6.4.2. Двухканальная система косвенного управления

Известно, что для придания "свободному" гироскопу свойства избирательности по отношению к ме­ридиану и горизонту, необходимо наложить относительно горизон­тальной оси ОУ гироскопа управляющий момент, пропорциональный углу β. Для демпфирования собственных колебаний полученного гиро­компаса достаточно наложить момент, пропорциональный углу β отно­сительно оси OZ гиросферы. Для реализации этих моментов в гироком­пасе "Вега-М" применен блок косвенного управления (БКУ). Основная особенность работы этого блока состоит в том, что он воздействует на гироблок через его каналы стабилизации. Наложение управляющих моментов осуществ­ляется через торсионы, при помощи следящих приводов.

Блок косвенного управления (БКУ) имеет два канала (рис. 6.15). К азимутальному каналу управления относятся: индикатор горизонта 16(1ВЗ), масштабирующий элемент 1Е1, переключатель 3SA1 режи­мов работы гирокомпаса и сумматор 1SM1. Азимутальный канал фун­кционирует, если переключатель 3SA1 режимов работы находится в положении ГК (гирокомпас).

Горизонтный канал управления образован тем же индикатором горизонта 16(1ВЗ), масштабирующим элементом 1Е2, контактами 1S2 и сумматором 1SM2. Горизонтный канал функционирует при замкну­той контактной группе 1S2. Эта группа размыкается только на время ускоренного приведения гиросферы в меридиан.

Индикатор горизонта 16(1ВЗ), представляющий собой плоский физический маятник, укреплен на установочном кольце 12. Его ось чувствительности параллельна оси ОХ_Г стабилизированного элемента, поэтому он реагирует на изменение угла β_г. Сигнал U_и после заверше­ния переходного процесса на выходе индикатора горизонта пропорци­онален углу β_г:

U_и = K_и β_Г ,

где К_и— крутизна характеристики индикатора горизонта

В режиме гирокомпаса переключатель 3SA1 находится в положе­нии ГК, поэтому сигнал индикатора горизонта на сумматорах 1SM1 и 1SM2 достигает значений

U_y = K_yU_и и U_Z = K_ZU_и ,

где К_у и K_z — коэффициенты пропорциональности масштабирующих элементов 1Е1 и 1Е2 управляющего и демпфирующего каналов.

После усиления сигналов U_у и U_z в усилителях 1А1 и 1А2 они подаются соответственно на двигатели 1М1 и 1М2. Эти двигатели будут налагать на стабилизированный элемент (корпус гироблока) моменты L_у и L_z относительно осей OY_r и OZ, и поворачивать его вокруг этих осей.

В режиме гироазимута переключатель 3SA1 находится в положе­нии ГА. Как следует из схемы, в блоке косвенного управления будет функционировать только один горизонтный канал, благодаря которому главная ось гиросферы удерживается в горизонтальном положении. Азимутальный канал управления отключается.

6.4.3. Двухканальная следящая система

Двухканальная система стабилизации осуществляет слежение корпуса гироблока за положе­нием гироскопического чувствительного элемента, обеспечивая сохране­ние им свойств свободного гироскопа, и является основой для реализации трехстепенного жидкостноторсионного подвеса гиросферы.

Система стабилизации гироблока имеет два канала. Азимуталь­ный канал отрабатывает поворот судна относительно оси OZ, а гори­зонтальный канал — вокруг оси OY гиросферы.

Положение гиросферы относительно горизонтной системы координат определяется углами α и β, а положение стабилизируемого элемента (кор­пуса гироблока) относительно той же системы координат — углами α _Г и β_Г.

Основными элементами системы стабилизации (рис. 6.15) являются датчики углов 25(1В1) и 17(1В2), двигатели 1(1М2) и 31(1Ml) и полупроводниковые усилители 1А1(УСГ) и 1А2(УСА).

Двухкоординатные датчики углов 17(1В2) и 25(1В1) (на рис. 6.15 показан только датчик 17) выдают сигналы U_a и U_β, которые соответ­ственно пропорциональны углам рассогласования

(α - α _Г) и (β - β_Г) стабилизируемого элемента 14 и гиросферы 15.

