ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЦГВ
НАЗНАЧЕНИЕ
Центральная гировертикаль ЦГВ предназначена для определения положения летательного аппарата в пространстве относительно истинной вертикали места.
Прибор является датчиком углов крена и тангажа, которые выдаются в виде электрических сигналов одновременно всем потребителям, связанным с ЦГВ по схеме.
Потребителями сигналов ЦГВ являются навигационные, пилотажные, радиолокационные системы, визуальные указатели и т. д.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
1. Питание прибора производится от трехфазного источника переменного тока с напряжением 3 в-5+10 %, частотой 400 гц ±2% и от бортовой сети постоянного тока с напряжением 27 в ±10%.
2. Потребляемый переменный ток (линейный) в рабочем режиме не более 1,1 а.
3. Потребляемая мощность по цепям переменного тока не более 70 ва.
4. Точность выдерживания вертикали на качающемся основании с углом качания 5° и периодом 13 – 15 сек. Не ниже ±15 угловых минут. Приблизительно такая же точность выдерживания вертикали получается в горизонтальном прямолинейном полете.
5. Погрешность прибора после виражей и разворотов длительностью менее 10 мин. С угловыми скоростями выше 0,3 град / сек не более ±2°. При этом поперечная коррекция должна отключаться с помощью выключателя коррекции ВК-53РБ.
6. Скорость прецессии под действием коррекции в нормальных температурных условиях находится в пределах (0,7 – 2) град / мин.
7. ЦГВ выпускается в различных модификациях, которые отличаются друг от друга типом и характеристиками датчиков для съема сигналов, а также ориентацией прибора относительно главных осей летательного аппарата. В этом разделе даны технические характеристики для различных модификаций ЦГВ. Отличительные особенности в характеристиках некоторых модификаций ЦГВ изложены в разд. VI.
8. Диапазон предельных углов работы (при ориентации продольной оси прибора вдоль продольной оси летательного аппарата): по крену ±180°; по тангажу ±70°.
9. Эксплуатационные характеристики:
скорость полета – до 2500 км/час;
высотность – до 25 км;
предельные значения угловых скоростей по осям крена и тангажа – 120 град / сек.
10. Съем сигналов углов крена и тангажа производится с потенциометрических датчиков, обладающих линейной характеристикой.
Погрешность линейной характеристики в диапазоне рабочих углов не более ±0,5°.
Разрешающая способность (чувствительность) потенциометрических датчиков составляет 12 – 15 угловых минут.
Разрешающая способность установочных (точных) потенциометров 3 – 4 угловые минуты.
11. Время готовности прибора при нормальной и повышенной до +50°С окружающей температуре не более 3 мин., при температуре – 60°С не более 4 мин.
12. Температурный интервал работы от +50°С до – 60°С.
13. Прибор виброустойчив в диапазоне частот вертикально направленных вибраций от 20 до 40 гц при амплитуде 0,3 мм и в диапазоне частот от 41 до 80 гц при перегрузке 2,5. Прибор устанавливается на собственной амортизации.
14. Вес прибора вместе с амортизацией не более 7,8 кг.
15. Гарантийный срок службы от 50 до 500 час. В зависимости от характера и условий применения прибора.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Центральная гировертикаль ЦГВ представляет собой двухгироскопную платформу с силовой стабилизацией, корректируемую по вертикали от жидкостного маятникового элемента.
Съем сигналов, пропорциональных углам крена и тангажа, производится с потенциометрических устройств, установленных на осях прибора. ЦГВ одновременно выдает сигналы нескольким потребителям и при этом обладает повышенной точностью по сравнению с одногироскопными вертикалями типа АП-5, ДК-6, АГД-1 и авиагоризонтами типа АГИ-1 и АГБ-2. Этого удалось достичь главным образом благодаря применению в приборе принципа силовой гироскопической стабилизации. Применение этого принципа позволило компенсировать в ЦГВ значительную часть вредных возмущающих моментов (моментов трения в потенциометрах для съема сигналов, моментов остаточной несбалансированности рам карданового подвеса и т. д.), которые в одногироскопных вертикалях приводят к повышенным «уходам».
В связи с компенсацией этих моментов в ЦГВ выбрана малая скорость прецессии от коррекции, что, в свою очередь, снизило погрешность прибора в полете.
Прежде чем знакомиться с кинематической схемой прибора, рассмотрим сущность принципа гироскопической стабилизации на схеме одноосного силового гироскопического стабилизатора.
ПРИНЦИП СИЛОВОЙ ГИРОСКОПИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ
Рассмотрим случай, когда в одногироскопной системе показания снимаются только с одной из осей (наружной), причем вокруг этой оси действуют возмущающие моменты (например установлено большое количество потенциометров со щетками, имеется разбалансированность относительно этой оси и т. п.).
