АНОТАЦІЯ - kpi.uakafpson.kpi.ua/diplom/bak/2015/bak6_2015.pdf · об’єкта...

АНОТАЦІЯ

Задачею даного проекту є розрахунок приладу гіроскопічного покажчика

курсу. Цей прилад є датчиком фіксованого азимутального напряму, за яким

можна визначати відхилення об’єкту від заданого курсу, і здобув назву

гіроскоп напрямку або гіронапівкомпас. Принцип дії базується на

властивості вільного тристепеневого гіроскопа зберігати положення вісі

власного обертання нерухомою в інерційному просторі. Конструктивно він

являє собою тристепеневий астатичний гіроскоп , обладнаний

горизонтальною та азимутальною системами корекції. Горизонтальна

корекція утримує вісь гіроскопа в площині горизонту, а азимутальна корекція

втримує цю вісь у заданому напрямку відносно земної системи координат.

В даному проекті було розглянуто теоретичні питання побудови приладу,

вибрана його конструктивна схема. Приведені розрахунки його основних

елементів та аналіз похибок вимірювання. Розроблені складальне креслення,

кінематичне креслення, деталювання та електрична схема.

В економічній частині проекту проведена оцінка якості виробу і

підраховано витрати на науково-дослідні роботи.

Обсяг пояснювальної записки - 86 сторінок, в ній міститься 13

малюнків, 18 таблиць.

Ключові слова: гіроскоп напрямку, гіроскоп, гіронапівкомпас, похибка,

чутливий елемент.

АННОТАЦИЯ

Задачей данного проекта является расчет прибора гироскопический

указатель курса. Этот прибор представляет собой датчик фиксированного

азимутального направления, по которому можно определять отклонения

объекта от заданного курса, и получил название гироскоп направления или

гирополукомпас. Принцип действия базируется на свойстве свободного

трехстепенного гироскопа сохранять положение оси собственного вращения

неподвижной в инерциальном пространстве. Конструктивно он представляет

собой трехстепенной астатический гироскоп, оснащенный горизонтальной и

азимутальной системами коррекции. Горизонтальная коррекция удерживает

ось гироскопа в плоскости горизонта, а азимутальная коррекция удерживает

эту ось в заданном направлении относительно земной системы координат.

В данном проекте рассмотрены теоретические вопросы построения

прибора, выбрана его конструктивная схема. Приведены расчеты его

основных элементов и анализ погрешностей измерения. Разработаны

сборочный чертеж, кинематическая схема, деталировка и электрическая

схема.

В экономической части проекта проведена оценка качества изделия и

подсчитаны затраты на научно-исследовательские работы.

Объем объяснительной записки - 86 страниц, в ней содержится 13

рисунков, 18 таблиц.

Ключевые слова: гироскоп направления, гироскоп, гирополукомпас,

погрешность, чувствительный элемент.

ANNOTATION

Problem of the given project is calculation of the device of a course heading

directional gyro instrument. This device represents the gauge of the fixed

azimuthal direction on which it is possible to define deviations of object from the

set course, and has received the name a directional gyro or gyro half-compass. The

action principle is based on property of a free three-degree-of-freedom gyroscope

to keep position of an axis of own rotation motionless in inertial space. Structurally

it represents three-degree-of-freedom balanced gyroscope equipped with horizontal

and azimuthal systems of correction. Horizontal correction keeps a gyroscope axis

in a horizon plane, and azimuthal correction keeps this axis in the set direction

concerning terrestrial coordinate system.

In the given project theoretical questions of construction of the device are

considered, its constructive scheme is chosen. Calculations of its basic elements

and the analysis of errors of measurement are resulted. The assembly drawing, the

kinematic scheme, detail drawing and the electric scheme are developed.

In the economic part of the project the estimation of quality of a product is spent

and expenses for research works are counted up.

The explanatory note consists of 86 pages, in it 13 drawings, 18 tables.

Keywords: directional gyroscope, gyroscope, gyro half-compass, error,

sensor.

ЗМІСТ

Вступ ......................................................................................................................... 6

РОЗДІЛ 1 ................................................................................................................. 9

1.1. Фізичні принципи ............................................................................................. 9

1.2. Опис конструкції ГПК ................................................................................... 11

1.3. Рівняння руху ГН ........................................................................................... 14

1.4. Обгрунтування вибору системи азимутальної корекції ............................. 22

1.4.1.Види систем азимутальної корекції ....................................................... 22

1.4.2. Робота системи азимутної корекції на нахиленій основі .................... 25

1.5. Вибір системи горизонтальної корекції ....................................................... 27

1.5.1. Види корекції ........................................................................................... 27

1.5.2. Обгрунтування вибору ........................................................................... 27

1.6. Аналіз основних похибок .............................................................................. 29

1.6.1. Похибка від впливу хитавиці на міжрамкову систему горизонтальної

корекції ............................................................................................................... 30

1.6.2. Карданова похибка і її особливості ....................................................... 31

1.6.3. Похибка ГН через неточність азимутальної корекції ......................... 34

1.6.4. Похибка від нестабільності кінетичного моменту .............................. 34

1.6.5. Похибки, обумовлені моментом небалансу. ........................................ 37

1.6.6. Інструментальні похибки ....................................................................... 40

1.6.6.1. Розрахунок моменту тертя в шарикопідшипниках ...................... 40

1.6.6.2.Визначення шкідливого моменту, що викликаний

незбалансованістю рамки чутливого елемента ГН .................................... 41

1.6.6.3. Визначення шкідливого моменту, який створений центральними

струмовідводами ........................................................................................... 42

1.6.6.4. Визначення дрейфу ГН в азимутальній площині, викликаного

шкідливими моментами внутрішньої рамки .............................................. 43

1.7. Розрахунок механізму широтної корекції ................................................... 44

РОЗДІЛ 2. Економічна частина .......................................................................... 47

2.1. Оцінка рівня якості виробу ........................................................................... 47

2.2. Кошторис витрат на науково-дослідні та дослідно-конструкторські

роботи ..................................................................................................................... 60

2.3. Кошторис вартості роботи………………………………………………….69

Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.