Как следует из рисунка 6.15, при рассогласовании гиросферы и стабилизируемого элемента сигнал U_β, пропорциональный углу β - β_Г, поступает через сумматоры 1SM3 и 1SM1 на вход усилителя 1А1(УСГ). Подключенный к выходу этого усилителя двигатель 31(1М1) поворачивает горизонтальное кольцо 11 карданова подвеса, а вместе с ним установочное кольцо 12 и корпус гироблока 14 вокруг оси OY. Двигатель раскручивает горизонтальные торсионы 26 до тех пор, пока сигнал Ug на входе горизонтного усилителя 1А1(УСГ) не станет равным нулю, то есть пока не станет равным нулю и сигнал датчика угла 1В2.

Аналогичным образом сигнал U_α, пропорциональный углу (α - α_г), поступает через сумматоры 1SM4 и 1SM2 на вход усилителя 1А2(УСА). Подключенный к выходу этого усилителя двигатель 1(1М2) поворачивает вертикальное кольцо 6, вместе с ним горизонтальное 11 и установочное 12 кольца, а также корпус гироблока 14 вокруг оси OZ. Двигатель раскручивает вертикальные торсионы до тех пор, пока сигнал U_a на входе азимутального усилителя 1А2(УСА) не станет равным нулю, тоесть пока не обратится в ноль сигнал датчика угла 1В2. При этом вертикальные торсионы окажутся полностью раскрученными, угол (α - α_г) = 0, а стабилизируемый элемент (корпус гироблока) и гиросфера будут согласованы по координате α, то есть α = α _г.

При работе на горизонтальном основании и при отсутствии уско­рений оси вертикального и горизонтального колец совпадают с осями соответствующих торсионов. При качке оси горизонтального и вертикального кардановых колец будут отклоняться от осей соответствующих торсионов на некоторый угол. При крене судна оси торсионов не будут совпадать с осями, относительно которых будут налагаться моменты стабилизирующими двигателями 1М1 и 1М2. В этих условияхотработка одного из двигателей, например, горизонтного, приведет к закручиванию как горизонтальных, так и вертикальных торсионов. Следовательно, будет иметь место изменение сигналов не только горизонтных, но и азимутальных обмоток датчиков угла, что, в свою очередь, приведет к отработке горизонтного двигателя.

Для устранения взаимного влияния следящих систем, нарушающегоих устойчивость, используется поворотный трансформатор 1В4 (рис. 6.15).Его ротор 10(1В4) закреплен на цапфе 9 установочного кольца 12, а статор 7(1В4) — на горизонтальном кардановом кольце 11.

На обмотку ротора 10( 1В4) подается сигнал U_a с азимутальныхобмоток датчика угла 1В2 (рис. 6.15). При повороте гироблока относи­тельно кардановых колец вокруг оси ОУ_К подвеса установочного коль­ца на угол ψ, на такой же угол повернется и ротор 10(1В4) (рис. 6.15) Относительно статора 7(1В4) с обмотки статора (рис. 6.15) будет сни­маться напряжение U₇ = U_asinψ, которое, после суммирования с сигналом U_β горизонтных обмоток датчиков угла на сумматоре 1SM5,поступает на вход горизонтного усилителя 1А1. Такая перекрестная связь обеспечивает устойчивую работу следящих систем.

Таким образом, любой поворот судна — как вокруг вертикальной, так и вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной кинетическому моменту гироскопа — тотчас же отрабатывается стабилизирующими двигателями 1 и 31. При этом корпус 14 гироблока сохраняет согласо­ванное положение с гиросферой 15.

Начальную ориентацию и последующую стабилизацию гирокамеры относительно главной оси гироскопа обеспечивает маятниковость самой гирокамеры.

Так как жесткость обоих каналов стабилизации выбрана достаточно большой, то углы α_г и β_г стабилизированного элемента будут равны углам α и β гиросферы, даже в условиях качки судна.

Поскольку гиросфера выполнена астатической, а незакрученные торсионы не налагают на нее никаких моментов, то собственно гиросфера при работающей системе стабилизации будет обладать свойства­ми свободного гироскопа, с точностью до величин инструментальных ошибок изготовления прибора. При этом, очевидно, что и весь гироблок будет стабилизирован по отношению к инерциальной системе коорди­нат.