При этом положение гироскопа относительно другой оси (внутренней) не используется в целях измерения.
Такая система, обеспечивающая стабилизацию гироскопа в пространстве с высокой точностью только относительно одной оси, может быть осуществлена в виде одноосного силового гироскопического стабилизатора.
Одноосный стабилизатор, схема которого изображена на фиг. 2, представляет собой гироскоп с тремя степенями свободы, наружную раму 1 которого необходимо стабилизировать в пространстве относительно оси Y при наличии возмущающих моментов, действующих по этой оси.
Гироскоп помещен в кожух 2 и вращается в нем относительно оси Z. Вместе с кожухом 2 гироскоп имеет возможность поворачиваться вокруг оси X (оси прецессии) на небольшие углы, ограниченные упорами.
Стабилизатор имеет датчик 3 для съема сигнала, пропорционального углу b отклонения гироскопа относительно наружной рамы вокруг оси X, и разгрузочный двигатель 4, который укреплен на корпусе прибора и связан со стабилизирующей рамой через редуктор.
На стабилизирующей раме 1 находится датчик 5 для съема сигналов с измерительной оси Y. На оси X гироскопа обычно помещается коррекционный мотор 6, работающий от сигналов с чувствительного элемента 7 маятникового типа.
Стабилизация рамы в пространстве относительно оси Y при наличии возмущающих моментов, действующих по этой оси, происходит следующим образом.
Предположим, что вокруг оси Y подействовал внешний возмущающий момент М (момент трения, несбалансированности и т. д.).
Под действием этого момента гироскоп начинает прецессировать с угловой скоростью wx вокруг оси прецессии X в направлении совмещения по кратчайшему пути вектора кинематического момента Н с вектором возмущающего момента М.
При наличии угловой скорости wx возникает гироскопический момент Мг = Нwxcosb, который направлен в сторону, противоположную моменту М, и вначале равен ему по величине. Гироскопический момент в первое мгновение осуществляет стабилизацию рамы 1.
Прецессия гироскопа вызывает появление сигнала на датчике 3, пропорционального углу b отклонения гироскопа от начального положения. Этот сигнал поступает на нагрузочный двигатель 4, который создает момент Мр = kb (k – коэффициент пропорциональности), противодействующий возмущающему моменту М.
Гироскоп прецессирует с угловой скоростью wx уже под действием разности моментов
.
По мере возрастания момента разгрузочного двигателя угловая скорость прецессии гироскопа wx уменьшается, а гироскопический момент Мг уравновешивает избыток возмущающего момента над моментом разгрузочного двигателя.
Когда возмущающий момент уравновесится моментом разгрузочного двигателя, прецессия гироскопа прекратится и суммарный момент, действующий вокруг оси Y, будет равен нулю. При этом гироскоп окажется отклоненным относительно оси X на некоторый угол b, а рама 1 остается стабилизированной в пространстве относительно оси Y, т. е. Практически сохранит первоначальное положение.
При снятии момента М гироскоп возвращается в нулевое положение под действием момента разгрузочного двигателя.
Таким образом, при наличии силовой разгрузки возмущающие моменты, действующие по оси Y, не оказывают существенного влияния на точность стабилизации рамы 1.
Это утверждение справедливо лишь до известных пределов. Если возмущающий момент, действующий по оси Y, окажется больше максимального момента, который может развить разгрузочный двигатель при полном сигнале с датчика 3, то под действием разности этих моментов гироскоп будет прецессировать до тех пор, пока не ляжет на упор.
При этом гироскоп потеряет степень свободы относительно оси X и как обычное тело, не обладающее гироскопическими свойствами, будет поворачиваться вокруг оси Y под действием избытка возмущающего момента над моментом разгрузочного двигателя.
На точность стабилизации рамы 1 относительно оси Y существенное влияние оказывают возмущающие моменты, действующие по оси прецессии гироскопа X (моменты трения в опорах и в датчике 3, моменты от токоподводов, моменты остаточной несбалансированности и т. д.). Эти моменты не компенсируются и вызывают прецессию («дрейф») рамы 1 вокруг измерительной оси Y.
Коррекционный мотор 6 позволяет управлять движением системы относительно измерительной оси Y.
На фиг. 2 изображен случай, когда раму 1 необходимо стабилизировать в горизонтальной плоскости.
Чувствительным элементом коррекции служит в данном случае жидкостный маятниковый переключатель 7, расположенный на раме. При отклонении рамы от горизонтальной плоскости сигнал с жидкостного переключателя поступает на коррекционный мотор 6 и вызывает прецессию рамы к горизонту аналогично тому, как это происходит с трехосным гироскопом, к внутренней раме которого приложен момент.
Возмущающие моменты, действующие по оси Y, компенсируются разгрузочным двигателем и не оказывают влияния на прецессию гироскопического стабилизатора.