4

ПГ1110.1730.000ПЗ

Розроб. Кононіхін В.Ю.

Перевір. Аврутов В.В.

Реценз. Н. Контр. Затверд.

Пояснювальна записка

Літ. Аркушів

86

ПБФ, ПГ-11

РОЗДІЛ 3.Охорона праці……………………………………………………..72

3.1 Визначення потенційно небезпечних і шкідливих виробничих

чинників………………………………………………………………………….72

3.2 Параметри мікроклімату на робочому місці…………………………73

3.3 Освітлення приміщення……………………………………………….74

3.4 Нормування шуму……………………………………………………..75

3.4.1 Методи захисту від шуму………………………………………….75

3.5 Вентиляція……………………………………………………………..76

3.6 Іонізуючі випромінювання……………………………………………77

3.7 Електробезпека………………………………………………………...77

3.7.1 Розрахунок заземлення…………………………………………….77

3.8 Організація робочого місця…………………………………………...79

3.9 Пожежна безпека………………………………………………………80

Висновки…………………………………………………………………………82

Список використаної літератури……………………………………………….83

Додаток 1

Додаток 2

Додаток 3

Додаток 4

Додаток 5


Арк.

5 ПГ1110. 1730. 000 ПЗ

ВСТУП

Для ручного чи автоматичного керування рухомим об’єктом за заданим

курсом необхідний датчик фіксованого азимутального напряму, по якому

можна було б знайти відхилення об’єкта від заданого курсу. У випадках,

коли час використання датчика невеликий ( від хвилини до декількох годин),

з великим успіхом використовуються гіроскопи напрямку (ГН), що вигідно

відрізняються від інших навігаційних приладів простотою конструкції та

надійністю.

Гіроскопом напрямку (ГН) називають тристепеневий астатичний

гіроскоп , обладнаний горизонтальною та азимутальною системами корекції.

Горизонтальна корекція утримує вісь гіроскопа в площині горизонту, а

азимутальна корекція утримує цю вісь у заданому напрямку відносно земної

системи координат.

ГН, в відміну від гірокомпасу, не має напрямної сили, що утримує

головну вісь в площині географічного меридіану. Він забезпечує тільки

збереження будь-якого первісно заданого напрямку в азимуті – точніше,

забезпечує малу швидкість «уходу» від заданого напрямку. При початковому

налаштуванні його вісі в площину меридіану, він дозволяє визначити курс

об’єкта протягом обмеженого проміжку часу, визначеного швидкістю дрейфу

гіроскопа і належною точністю визначення курсу. В загальному випадку, ГН

дозволяє визначити кути рискання та зміни курсу. В зв’язку з зазначеними

особливостями, ГН нерідко (особливо, в авіаційній техніці) називають

гіронапівкомпасами (ГПК).

Дипломний проект - самостійна та творча робота студентів, котра дає

студентам практичні навички із розрахунку та конструювання механізмів

приладів та їх деталей. Об'єктом дослідження даного дипломного проекту є

гіроскопічний покажчик курсу командира танку. Завдання – спроектувати

гіронапівкомпас так, щоб він відповідав ряду вимог, які вказані нижче, і був

кращим за його аналоги.


Арк.

6 ПГ1110.1730.000ПЗ

Науково-технічний прогрес неможливий без створення нових приладів,

що визначають той великий інтерес, що виявляють інженерно-технічні

робітники до питань розрахунку, проектування і конструювання приладів.

Таку мету переслідує виконання даного проекту. Виконуючи

проектування ГПК, ми маємо звернути увагу на те що цей прилад буде

встановлений в танку, де потрібно забезпечити мінімум затрат

електроенергії, максимум точності за короткий час роботи, а також

мінімізувати впливи зовнішніх факторів, які можуть бути в танку.

Правильна розробка даного приладу потребує використання довідкової

літератури, що збагачує знання та досвід в освоєнні майбутньої

спеціальності.

У порівнянні з найближчим аналогом – ГПК-48 – в результаті виконання

роботи, досягнуто таких результатів:

1. реалізована підсвітка шкали приладу спеціальною лампочкою

підсвітки шкали;

2. значно збільшена тривалість роботи приладу без переорієнтування за

рахунок введення механічного азимутального коректору та повітряно-

реактивного горизонтуючого коректора;

3. для доступу до регулювального гвинта азимутального коректора у

правій нижній частині передньої плати ГПК-59 є викрутка і отвір,

закритий пробкою;

4. внесені зміни в електричну схему приладу;


Арк.

