ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 178
Скачиваний: 33
ступало при досстаточно малом угле отклонения гироскопа от его нормального положения .
Таким образом, в о з м у щ а ю щ и й момент вызывает л и ш ь
прецессию гироскопа и не вызывает д в и ж е н и я самой |
п л а т ф о р |
|
мы. Однако следует заметить, что в наших |
р а с с у ж д е н и я х м ы |
|
не учитывали нутацию. В действительности |
ж е при |
п р и л о ж е |
нии к платформе внешнего .момента одновременно с прецес сией возникают и нутационные колебания отсносителы-ю осей подвеса. Амплитуда и частота этих колебаний определяются кинетическим моментом гироскопа, моментами инерции плат формы со всеми ее элементами относительно осей подвеса и динамическими п а р а м е т р а м и системы стабилизации . При этом амплитуда колебаний зависит еще и от величины при
ложенного внешнего момента. |
Если |
у к а з а н н ы е |
п а р а м е т р ы |
||||
выбраны |
правильно, |
а в случае |
необходимости приняты |
еще |
|||
и некоторые |
специальные меры, то |
нутационные |
колебания |
||||
п л а т ф о р м ы |
будут |
практически .неощутимы. '<С исчезно |
|||||
вением |
внешнего |
момента под действием момента сер |
|||||
вомотора |
гироскоп |
вернется в |
нормальное положение, |
при |
котором сигнал датчика угла, а следовательно, и момент сер
вомотора обратятся в нуль. Таким |
образом, п л а т ф о р м а ста |
|
билизируется путем компенсации |
в о з м у щ а ю щ е г о |
момента |
моментом сервомотора. В течение времени, когда момент сер
вомотора меньше |
возмущающего момента, избыток послед- |
|
пего компенсируется г.проскопическим моментом, |
развивае |
|
мым прецессирующим гироскопом. |
|
|
Если в о з м у щ а ю щ и й момент будет действовать |
по осп |
|
внутренней рамки, то он вызовет прецессию правого |
гироско |
|
па, который в этом |
случае аналогично предыдущему |
приведет |
в действие сервомотор внутренней рамки . Значит, при поло
жении п л а т ф о р м ы , изображенном |
на рис. 99, |
левый |
гироскоп |
||||
должен |
у п р а в л я т ь |
сервомотором |
наружной |
рамки, |
а |
пра |
|
в ы й — сервомотором |
внутренней рамки . |
|
|
|
|||
Повернем корпус |
п л а т ф о р м ы в азимуте |
на некотоюый |
|||||
угол, не кратный 90°. Теперь оси собственного |
вращения |
ука |
|||||
занных |
гироскопов у ж е |
не будут |
п а р а л л е л ь н ы |
осям |
внутрен |
ней и наружной рамок . Поэтому в о з м у щ а ю щ и й момент, дей
ствующий по любой из этих осей, будет вызывать |
прецессию |
||
сразу обоих гироскопов. И, следовательно, |
если |
сохранить |
|
п р е ж н ю ю схему управления, то будут включены |
оба |
серво |
|
мотора, в то время как должен работать |
только |
тот. |
по оси |
которого |
д е й с т в у е т ' в о з м у щ а ю щ и й |
момент. В этом случае тре |
||||||||||||||
буется" определить, |
по |
какой оси действует |
в о з м у щ а ю щ и й |
мо |
||||||||||||
мент, на какой сервомотор подать |
у п р а в л я ю щ и й |
сигнал и |
||||||||||||||
каким |
он |
д о л ж е н |
быть по |
величине |
и |
знаку. Если |
ж е |
возму |
||||||||
щ а ю щ и е |
моменты |
действуют |
одновременно |
по |
обеим |
осям, |
||||||||||
то необходимо |
установить, |
каким |
д о л ж е н |
быть |
у п р а в л я ю щ и й |
|||||||||||
сигнал |
д л я к а ж д о г о |
сервомотора. |
|
Автоматическое |
решение |
|||||||||||
этого |
вопроса обеспечивается |
т а к |
|
н а з ы в а е м ы м |
преобразова |
|||||||||||
телем |
координат, |
который |
представляет |
собой |
поворотный |
|||||||||||
т р а н с ф о р м а т о р , |
используемый |
в качестве |
ф а з о в р а щ а т е л я . |
|
||||||||||||
Прецессию |
левого |
и правого |
гироскопов |
в ы з ы в а ю т |
толь |
|||||||||||
ко моменты, направленные |
по |
их |
осям |
(см. |
рис. 98, 99), |
ко |
торые перпендикулярны друг другу и связаны с платформой .
