36976

Призначення та основні технічні характеристики гірокомпаса Круїз

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Прилад ЦП01 є центральним приладом ГК Круїз і складається з гіростабілізованої платформи з ДНГ і акселерометром у кардановому підвісі елементів слідкуючої системи і системи керування ДНГ. Основним ЧЕ розглянутого ГК є динамічно настроюваний гіроскоп ДНГ.1 подана спрощена схема ДНГ.за допомогою внутрішнього карданового підвісу з валом 2 привідного електродвигуна 3 статор якого закріплений у корпусі ДНГ показаному на рисунку пунктирною лінією.

Украинкский

2013-09-23

78.24 KB

2 чел.

Міністерство освіти та науки України

Національний технічний інститут України

«Київський Політехнічний Інститут»

Факультет Авіаційних та Космічних Систем

Кафедра Приладів та Систем Керування Літальними Апаратами

Протокол лабораторної роботи №3

Призначення та основні технічні характеристики гірокомпаса "Круїз"

Виконав

Студент IV курсу

Групи ВЛ-62 ФАКС

Білич Іван Олександрович

Перевірила

Бондаренко Н.

м. Київ 2009 р. 

Лабораторна робота№3

Мета лабораторної роботи - ознайомити студентів з принципом дії, обладнанням і основними правилами експлуатації сучасного морського гірокомпаса "Круїз", який серійно випускається на Київському Державному заводі автоматики ім. Г.І.Петровського. Пояснюється принцип дії гірокомпаса (ГК) та його чутливих елементів.

1. Призначення та основні технічні характеристики гірокомпаса "Круїз"

ГК "Круїз" призначений для визначення кута курсу на суднах морського і річкового флоту, а також крейсерських яхтах під час плавання в широтах до 75° при швидкості до 60 вузлів в умовах:

• підвищеної температури навколишнього середовища до +50°С;

• зниженої температури навколишнього середовища до -10°С;

• синусоїдальної вібрації в діапазоні частот 5-80 Гц з амплітудою прискорення до 10 м/с2;

• механічного удару з піковим прискоренням до 100 м/с2 і тривалістю імпульсу

10 - 15 мс.

За умовами експлуатації і точності курсопоказання ГК "Круїз" відповідає Правилам Регістра видання 1990 р„ резолюції Міжнародної морської організації і міжнародного стандарту ІСО 8728-87 (Е). ГК "Круїз" забезпечує:

• визначення курсу відносно географічного меридіана в режимі гірокомпаса;

• дистанційну передачу курсової інформації аналоговим і цифровим приймачам, у тому числі в міжнародному стандарті КМЕА 0183;

• автоматичний прийом сигналу швидкості від лага;

• можливість ручного ведення швидкості;

• ручне введення широти з пульта керування приладу;

• автоматичний запуск;

• дистанційне керування і контроль із пульта керування приладу, сигналізацію про режим роботи і несправності.

У табл. 1.1 наведені загальні характеристики ГК "Круїз", φ - широта місця судна.

Таблиця 1.1

Похибки

φ≤60°

60°<φ≤75°

Стала похибка

0,5°sесφ

1,5°

Похибка, викликана швидкою зміною швидкості на 20 вузлів

1,5°

2,0°

Похибка при будь-якому режимі руху судна при швидкості до 60 вузлів

2,3°

2,7°

Похибка, що викликана хитавицею з горизонтальним прискоренням до 1 м/с2

0,6°sесφ

2,0°

Похибка, що викликана швидкою зміною курсу на 180° при швидкості до 20 вузлів

2,0°

2,5°

Похибка компенсації швидкісної девіації на прямому курсі при постійній швидкості до 20 вузлів

0,2°sесφ

0,6°

Основні характеристики

Час готовності

менше 1 години

Термін служби

не менше 12 років

Розміри центрального приладу (LxWхН), мм

200x200x245

Розміри пульта керування (LxWxН), мм

255x65x245

Маса центрального приладу, кг

11

Маса пульта керування, кг

12,5

2. Склад ГК "Круїз"

ГК "Круїз" виготовляють у різних конструктивних виконаннях.

1. Базова комплектація - використовується самостійно для судів, що не вимагають дистанційної передачі курсу.

2. Розширена комплектація, що забезпечує передачу курсової інформації на два аналогових і один цифровий репітери.