7 ПГ1110.1730.000ПЗ

Для довідки наведемо деякі тактико-технічні характеристики сучасних танків

Характеристики Т-90 (Росія) Т-84У «Оплот»

(Україна)

Леопард 2

(Німеччина)

Абрамс (США)

Розміри

Бойова вага, т 46,5 48 62 61,3

Довжина, мм 6860 7705 7700 7917

Ширина, мм 3460 3775 3700 3658

Висота, мм 2230 2760 2790 2885

Кліренс, мм 490 515 490 480

Бронювання

лоба башти, мм

830 900 750 ---

Озброєння

Калібр і марка

гармати

125-мм

2А46М-5

125-мм КБА3 120-мм

Rheinmetall

Rh-120

120-мм М256

Приціли лазерний

приціл-

дальномір

1Г46,

денний/нічни

й ТКН-4С,

активно-

пасивний

нічний ТПН-

4-49 або

телевізійний

ТО1-ПО2Т

денний приціл

навідника

1Г46М,

прицільно-

спостережний

комплекс ПНК-

4CR,

тепловізор

Буран-Кетрін-

Е, приціл

зенітної

установки

ПЗУ-7

лазерний

приціл-

дальномір

EMES-15 із

вбудованим

тепловізійним

каналом,

панорамний

перископічни

й PERI-R17,

допоміжний

FERO-Z18

перископічний

монокулярный

GPS із

вбудованим

лазерним

дальноміром,

телескопічний

M920,

монокулярний

M919

Кулемети 1 × 12,7-мм

НСВТ або

Корд, 1 ×

7,62-мм ПКТ

12,7-мм

зенітний

кулемет КТ-

12,7; 7,62-мм

спарений

кулемёт КТ-

7,62

2 × 7,62-мм

MG-3

1×12,7-мм

M2HB, 2×7,62-

мм M240

Рухливість

Потужність

двигуна, кінськ.

сил

1000 1200 1500 1500

Швидкість по

шосе, км/год

60 65-70 72 70

Запас ходу, км 550 450 550 410


Арк.

8 ПГ1110.1730.000ПЗ

http://ru.wikipedia.org/wiki/2%D0%9046

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%91%D0%90%D0%97

http://ru.wikipedia.org/wiki/Rheinmetall

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%A1%D0%92-12,7_%C2%AB%D0%A3%D1%82%D1%91%D1%81%C2%BB

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%80%D0%B4_(%D0%BF%D1%83%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D1%91%D1%82)

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%83%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D1%91%D1%82_%D0%9A%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D1%88%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D0%B0

http://ru.wikipedia.org/wiki/MG-3

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%BD%D0%B8%D0%BD%D0%B3_M2

http://ru.wikipedia.org/wiki/M240

РОЗДІЛ 1

1.1. ФІЗИЧНІ ПРИНЦИПИ

Розглянемо поведінку тристепеневого

астатичного гіроскопу на поверхні

землі. Відповідно до Рис.1,

припустимо, що в початковий момент

часу вектор кінетичного моменту

гіроскопа, встановленого на

Екваторі, горизонтальний і

напрямлений в бік лінії Екватора. Рис.1

являє собою вид на Землю з

Північного полюса. Через 6 годин Земля повернеться в просторі на 90°, а

вільний гіроскоп збереже свій напрямок кінетичного монета незмінним в

інерційному просторі. Спостерігач, який знаходиться на поверхні Землі, буде

бачити, що гіроскоп відходить від площини горизонту – такий рух

називають видимим чи уявним дрейфом. Він пояснюється впливом

переносного руху основи у вигляді добового обертання Землі. На Рис. 2

зображено розкладання вектора кутової швидкості добового обертання

Землі sinЗ на вертикальну і горизонтальну складові. Дрейф гіроскопа від

площини горизонту зумовлений дією горизонтальної складової обертання

Землі, і дорівнює cosЗ , де 5103,7 З час15с1 – кутова швидкість

добового обертання Землі; – широта меридіана.


Арк.

9 ПГ1110.1730.000ПЗ

Якщо гіроскоп встановлений

на нерухомій основі на широті ,

то буде спостерігатися його

видимий дрейф в азимуті,

зумовлений вертикальною

складовою добового обертання

Землі: sinЗ . Якщо ж основа

рухається зі швидкістю V курсом

K, видимий дрейф

в азимуті дорівнюватиме tgsinsin KR

VЗ . Якщо ж рух відбувається по

ортодромії (дузі великого радіуса, котра проходить через початковий і

кінцевий пункти), видимий дрейф залишиться початковим sinЗ .

Для перетворення вільного гіроскопа в гіроскоп напряму, необхідно

компенсувати його видимий ухід відносно земних площин. Це здійснюється

за допомогою систем азимутальної та горизонтальної корекції. Принцип дії

систем корекції буде розглянуто нижче.


Арк.

10 ПГ1110.1730.000ПЗ

1.2. ОПИС КОНСТРУКЦІЇ ГПК

Гіронапівкомпас ГПК-59 являє собою навігаційний гіроскопічний

курсовказівник підвищеної точності, призначений для забезпечення водіння

машин за заданим курсом в умовах ускладненого орієнтування.

Курс машини оцінюється за взаємним

положенням шкали, закріпленої на зовнішній

рамці карданового підвісу, та індексу,

жорстко зв’язаного з корпусом приладу.

До комплекту вказівника курсу входять

гіронапівкомпас ГПК-59 (Рис.3) та

перетворювач ПАГ-1Ф, що являє собою апрет

для перетворення напруги постійного струму

бортової мережі машини у змінну трифазну

напругу величиною 36 в частотою 400 гц.

Чутливим елементом гіронапівкомпасу є вільний гіроскоп, головна вісь

якого розташована горизонтально.