Поэтому прецессия гироскопов, |
а следовательно, и сигналы |
их датчиков угла характеризуют |
моменты, действующие на |
п л а т ф о р м у по этим двум связанным в ней взаимно перпенди
кулярным |
осям. П р е о б р а з о в а т е л ь координат воспринимает |
||||
азимутальное положение п л а т ф о р м ы относительно |
корпуса |
||||
прибора и |
обеспечивает |
преобразование у к а з а н н ы х |
моментов |
||
к осям внутренней и наружной р а м о к д л я |
любого азимуталь |
||||
ного |
положения п л а т ф о р м ы относительно |
корпуса |
прибора |
||
путем |
соответствующего |
преобразования |
сигналов |
датчиков |
угла гироскопов.
На рис. 99 преобразователь координат (позиция не ука зана) расположен на внутренней рамке справа от сервомото ра. Его статор жестко связан с внутренней рамкой, а ротор
получает |
вращение |
от |
п л а т ф о р м ы 2 через пару |
шестерен при |
|||||||
ее поворотах |
относительно |
внутренней |
рамки . |
|
|
||||||
С т а б и л и з а ц и я |
п л а т ф о р м ы |
относительно |
азимутальной |
||||||||
оси-осуществляется третьим гироскопом и сервомотором |
плат |
||||||||||
формы, |
установленным |
на |
внутренней |
р а м к е (внизу) . |
Вход |
||||||
ная ось |
данного |
гироскопа |
всегда п а р а л л е л ь н а |
азимутальной |
|||||||
оси платформы, поэтому он реагирует |
только |
на моменты, |
|||||||||
действующие |
на |
платформу |
относительно |
ее |
азимутальной |
||||||
оси. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотренный способ стабилизации называется силовой ги |
|||||||||||
роскопической стабилизацией . Стабилизирующий |
момент, |
соз |
|||||||||
д а в а е м ы й гироскопом, |
представляет собой гироскопический мо |
||||||||||
мент, возникающий |
при прецессии гироскопа |
и |
направленный |
перпендикулярно к осям прецессии и собственного вращения . Он равен по величине и противоположен по направлению внеш-
нему моменту, действующему на п л а т ф о р м у и в ы з ы в а ю щ е м у прецессию гироскопа. Гироскопический момент, а следова тельно, и стабилизирующее действие на п л а т ф о р м у непосред ственно самого гироскопа существует только до тех пор, пока
существует |
прецессия. |
Когда момент сервомотора |
становится |
||
равным |
по |
величине |
в о з м у щ а ю щ е м у |
моменту, |
прецессия |
п р е к р а щ а е т с я . С этого |
момента времени стабилизация плат |
||||
формы будет осуществляться только сервомотором . |
|||||
Схема |
одноосной |
стабилизированной, |
п л а т ф о р м ы пред |
||
ставлена |
на |
рис. 100. |
|
|
|
7,
\
|
Рис. 100. Схема одноосной стабилизирован |
|
||||||
ной |
платформы: / — гироскоп, |
2 — датчик |
угла, |
|
||||
3,— сервоусилитель, 4 — сервомотор; |
5 — корпус, |
|
||||||
6'— |
платформа, 7—ось |
платформы, |
8 — выход |
|
||||
ная ось гироскопа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
С т а б и л и з и р у ю щ и е свойства инерционных |
аккумуляторов |
|||||||
используются |
в т а к н а з ы в а е м ы х |
однорельсовых |
э к и п а ж а х . |
|||||
Равновесие этих э к и п а ж е й поддерживается помещенным |
в них |
|||||||
стабилизирующим-''гироскопическим |
устройством |
[103]. |
Это |
|||||
свойство гироскопов впервые было применено |
д л я |
стабилиза |
||||||
ции двухколесного э к и п а ж а в |
1914 |
г. П. Шиловски-м. |
|
В настоящее время р а з р а б о т а н р я д конструкций двухко лесных автомобилей с гироскопической стабилизацией . Двух колесные автомобили о б л а д а ю т целым рядом преимуществ по сравнению с четырехколесными .