До складу типового комплекту ГК "Круїз" входять:

1. Центральний прилад ЦП01, що містить гіроблок із зовнішнім кардановим підвісом і елементами слідкуючої системи.

2. Пульт керування ПУ01, що містить пристрої, призначені для узгодження складових частин ГК і керування всією системою в цілому.

3. Транслятор курсу ТК01, що містить механізми і схему трансляції курсу.

4. Комплект приладів курсопоказання, у який входять коробки розгалуження, курсограф, інформаційні і пеленгаторні репітери, пілоруси. оптичні пеленгатори.

Прилад ЦП01 є центральним приладом ГК "Круїз" і складається з гіростабілізованої платформи з ДНГ і акселерометром у кардановому підвісі, елементів слідкуючої системи і системи керування ДНГ. Більш докладний опис і принцип дії наведеш нижче.

3. Принцип дії ГК "Круїз"

ГК "Круїз" являє собою малогабаритний однороторний коректований гірокомпас, центральний прилад якого побудовано на базі тривісної платформи з комбінованою системою стабілізації, двокільцевого динамічно настроюваного гіроскопа й акселерометра.

Спочатку стисло пояснимо принцип дії чутливих елементів (ЧЕ), що використовуються у ГК "Круїз".

Основним ЧЕ розглянутого ГК є динамічно настроюваний гіроскоп

(ДНГ).

На рис.3.1 подана спрощена схема ДНГ. Ротор 1 зв'язаний .за допомогою внутрішнього карданового підвісу з валом 2 привідного електродвигуна 3, статор якого закріплений у корпусі ДНГ (показаному на рисунку пунктирною лінією). Ротор приводиться електродвигуном до обертання з великою постійною кутовою швидкістю Ω=1508 рад/c=240 об/с. Карданів підвіс являє собою два кільця 4, 5, з'єднаних за допомогою пружних підвісів (торсіонів) 6, 7, 8, 9 із ротором і валом.

Рис. 3.1. Схема ДНГ.

Такий підвіс дозволяє ротору практично вільно обертатися навколо осей підвісу відносно вала електродвигуна. Тобто під час обертання площина ротора може займати будь-яке положення, не обов'язково перпендикулярне осі обертання вала. Швидкість власного обертання ротора спрямована перпендикулярно площини ротора, а вісь власного обертання ротора називається головною віссю гіроскопа. У разі точного динамічного настроювання гіроскопа ротор буде зберігати положення свосї головної осі незмінним у інерціальному просторі, незалежно від положення корпуса. Більш докладний опис принципу дії ДНГ і аналіз причин його можливих похибок надані, наприклад, у роботі [1].

Індукційні датчики кута 10, 11, що кріпляться усередині корпуса ДНГ, слугують для виміру кутів відхилення площини ротора відносно корпуса ДНГ -відповідно навколо вимірювальних осей Охr і Оу . Датчики моменту 12, 13, які також розташовані усередині корпуса ДНГ, використовуються для керування гіроскопом: вони прикладають до ротора ДНГ моменти навколо тих самих вимірювальних осей Oxr і Ozr . Відповідно до відомого правила прецесії [1], якщо до ротора гіроскопа прикладається момент навколо однієї з осей, наприклад, Oxr , то ротор починає повільно повертатися (прецесіювати) навколо перпендикулярної до неї осі (Ozr), точніше, кутова швидкість прецесії спрямована так, що вектор кутової швидкості власного обертання ротора прагне по найкоротшому шляху сполучитися ч вектором прикладеного моменту. Таким чином, за необхідності, керують гіроскопом.

Другим чутливим елементом будь-якого коректованого гірокомпаса є індикатор горизонту, призначений для виміру кута відхилення платформи ГК від горизонтального положення. Як індикатор горизонту в ГК „Круїз” використовується акселерометр. Акселерометр містить маятник у вигляді інерційної маси 1, підвішеної на торсіоні 2 усередині корпуса 3 (див. рис.3.2). Кут відхилення маятника відносно нормальної осі Oz корпуса вимірюється за допомогою ємкісного датчика кута, електроди 4 якого нанесені на інерційну масу і корпус.