Гіронапівкомпас складається із гіромотору, карданового підвісу,

горизонтуючого пристрою, азимутального корегуючого пристрою,

аретуючого пристрою та корпусу із кришкою.

Рис. 3. Гіронапівкомпас ГПК-59: 1 — плата; 2 — шпильки; 3 — патрон

освітлення; 4 — шкала; 5 — вказівник; б — пробка, 7 —

викрутка; 8 — рукоятка аретира


Арк.

11 ПГ1110.1730.000ПЗ

У ГПК-59 застосовано такий самий гіромотор, як і в гіронапівкомпасі

ГПК-48. Гіромотор 2 знаходиться в гірокамері 4 (Рис. 4), у якій знаходиться

його вісь обертання. Гірокамера 4

гіромотора слугує одночасно

внутрішньою рамкою гіроскопу і може

вільно обертатися навколо

горизонтальної осі відносно зовнішньої

рамки 3. Зовнішня рамка 3 може вільно

повертатися на необмежений кут у

підшипниках корпусу і кришки

приладу. Для пом’якшення ударних

навантажень на вісі карданового підвісу

підшипники осей встановлені

зовнішніми кільцями на сталеві

гофровані прокладки ресори; нижній

підшипник вертикальної осі торцем спирається на пружину шайбу.

Підведення електричного живлення до гіромотора по вертикальній осі

карданового підвісу здійснюється малогабаритним обертовим контактним

пристроєм (ОКП), розташованим у верхній частині приладу. Рухлива група

контактів складається з трьох контактних кілець, напресованих на кінець

вертикальної осі та ізольованих одне від одного. Нерухома група контактів

закріплена в кришці приладу і складається з контактних пружин.

На торці осі гірокамери здійснений маломоментний струмовідвід 7 у

вигляді центральних контактів.

У верхній частині зовнішньої рамки карданового підвісу закріплена

шкала 4 (Рис.3), проградуйована в поділках кутоміру. Шкала

гіронапівкомпасу розбита на 300 малих поділок. Ціна одної малої поділки –

20 п.к. Для спостереження за шкалою на передній платі 1 є спеціальне вікно,

закрите склом. Шкала підсвічується спеціальною лампочкою, патрон 3 якої

розташований у верхній частині приладу. На плату виведено рукоятку 8

Рис. 4. Гіровузол ГПК-59 в карданному

підвісі: 1 — кільця ОКП; 2 — гіромотор; 3

— зовнішня рамка; 4 — гірокамера; 5

важільг аретира; 6 — регулювальний гвинт

широтного балансування; 7 —

маломоментний струмопідвід; 8 — сопло


Арк.

12 ПГ1110.1730.000ПЗ

аретируючого пристрою, аналогічно до. Подібного пристрою

гіронапівкомпасу ГПК-48. У правій нижній частині плати знаходиться

викрутка 7 для проведення балансування гіроскопа і отвір, закритий

пробкою 6, для доступу до регулювального гвинта азимутального коректора.

Доступ до регулювального гвинта можливий тільки при зааретированому

гіроскопі та нульовій установці шкали. На ручці викрутки нанесено 10

поділок. Оберт регулювального гвинта на дві-чотири поділки викрутки

викликає зміну величини дрейфу головної осі гіроскопу на одну малу

поділку шкаоли (20 п.к.) за 30 хв.

На приладі є штепсельний роз'єм для підключення живлення.

Гіронапівкомпас живиться від перетворювача ПАГ-1Ф.

Основні характеристики ГПК-59

Обсяг інформації, що видається ..…… дирекційний кут або курс

відносно місцевих предметів

Дрейф головної осі гіроскопа при русі за 30 хв, п.к. ………..не більше ±40

Час безперервної роботи без переорієнтування, год. ……….1-1,5

Час підготовки до роботи, хв………………………………….10-15

Вага комплекту, кг………………………………………………6

Струм, споживаний від бортової мережі, А ………………… не більше 3

Діапазон робочих температур, град…………………………..±50

Напруга первинного джерела живлення, В………………….27±2,7


Арк.

13 ПГ1110.1730.000ПЗ

1.3. РІВНЯННЯ РУХУ ГН

Розглянемо рівняння руху головної осі гіроскопа в горизонтальній і

вертикальній площині з урахуванням нахилів основи. На малюнку 5 показані

— земна система координат, орієнтована географічно або по траєкторії;

Czcycx — система координат, зв'язана з об'єктом, на якому встановлений

прилад ( cy — подовжня вісь; cz — нормальна; cx — поперечна); 111 zyx —

система координат, пов'язана з внутрішньою рамкою ГН ( 1x — вісь підвісу

внутрішньої рамки; 1y — співпадає з головною віссю гіроскопа); 222 zyx —

система координат, пов'язана із зовнішньою рамкою гіроскопа ( 2z —вісь

підвісу зовнішньої рамки в корпусі приладу); xyz — система осей Резаля, що

характеризує напрям головної осі ротора гіроскопа, і не повертається

навколо головної осі ані разом з ротором, ані разом з кожухом гіроскопа.

Положення зв'язаної системи координат ccc zyx відносно опорної

задано трьома незалежними кутами: рискання , тангажу (або диферента)

і крену . - кут повороту ротора гіроскопа щодо статора ( — швидкість

власного обертання ротора), 0 - кут повороту кожуха гіроскопа навколо осі,

що співпадає з головною віссю гіроскопа.