§5. Гироскопические нагрузки
вмобильных м а ш и н а х
|
К а к у ж е было |
отмечено, |
гироскопический |
э ф ф е к т |
|||||
играет |
и |
отрицательную роль, |
с о з д а в а я дополнительные |
||||||
нагрузки |
|
на несущие элементы конструкции, .могущие |
вы |
||||||
звать их |
|
разрушение . М е ж д у тем |
помимо специальных |
инер |
|||||
ционных |
а к к у м у л я т о р о в |
энергии на всех |
транспортных |
сред |
|||||
ствах, в |
том |
числе |
и на |
автомобилях, обязательно |
имеются |
||||
в р а щ а ю щ и е с я |
маховые |
массы — детали |
двигателя, |
турбины, |
|||||
маховики, |
колеса |
и пр. |
П р и угловых перемещениях |
д в и ж у |
щейся машины, вследствие гироскопического э ф ф е к т а , на опо ры ЭТИХ Деталей ДеЙСТВуЮТ ДОПОЛНИТеЛЬНЫе УСИЛИЯ, ДОСТИ' гагощие иногда весьма больших значений.
И з м е р е н и е величин гироскопических усилий и исследова
ние |
их |
влияния на опоры подшипников могут |
дать м а т е р и а л |
как |
д л я |
их прочностного расчета, так и д л я определения влия |
|
ния |
гироскопического момента на устойчивость |
д в и ж е н и я той |
или иной машины . Подобные исследования широко проводят
ся на водном и воздушном транспорте, где скорости |
угловых |
|||||||||||||
перемещений |
особенно |
велики. Д л я |
рельсовых ш а х т н ы х |
локо |
||||||||||
мотивов |
подобные исследования |
были |
проведены |
М. И. Щ е р |
||||||||||
баковым |
[94] . Согласно его |
данным, |
основным |
|
фактором, |
|||||||||
в л и я ю щ и м на величину гироскопических нагрузок, |
|
я в л я ю т с я |
||||||||||||
поперечные |
угловые перемещения |
э к и п а ж а . |
Амплитуда |
пре |
||||||||||
цессионных |
колебаний |
в этом |
случае |
п р е в ы ш а е т |
соответст- |
|||||||||
( вующую, |
в ы з ы в а е м у ю |
п р о д о л ь н ы м и |
к о л е б а н и я м и |
э к и п а ж а , в |
||||||||||
3— 4 р а з а . Средние значения |
угловой скорости колебаний |
эки |
||||||||||||
п а ж а составили |
д л я |
усредненного |
п р о ф и л я |
пути |
около |
|||||||||
4- Ю - |
2 рад/сек, |
максимальные |
ж е — около |
1 1 , 5 - Ю - |
2 |
рад/сек. |
||||||||
Д л я |
наиболее х а р а к т е р н ы х |
участков |
пути |
угловая |
|
скорость |
колебаний э к и п а ж а достигала |
0,5 |
рад/сек. |
|
|
|||
Исследования угловых скоростей перемещения д л я авто |
|||||||
мобилей были |
проведены |
фирмой |
К л а р к |
в Англии |
с п о м о щ ь ю |
||
специального |
прибора, |
разработанного |
М . П л и н т о м |
[135]. |
|||
П р и б о р этот |
состоит из |
гироскопа, подвешенного |
в р а м е с |
||||
вертикальной |
осью в р а щ е н и я |
и |
прецессирующего |
под |
дейст- |
виєм |
колебаний |
э к и п а ж а . |
Д в и ж е н и я |
прецессии |
передаются |
||||||||||||
на самописец, |
з а п и с ы в а ю щ и й |
отклонения |
оси гироскопа |
на |
|||||||||||||
двух |
лентах, |
д в и ж у щ и х с я |
во |
взаимно |
перпендикулярных |
на |
|||||||||||
правлениях . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Полученные |
данные |
при |
исследовании |
угловой |
скорости |
||||||||||||
колебаний |
автобуса, |
д в и ж у щ е г о с я |
со |
скоростью |
40 |
км/час, |
|||||||||||
позволили установить, что максимальные поперечные |
колеба |
||||||||||||||||
ния |
э к и п а ж а |
|
происходили |
|
с |
угловой скоростью около 8- |
|||||||||||
• Ю - 2 |
рад/сек. |
При |
этом |
м а к с и м а л ь н а я |
скорость |
совместных |
|||||||||||
(продольных |
и |
поперечных) |
|
колебаний |
составляла |
около |
|||||||||||
8 , 8 - Ю - 2 рад/сек. |
Т а к и м образом, |
по |
этим |
данным |
можно |
су |
|||||||||||
дить |
о том, |
что |
продольные |
колебания |
(галопирование) |
эки |
|||||||||||
п а ж а совершались |
с |
меньшей |
угловой |
скоростью. |
|
Угловые |
|||||||||||
скорости |
поворота |
продольной |
оси э к и п а ж а |
не исследовались. |
|||||||||||||
Частота |
колебаний |
б ы л а ' п о р я д к а |
1,5—2 |
гц. |
|
|
|