Спрощено принцип роботи акселерометра, як індикатора горизонту, можна пояснити таким чином. При відхиленні корпуса акселерометра разом із платформою від вертикального положення інерційна маса зберігає своє вертикальне положення, а вимірюваний кут відхилення маятника відносно корпуса і є кутом відхилення платформи від вертикалі, або, що те ж саме, від горизонтального положення. Слід зазначити, що в дійсності при нахилі корпуса маятник займе не вертикальне, а деяке проміжне положення коли маятниковий момент зрівноважиться моментом пружної деформації торсіона 2, що працює на згин. При такій схемі вимірюваний кут відхилення маятника відносно корпуса, як і раніше, пропорційний куту відхилення корпуса від вертикального положення, але підвищується діапазон вимірів акселерометра.

На рис. 3.3 подана кінематична схема гірокомпаса, який містить ДНГ 1 із датчиками моменту 2, 3 і датчиками кута 4, 5, що вимірюють відхилення ротора гіроскопа відносно його корпуса. Гіроскоп разом з акселерометром 6 розташований на платформі 7 із тривісним кардановим підвісом, що складається з горизонтальної 8 і азимутальної 9 рам стеження.

Стабілізація платформи по осях підвісу Ох, Оz здійснюється двигунами стабілізації 10, 11 (безредукторні моментні двигуни), керованими через підсилювально-перетворюючі пристрої (регулятори) 12, 13 за сигналами відповідних датчиків кута ДНГ. По осі Оу платформа стабілізована горизонтальною рамою 8 із вантажами 14. Гасіння коливань платформи по осі Оу здійснюється демпфером 15, розташованим у цапфах підвісу горизонтальної рами. Таким чином, гірокомпас являє собою двовісну індикаторну гіростабілізовану платформу з маятниковою стабілізацією відносно третьої осі - осі обертання ротора гіроскопа.

Рис. 3.3. Кінематична схема ГК «Круїз».

Для надання приладу властивостей гірокомпаса на датчики моменту ДНГ 2, 3 подаються керуючі сигнали, пропорційні показанням акселерометра 6, що є вимірником кута відхилення платформи відносно вертикального положення. Зазначені сигнали формуються блоком керування 17.

Для виміру кута курсу використовується датчик кута курсу 16 типу обертального трансформатора. Його ротор закріплений на осі обертання азимутальної рами, що є покажчиком північного напрямку (напрямку меридіана), а статор розташований у корпусі приладу, який жорстко закріплений на судні. Тому сигнал із цього датчика пропорційний куту курсу К судна.

Для усунення швидкісної і широтної похибок гірокомпаса в схему керування датчиками моменту ДНГ надходять сигнали коректування, що виробляються в блоці керування за наявною інформацією про швидкість V судна, його широту φ і поточний курс К.

Пояснимо більш докладно принцип дії ГК "Круїз".

Гірокомпас мас у своєму складі індикаторну гіростабілізовану платформу. Завдяки системі стабілізації платформа 7 гірокомпаса (див. рис. 3.3) постійно утримується у положенні, паралельному площини ротора ДНГ 1, або, що те ж саме, перпендикулярно осі обертання ротора (головної осі гіроскопа). Якщо під дією якогось збурення платформа відхилиться від положення, погодженого з ротором ДНГ, наприклад, навколо осі Ох, то на відповідному датчику кута 4 гіроскопа з'явиться напруга, пропорційна куту відхилення ротора ДНГ відносно його корпуса, жорстко закріпленого на платформі. За допомогою регулятора 13 ця напруга підсилюється і перетвориться в струм керування двигуном стабілізації 11. Цей двигун буде повертати платформу навколо осі Ох у напрямку усунення кута неузгодженості доти, поки напруга на датчику кута 4 не буде дорівнювати нулю, тобто поки платформа знову не займе положення, паралельного ротору ДНГ. Аналогічно працює і канал стабілізації платформи навколо вертикальної осі (датчик кута 5, регулятор 12, двигун стабілізації 10).