Положення осей Резаля задане двома способами: кутами 0 і 0 відносно

земної системи координат і кутами , — 0 відносно зв'язаної системи

координат. Кут 0 є додатковим зрівнюючим кутом, на який потрібно

додатково повернути кожух гіроскопа (без повороту ротора) навколо

головної осі після повороту на кут в площині горизонту і 0 у вертикальній

площині, щоб погоджувати положення кожуха з його положенням після

повороту на кути и у площинах, похилих, щодо зв'язаної системи

координат.


Арк.

14 ПГ1110.1730.000ПЗ

У подальшому кути нахилу об'єкту , щодо площини горизонту і

кути нахилу гіроскопа 0 , 0 щодо горизонтальної площини і щодо

площини палуби об'єкту умовимося вважати малими, а азимутні кути

повороту об'єкту і гіроскопа 0 і необмеженими. Тут умисно не

введений кут курсу об'єкту, щоб не ускладнювати кінематичні

співвідношення обліком особливості знаку кута курсу, який прийнято

задавати по стрілці годинника при напрямі нормальної осі об'єкту вгору. При

необхідності виділення у куті постійної складової і власне кута рискання

будемо в подальшому постійну складову позначати 0 . Кут , по суті,

дорівнює куту курсу K , взятому зі зворотнім знаком. У авіації цей кут часто

називають шляховим кутом.

Складемо рівняння моментів щодо осей 1x підвісу гіродвигуна і 2z підвісу

зовнішньої рамки, використавши в них кути 0 , 0 повороту гіроскопа

відносно опорної системи координат. Згідно теореми про зміну кінетичного

моменту запишемо:

1111

1

111

1

xyzzy

xMKK

dt

dK ;

Рис.5. Положення гіроскопа відносно земної і звязаної з обьектом системи

координат


Арк.

15 ПГ1110.1730.000ПЗ

2222

2

222

2

zxyyx

zMKK

dt

dK , (1.1)

де 11xK ,

11yK ,11zK — моменти кількості руху гіродвигуна щодо пов'язаних з

ним осей 111 ,, zyx ; 22xK ,

22 yK , 22zK — моменти кількості руху зовнішньої

рамки і гіродвигуна щодо осей 222 ,, zyx ; 2,211 ,, yxzy — швидкості

повороту внутрішньої і зовнішньої рамок; 1xM , 2zM — моменти сил, що

діють навколо осей підвісу гіродвигуна і зовнішньої рамки.

Умовимося не враховувати мас внутрішньої і зовнішньої рамок і обмежимося

рівняннями прецесійного руху гіроскопа. Тоді з урахуванням

011 zK , HK y 11 ; 022 xK ; coscos1122 HKK yy

замість (1.1) запишемо

11 xz MH ;

22 cos zx MH .(1.2)

З кінематичного креслення (Рис.5) неважко одержати кінематичні

співвідношення

01

000001 sincoscos zz

02

000002 cossincos xx

де 02x і 0

1z — переносна швидкість повороту опорної системи координат

навколо осей 2x і 1z .

Виходячи з того ж малюнка,

00000

000000001

coscos)sincoscos

sin(sin)sincossinsin(cos

z

00000

000000002

sincos)sinsincos

cos(sin)sinsinsincos(cos

x

(1.3)

Перепишемо рівняння (1.2) з урахуванням (1.3) у вигляді


Арк.

16 ПГ1110.1730.000ПЗ

coscossincos

;sincoscos

202

00000

101

00000

H

M

H

M

zx

xz

і розв’яжемо цю систему за правилом Крамера відносно

0

,

0

.

Отримаємо

020020

0202

0101

0

sincoscoscos

sincos

cos

H

M

H

M zx

xz

0

00101

002020

cos

sincoscoscoscos

H

M

H

M xz

zx

(1.4)

Неважко помітити, що 01

02 xx , оскільки 1x та 2x співпадають, і що

;sincos 0001

001 zxz

,sincos 0001

001 xzx

де 0x та 0

z - швидкості повороту опорної системи координат навколо

осей x та z .

З урахуванням цих виразів перепишемо вирази (1.4) остаточно у

вигляді

0

0201

0

00 sin

coscoscos

coscos

H

M

H

M zxz

020100

coscos

sin

H

M

H

M zxx

(1.5)

Формули (1.5) характеризують швидкості дрейфу ГН в азимуті і у

вертикальній площині щодо опорної системи координат. Цей дрейф

обумовлений двома причинами: переносною кутовою швидкістю опорної

системи координат (кінематичний дрейф гіроскопа) і впливом моментів, що


Арк.

17 ПГ1110.1730.000ПЗ

діють на гіроскоп, навколо двох осей підвісу гіродвигуна (динамічний

дрейф). Істотно, що внаслідок повороту кожуха гіроскопа навколо головної

осі ротора на кут 0 , обидва моменти 1xM та 2xM , що діють навколо обох

осей підвісу гіродвигуна, викликають дрейф як в площині горизонту, так і у

вертикальній площині.

Складемо тепер вирази швидкостей

і

дрейфу гіроскопа щодо зв'язаної

системи координат ccc zyx . Для цього в рівняннях руху (1.2) виразимо 1z і

2x через

,

, що являють собою швидкості повороту зв'язаної системи

координат. З кінематичного креслення одержимо:

czz 11 cos

;

cxx 22

(1.6)

де cz1 і c

x2 - складові абсолютної швидкості повороту зв'язаної системи

координат навколо осей 1z та 2x . Ці складові визначаються залежностями

;sincos 221 cy

cz

cz

,sincos2 cyc

cxc

cx (1.7)

де, у свою чергу,

)sincossinsin(cossincoscos2 c

z

coscos)sincoscossin(sin ;

cossincos)sinsincoscos)(sin(2cy

)sinsinsincos)(coscossin(sincos)sincos(

)sinsinsincos(coscossincos cxc

sincos)sinsincoscos(sin ;

sincoscoscossinsin

cyc .

