания высокого вакуума в этих приборах. В вибрационных гироскопах должно поддерживаться высокое разрежение внутри корпуса прибора (в частности, в микромеханических гироскопах, где массогабаритные характеристики малы, а зазоры составляют единицы микрометров). Ввиду малого объема корпуса и развитой поверхности внутренней структуры микромеханических гироскопов представляется необходимым применение геттера и обеспечение в них высокого вакуума. Рекомендовано применение нераспыляемых геттеров, использующих смеси циркония, титана, редкоземельных металлов и сплавы на их основе. Нераспыляемые геттеры имеют большую удельную сорбционную емкость и могут быть регенерированы после насыщения путем нагревания. При конструировании гироскопов целесообразно изолировать геттер от вакуумного объема прибора до завершения процессов обезгаживания, а также избегать применения материалов, которые могут выделять углеводороды.
Ключевые слова
вибрационный гироскоп, магнитный поток, гиростабилизатор, гиромотор, динамика перемещения, динамические характеристики поплавок, пьезоэлектрические гироскопы, Vibrating gyro
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Матвеев В. А.Гироскопические стабилизаторы на динамически настраиваемых вибрационных гироскопах / В. А. Матвеев, В. П. Подчезерцев, В. В. Фатеев. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. - 176 с.
Анучин О. Н. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных обьектов / О. Н. Анучин, Г. И. Емельянцев; под общ. ред. В. Г. Пешехонова. - СПб.: Изд-во ЦНИИ «Электроприбор», 2003. - 390 с.
Джашитов В. Э. Датчики, приборы и системы авиакосмического и морского приборостроения в условиях тепловых воздействий / В. Э. Джашитов, В. М. Панкратов; под общ. ред. акад. РАН В. Г. Пешехонова. - СПб.: Изд-во ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2005. - 404 с.
Фатеев В. В. Поведение роторного вибрационного гироскопа для вращающегося носителя при наличии угловых колебаний / В. В. Фатеев, А. В. Кулешов, Н. А. Носов // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия: Приборостроение. - 2002. - № 3. - С. 119-134.
Биндер Я. И. Аналитическое компасирование в инклинометрии скважин малого диаметра / Я. И. Биндер // Гироскопия и навигация. - 2003. - № 2 (41). - С. 38-46.
Большаков A. A. Математическое моделирование работы интегрированных бесплатформенных систем ориентации и навигации локального назначения: автореф. дис.… канд. техн. наук / A. A. Большаков. - Саратов, 2004. - 21 с.
PatentUS 4 951 508 (1990). Vibratory rotation sensor / E. J. Loper, D. D. Lynch.
Джашитов В. Э. Математические модели теплового дрейфа гироскопических датчиков инерциальных систем / В. Э. Джашитов, В. М. Панкратов; под общ. ред. акад. РАН В. Г. Пешехонова. - СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2001. - 150 с.
Loper E. J. Projected performance of smaller hemispherical resonator gyros / E. J. Loper, D. D. Lynch, M. Stevenson // PLANS’86-Position Location and Navigation Symposium. - 1986. - Pp. 61-64.
Бесекерский В. А. Теория систем автоматического управления / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов. - СПб.: Профессия, 2003. - 752 с.
Об авторах
Баженов Николай Георгиевич - кандидат технических наук, доцент
Казанский Государственный Энергетический УниверситетФилина Ольга Алексеевна - старший преподаватель
Казанский Государственный Энергетический УниверситетЕрмакова Екатерина Юрьевна - аспирант
Казанский Государственный Энергетический Университет