Описана робота індикаторного гіростабілізатора дозволяє стабілізувати кутове положення платформи навколо двох осей (Ох , Оz). Для зменшення похибок гірокомпаса необхідно забезпечити повну просторову стабілізацію платформи, для чого необхідно стабілізувати її і навколо третьої осі Оу, паралельної головній осі ДНГ. Так як один ДНГ може вимірювати відхилення платформи тільки навколо двох взаємно перпендикулярних осей, то для стабілізації платформи навколо третьої осі (головної осі ДНГ) застосовується звичайна маятникова стабілізація. Як показано на рис. 3.2, центр мас горизонтальної рами 8 завдяки наявності вантажів 14 зміщений вниз відносно осі підвісу рами, що V разі відсутності прискорень і хитавиці судна забезпечує горизонтальне положення платформи навколо головної осі ДНГ Отже, як указувалося вище, гірокомпас являє собою двовісну індикаторну гіростабілізовану платформу з маятниковою стабілізацією відносно третьої осі - осі обертання ротора гіроскопа.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36944. Побудова вибіркової функції розподілу засобами комп’ютерних технологій 363.5 KB
  Лабораторна робота №2 Тема: побудова вибіркової функції розподілу засобами компютерних технологій. У MthCD існують дві функції що дозволяють зробити обробку вибірки для наступної побудови гістограм. Оскільки методика створення гістограм з використанням функції hist досить складна надамо її по пунктах: Для початку представимо експериментальні дані у вигляді вектора.
36945. Розрахувати найбільшу похибку відлікового пристрою і встановити раціональну точність виготовлення елементів багатооборотного індикатора 543.84 KB
  1 Функції перетворення синусного механізму: Для кулісного механізму Передаточне відношення від веденої ланкистрілки до кінцевої ланки кулісного механізму Вихідна функція з кулісного механізму враховуючи що вихід синусного є входом кулісного.
36946. Обладнання та драйвери. Використання Device Manager та System Information 316.54 KB
  Вивести властивості пристрою 1. Вивести список драйверів що забезпечують роботу даного пристрою відобразити у звіті рис. Імітуючи несправність пристрою неправильно підєднаний шлейф SCSIпристрою запустити програму Troubleshooter Діагностика 1. Також я знайшов IRQ ресурси певних пристроїв та визначив які драйвера потрібні для роботи дискового пристрою відображені на рис2.
36947. Використання вбудованих функцій MathCAD, MS Exсel для обчислення характеристик вибірки 61.5 KB
  Для обчислення числових характеристик вибірки що утримується в масиві Х розмірності m×n в MthCD призначені наступні функції: mxХ для пошуку найбільшого елемента в масиві даних; minХ пошук мінімального елемента в масиві даних; sortХ побудова варіаційного ряду тобто сортування вихідних даних по зростанню; menХ обчислення вибіркового середнього по масиву даних: vrХ для визначення вибіркової дисперсії; stdevХ для обчислення середньоквадратичного відхилення; medin для розрахунку значення медіани ...
36948. Мова програмування Matlab / Simulink 20.48 KB
  Скласти программу-функцію Matlab/Simulink для розв’язання задачі обробки одновимірного масиву у загальному вигляді, а обчислення на комп’ютері виконати для конкретних даних згідно з варіантом. Cформувати масив W з елементів масиву V, що задовольняють умову
36949. Використання засобів MathCAD, MS Excel для формування послідовностей випадкових чисел 56 KB
  Київ 2011 Лабораторна робота №4 Тема: Використання засобів MthCD MS Exсel для формування послідовностей випадкових чисел. Мета: ознайомитися з основними видами розподілів випадкових чисел основними інструментами що використовуються при формування послідовностей випадкових чисел розглянути реалізацію методів формування цих послідовностей за допомогою різних інструментальних засобів MthCD Excel. Теоретична довідка У табличному процесорі Excel для формування послідовності випадкових чисел використовується...
36950. Побудова графіків в Matlab / Simulink 233.79 KB
  Висновок: під час лабораторної роботи я вивчив графічні можливості СКМ Matlab/Simulink.
36951. Вивчення універсального вимірювача Е7-11 при вимірюваннях індуктивності, ємності, опору, тангенса кута втрат й добротності елементів 378 KB
  Мета: Навчитись вимірювати індуктивність, ємність, опір, тангенса кута втрат й добротність елементів універсальним вимірювачем Е7-11.
36952. Проектування та створення баз даних у СУБД MS Access**. Створення табличних об’єктів засобами конструктора 858.5 KB
  Таблиці СУБД нормалізовані. Нормалізація процес видалення з таблиць даних що повторюються шляхом перенесення їх у інші таблиці записи яких не містять значень що дублюються. Структура реляційної таблиці визначається складом полів. Вміст поля подається у стовпці таблиці.