З рівнянь (1.2) з урахуванням (1.6) одержимо;


Арк.

18 ПГ1110.1730.000ПЗ

;cos

22

H

M zcx

.cos

122

H

Mtg xc

ycz

(1.8)

Складемо додатково залежності між кутами і і кутами

0 , 0 , , , . Цю задачу можна вирішити універсальним методом на основі

зіставлення матриці напрямних косинусів, що визначають положення осей

Резаля xyz безпосередньо щодо опорної системи координат через кути

0 і 0 , і матриці напрямних косинусів, що визначають положення тих же

осей опосередковано через положення зв'язаної системи координат відносно

опорної, а також положення осей Резаля щодо зв'язаної системи. Можна

визначити цю залежність і більш цілеспрямованим способом на основі

використання проекцій допоміжних векторів. Використовуємо другий спосіб.

Як допоміжний вектор виберемо направлений уздовж головної осі

гіроскопа вектор H кінетичного моменту. Кути і визначають

положення головної осі гіроскопа щодо зв'язаної системи координат. Тому ці

кути можна виразити через проекції H на зв'язані осі і осі Резаля.

Дійсно, як видно з мал.1

sinHH zc , т. е.

H

H zcsin (1.9)

Кут не лежить в площині, що проходить через H , тому,

використовуючи проекції H на зв'язані осі, не можна виразити через них

sin , але можна tg .

yc

xc

H

Htg (1.10)

Процедуру складання залежності (1.10) можна формалізувати. Для

цього розкладемо в думках вектор H на складову 2yH , що лежить в площині,


Арк.

19 ПГ1110.1730.000ПЗ

в якій знаходиться кут , тобто в площині ccOyx , і на складову zcH ,

перпендикулярну до цієї площини. Далі, в площині ccOyx відшукуємо вісь

2x , перпендикулярну до проекції H на площині ccOyx . Складаємо вираз

проекції H на вісь х2 через xcH та ycH , по умові, прирівнюємо нулю, тобто

запишемо

sincos02 ycxcx HHH .

Звідси одержимо вираз (1.10). Вираз типу (1.10) неважко скласти і

безпосередньо за кінематичним кресленням.

Вирази xcH , ycH , zcH складемо у функції кутів 0 , 0 , , , . При цьому

розкладемо заздалегідь вектор H на вертикальну 0sin HH і

горизонтальну 0' cosHH y складові. З мал.1. одержимо

sincossin]sinsin)cos(cos)sin([cos 0000 HHH xc

sinsincos)cos(cos 000 HHH yc

coscossin]sincos)cos(sin)sin([cos 0000 HHH zc

Отже,

coscossin]sincos)cos(sin)sin([cossin 0000

(1.11)

sinsincos)cos(cos

sincossin]sinsin)cos(cos)[sin(cos000

0000

tg (1.12)

Складемо також вираз кута 0 у функції 0 , 0 , , , . Кут 0

лежить в екваторіальній площині xOz гіроскопа, тобто в площині,

перпендикулярній вектору H . Тому використовувати проекції H на

площину xOz для виразу через них кута 0 неможливо. Зручно

використовувати для вирішення даного завдання одиничний вектор ,

направлений уздовж осі 2z , оскільки через проекції на осі x і z легко

виразити 0 , а самі проекції x і z можна представити у функції кутів

0 , 0 , , , .


Арк.

20 ПГ1110.1730.000ПЗ

z

xtg

0 . (1.13)

Формалізувати рівняння (1.13) можна так. Виберемо в площині xOz вісь,

перпендикулярну до напряму . Такою віссю буде 1x через x та z і

прирівняємо її за умовою до нуля:

0sincos 001 zxx

З цієї рівності виходить (1.13).

Щоб скористатися виразом (1.13), складемо вирази x та z в функції

0 , 0 , , , .

Вираз x , як видно з мал.1, можна легко скласти безпосередньо:

]sin)sin(cos)cos([sin 00 x .

Для отримання аналогічного виразу z , розкладемо заздалегідь на

вертикальну і дві взаємно перпендикулярні горизонтальні ' і ' складові

згідно рівностей:

coscos ; sincos' ; sin' .

Тепер спроектуємо ці три взаємно перпендикулярні складові на вісь

z . В результаті одержимо

00

000

sin)cos(cossin

sin)sin(sincoscoscos

z.

Після підстановки виразів x та z в (1.13), знайдемо

]cos)cos(sin)sin([sinsincoscoscos

)sin(cossin)cos(sin0000

000

tg (1.14)


Арк.

