Измеритель угловых скоростей на основе неортогонально ориентированной гексоды ДУСов с электрическими обратными связями для космического корабля
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
автономно, а идентифицируется при использовании других измерительных средств КА.
Вариант построения кинематической схемы прибора с четырьмя измерительными каналами представлен на рис.1.1.3.
Эту схему имеет большинство приборов, разработанных в последние годы, а именно КИНД34-020, КИНД34-027, КИНД34-027-01.
Оси чувствительности 4-х ПГБ направлены по диагоналям куба, что обеспечивает их равномерное расположение в пространстве. Такая кинематическая схема дает равную чувствительность к отказам любого измерительного канала и предпочтительна с точки зрения обработки и диагностики информации.
Для повышения отказоустойчивости и решения проблемы автономной локализации отказов используют БИБ с числом измерительных каналов пять или шесть.
Так, разработанные в НИИ ПМ приборы КИНД34-011 и КИНМ34-002 построены на базе шести измерительных каналов с неортогональной ориентацией осей чувствительности гидроблоков.
Основные технические характеристики приборов БИБ, изготовленных в НИИ ПМ, и фотографии некоторых образцов приведены на рис. 1.1.4 и в табл. 1.1.1.
Рис. 1.1.4. Образцы приборов БИБ.
Таблица 1.1.1 Технические характеристики приборов БИБ
Характеристики БИБМодификации БИБКИ34-2АКИНД 34-020КИНД 34-027КИНМ 34-001КИНМ 34-002КИНД 234-011КИНД 34-027-01Год создания1985199719991999199920022002Головное предприятиеЭнергия, ГКНЦ им. ХруничеваРКК ЭнергияНПО ПМКНРКНРНПО им. ЛавочкинаНПО ПМЧисло измерительных каналов (гидроблоков)3443664Диапазон, град/с60,50,51,00,50,080,04Масштабный коэффициент (дискрет информации), угл.с2,20,0360,0400,30,070,0080,04Стабильность масштабного коэффициента, %0,030,0050,0050,030,010,020,005Стабильность нулевого сигнала, град/ч0,030,0030,0030,010,010,010,003Стабильность ориентации измерительных осей, угл. с60303045303030Ресурс, ч3000010000010000050000100000100000100000Масса, кг3212,513,514212013,5
Сравнение БИБ с зарубежными аналогами
Одна из последних модификаций БИБ - КИНД34-020 - по всем основным параметрам является лучшим в России представителем прецизионных измерителей угловой скорости, предназначенных для бесплатформенных инерциальных систем КА.
Таблица 1.1.2 Сравнительная характеристика БИБ КИНД34-020 и инерциального блока RSU
В табл. 5.1 приведены основные технические параметры приборов КИНД34-020 и инерциального блока RSU, созданного в США для системы управления космическим телескопом Хаббл (официальный пресс-кит NASA называет хаббловские гироскопы наиболее точными в мире).
По имеющимся данным, Франция, Германия, Япония, КНР приборов класса высокоточных БИБ не производят, т.к. не располагают соответствующими прецизионными чувствительными элементами.
Сравнительный анализ имеющейся информации по бесплатформенным инерциальным блокам, созданным за рубежом, показывает, что по основным своим параметрам прибор КИНД34-020 не только не уступает зарубежным аналогам прибора, но и во многом превосходит их. Кроме того, отечественный БИБ стоит существенно дешевле зарубежных аналогов.
Все это свидетельствует о высокой конкурентоспособности отечественных БИБ.
Избыточные системы с чувствительными элементами, основанными на других физических принципах.
Применяются и другие типы чувствительных элементов. Так в статье Разработка конфигурации бесплатформенного инерциального блока с избыточным количеством чувствительных элементов с целью обеспечения высокой надежности измерения в условиях отказа отдельных датчиков, максимальной точности оценки параметров движения, удобства и уменьшения времени калибровки прибора предлагается применить конструкцию основания БИБ в виде усеченной правильной шестиугольной усеченной пирамиды, на боковых гранях которой размещены чувствительные элементы - микромеханические вибрационные гироскопы-акселерометры. Для калибровки одного чувствительного элемента необходимо задать его оси чувствительности две ориентации (вверх, вниз - для акселерометров), для калибровки блока с тремя четырьмя, пятью, шестью чувствительными элементами достаточно также задать всего две ориентации блока, что позволит откалибровать все датчики сразу. Это сократит время калибровки во столько раз, сколько БИБ содержит чувствительных элементов, и тем самым уменьшит стоимость прибора.
Northrop Grummans SIRU-Core (рис.1.1.5) является непосредственно избыточным инерциальным отсчетным блоком (ИОБ) разработанным для проведения непрерывных высокоточных измерений в космосе в течении долгого периода времени. Один блок SIRU обеспечивает полную избыточность, состоит из четырех полусферических резонаторных гироскопов (ПРГ), двух модулей датчика электроники и двух источников питания. Совокупность ультравысокой высокой надежности ПРГ, использование высоконадежной электроники и сохранение работоспособности прибора при отказе отдельных элементов позволяет SIRU непрерывно работать более чем 15 лет в космосе с предполагаемой надежностью 0.995. Grummans SIRU-Dual String [5] (рис.1.1.6) состоит из двух идентичных 3-осных ИОБ в одном корпусе и применяется в космических кораблях. Избыточность управляется компьютером космического корабля, включая обнаружение ошибки.
Рис.1.1.5. SIRU-Core Рис.1.1.6. SIRU-Dual String
Измеритель угловой скорости [6] (рис.1.1.7) на основе волоконно-оптического гироскопа в комплекте с кварцевыми акселерометрами фирмы Антарес представляет собой четырехканальную бесплатформенную инерциальную систему ориентации и навигации с оптимальным расположением чувствительных элементов, собственным бортовым компьютером и ма