21 ПГ1110.1730.000ПЗ

1.4. ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ СИСТЕМИ АЗИМУТАЛЬНОЇ

КОРЕКЦІЇ

1.4.1.Види систем азимутальної корекції

Система азимутальної корекції ГН має два різновиди: I) моментну; 2)

кінематичну. Моментна корекція забезпечує коректувальний рух у вигляді

обертання гіроскопа навколо осі підвісу зовнішньої рамки зі швидкістю, по

можливості, рівною (за величиною і напрямом) швидкості повороту земної

системи координат навколо вертикальної осі. Цей рух гіроскопа досягається

докладанням до нього регульованого моменту зовнішніх сил навколо осі

підвісу внутрішньої рамки. Такий момент створюють одним з двох способів:

або за допомогою датчика моменту, встановленого на осі підвісу внутрішньої

рамки, або за допомогою скріпленого з кожухом гіроскопа додаткового

грузика, який викликає зсув центру мас гіродвигуна щодо внутрішньої осі

його підвісу уздовж головної осі ротора. У першому випадку коректувальним

моментом є момент, що розвивається датчиком моменту, в другому - момент

сили тяжіння грузика. Другий різновид моментної азимутальної корекції

називають грузиковою корекцією. Розглянемо особливості вказаних двох

різновидів моментної корекції.

Грузикова корекція (Рис. 6) конструктивно проста. Звичайно вона

реалізується за допомогою різьбового стрижня, уздовж якого може

переміщатися вантаж у вигляді гайки. Оскільки положення гайки доводиться

регулювати у функції широти, її часто називають широтною гайкою.

Головний недолік грузикової корекції - розбалансування гіроскопа, отже

схильність його до впливу прискорень при хитавиці і маневруванні об'єкту.

Інший недолік - важкість регулювання системи корекції. Тому грузикову

корекцію використовують лише в простих малоточних приладах при

порівняно малих прискореннях об'єкту, – наприклад, в торпедних ГН.


Арк.

22 ПГ1110.1730.000ПЗ

Зазначені недоліки відсутні при створенні коректувального моменту за

допомогою датчика моменту. (Рис. 7 ) Відзначимо ще одну позитивну якість

грузикової корекції – швидкість коректувального руху визначається відомою

формулою прецесійного руху

.cos

H

M кк

Якщо кM створюється датчиком моменту, швидкість корекції к

залежить від кута . Цього не відбувається при грузиковій корекції, оскільки

в цьому випадку

.cosmglM к

При кінематичній азимутній корекції ГН гіроскоп не примушують

повертатися в азимуті зі швидкістю . Зі швидкістю повертають лише

Рис. 6. Схема гіроскопа з механічним азимутальним

корегуючим пристроєм (М — вантаж)

Рис. 7. Схема гіроскопу з електричним

азимутальним корегуючим пристроєм: 1

— корегуючий електродвигун; 2 —

потенціометр широтного балансування


Арк.

23 ПГ1110.1730.000ПЗ

вихідний відліковий пристрій - шкалу або вихідний електричний датчик кута,

а гіроскоп залишають некоректованим в азимуті.

Кінематична корекція може

бути реалізована, наприклад, за

допомогою керованого двигуна, який

через редуктор повертає з швидкістю

стакан, в якому закріплений

статор вихідного датчика кута ДУ

(Рис.8). Ротор цього датчика кута

пов'язаний з віссю підвісу зовнішньої

рамки гіроскопа. На двигун подають

електричний сигнал, пропорційний

необхідній швидкості корекції. При

цьому масштаб сигналу, що керує

двигуном, погоджують з коефіцієнтом

передачі двигуна і передавальним

числом редуктора. Для забезпечення

строгої пропорційності між

швидкістю двигуна і напругою, що

керує, доцільно використовувати двигун-тахогенератор, що включається по

схемі інтегруючого приводу.

Вузол кінематичної корекції можна виконувати у вигляді окремого

автономного блоку, зв'язаного з ГН лише електрично. Якщо вихідним

датчиком кута служить датчик типу СКОТ, то автономний блок кінематичної

корекції повинен бути виконаний у вигляді додаткового СКОТ, ротор якого

через редуктор буде повертатися двигуном (інтегруючим приводом). Сигнал

вихідного датчика кута ГН по чотирипроводній лінії подають на СКОТ блоку

кінематичної корекції, а з нього - споживачам. Інакше кажучи, додатковий

СКОТ включають по схемі підсумовування кутів і поворотом ротора

додаткового СКОТ безперервно вводять поправку на кут повороту земних

Рис.8. Схема ГН з кінематичною

азимутальною корекцією


Арк.

24 ПГ1110.1730.000ПЗ

осей навколо вертикалі. Якщо в ГН використаний вихідний датчик кута типу

сельсина, в блоці кінематичної корекції використовують диференціальний

сельсин.

1.4.2. Робота системи азимутної корекції на нахиленій основі

Рівняння кутової швидкості відходу гіроскопа

0

0

20

0

10 sincoscos

coscos

H

M

H

M zx

де - проекція кутової швидкості опорної системи координат на

вертикальну вісь O

1xM и 2zM - проекції на осі 1y і 2z коректованого моменту грузика

За відсутності нахилів система азимутної корекції настроюється

ідеально. Тому

HPlM x 0

Враховуючи, що при довільних нахилах основи проекції вектора Р

сили ваги на осі системи рівні

0P 0P PP

а проекції вектора l зсуви центру тяжіння грузика на осі 222 zyx

визначаються виразами

01 xl ll y 1 01 zl

Можна дізнатися проекції 1xM і 2zM коректуючого моменту

)^cos(

)^cos()^cos(

111111

21222222

zPllPlPM

yyxPllPlPM

yzzyx

xyyxz

021

002

002

cos)^cos(

coscos)^cos(

sincos)^cos(

yy

y

x


Арк.

25 ПГ1110.1730.000ПЗ

Підстановка початкових співвідношень в початкове рівняння визначить

0

як похибку азимутальної корекції:

0)cos(sin

coscos

coscossin

coscos

cossincos

0202

0

0

000

0

000

H

Pl

H

Pl

H

Pl

H

Pl

Таким чином, грузикова азимутальна корекція не має даної похибки

незалежно від способу горизонтальної корекції.


Арк.

26 ПГ1110.1730.000ПЗ

1.5. ВИБІР СИСТЕМИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЇ КОРЕКЦІЇ

1.5.1. Види корекції

Системи горизонтальної корекції ГН також мають два різновиди:

1) маятникову

2) по перпендикулярності рамок.

Вони розрізняються типом датчика ДГК, що виробляє сигнал відхилення

головної осі гіроскопа у вертикальній площині від положення рівноваги.

Якщо таким датчиком є маятниковий елемент, - система корекції маятникова.

Якщо такий датчик дає сигнал гкU , що характеризує відхилення головної осі

гіроскопа від перпендикуляра до площини зовнішньої рамки, то діє система

корекції по перпендикулярності рамок. Її називають також міжрамковою

системою корекції. Маятникова система корекції прагне привести головну

вісь гіроскопа в горизонтальне положення (за наявності прискорень - в

площину уявного горизонту), міжрамкова – до напряму перпендикуляра до

площини зовнішньої рамки.

Недолік міжрамкової корекції - рухи головної осі гіроскопа при

нахилах осі підвісу зовнішньої рамки (разом з об'єктом) відносно вертикалі.

Головний недолік маятникової корекції - схильність маятника до впливу

прискорень об'єкту при його маневруванні і хитавиці.

На практиці частіше застосовують маятникову систему горизонтальної

корекції. У авіаційних ГН її відключають на час віража літака за допомогою

спеціального приладу - вимикача корекції, в якому використовують

вимірювач кутової швидкості повороту літака навколо нормальної осі.

1.5.2. Обгрунтування вибору системи горизонтальної корекції

Для запобігання поєднанню осі ротора з віссю зовнішньої рамки

гіроскоп має міжрамкову горизонтальну корекцію, за допомогою якої вісь


Арк.

27 ПГ1110.1730.000ПЗ

обертання ротора утримується в положенні, перпендикулярному площині

зовнішньої рамки.

Ротор гіродвигуна при своєму обертанні захоплює за собою прилеглий

шар повітря, що формується в струмінь у заглибленнях на камері

гіродвигуна, а потім зрізується з поверхні ротора повітрезнімальними

частинами сопел. Із сопел виходить струмінь повітря під тиском приблизно

100 мм. вод. ст., що створює реактивну силу Р, спрямовану так, як показано

на рис.9 .

Якщо головна вісь гіроскопа перпендикулярна до площини зовнішньої

рамки, то обидва сопла лежать у площині зовнішньої рамки, і сили Р (Рис. 9)

не створюють моменту навколо вертикальної осі карданного підвісу.

При порушенні перпендикулярності осей карданного підвісу (нахилі

внутрішньої рамки) сили Р змістяться з площини зовнішньої рамки і

відносно вертикальної осі почнуть діяти на плечі l, створюючи таким чином

момент на зовнішній рамці. Під дією цього моменту внутрішня рамка

(гірокамера) почне прецесувати в бік, протилежний нахилу. Прецесія буде

відбуватися до тих пір, поки сопла не встановляться в площині зовнішньої

рамки, тобто поки не відновиться перпендикулярність осей.

Сильний потік повітря, що виходить із сопел, інтенсивно перемішує

повітря , що знаходиться всередині приладу, і тим самим вирівнює нагрів

всіх частин, що зменшує температурні погрішності гіронапівкомпаса.

.

Конструкція що має такий принцип роботи найбільш проста і доречна в

даному випадку для досліджуваної схеми.

Рис. 9 Схема роботи повітряно-реактивної горизонтальної корекції:

а — при перпендикулярному положенні осей гіроскопа: б — при нахилі

головної осі; 1 — зовнішня рамка; 2 — гірокамера


Арк.

28 ПГ1110.1730.000ПЗ

1.6. АНАЛІЗ ОСНОВНИХ ПОХИБОК

1.6.1. Похибка від впливу хитавиці на міжрамкову систему

горизонтальної корекції

При хитавиці об'єкту, як і при віражі, система горизонтальної корекції ГН

зазнає збурення.

Розглянемо варіант міжрамкової горизонтальної корекції. Для більшої

фізичної наочності вивчимо спочатку випадок одноосної бортової хитавиці.

Для вирішення розглядуваного завдання використаємо рівняння (1.33).

Кути , 0 , 0 , , як і раніше, вважатимемо малими.

Швидкість повороту cx2 зв'язаної системи координат навколо осі 2x ,

якщо враховувати тільки кутовий рух об'єкту щодо опорної системи

координат і не враховувати швидкість повороту самої опорної системи,

визначається за виразом (1.7).

sincos2 ycxccx ,

sincoscos

xc ;

sin

yc .

Отже,

sin)sin(cos)sincoscos(2

cx (1.15)

Для випадку малих кутів

, , 0 , 0 , , як випливає з (1.2) та (1.14)

)sin()cos(0 .

Тоді (1.15) можна представити спрощено:

)sin()()cos()(2

c

x (1.16)


Арк.

29 ПГ1110.1730.000ПЗ

При одноосній хитавиці, тобто при

tm sin ; 0 ; 0

,

з (1.16) одержимо

tmc

x cos)(sin2 (1.17)

У припущенні лінійної характеристики системи міжрамкової корекції

запишемо

HkM гк . (1.18)

Враховуючи (1.16) і (1.18) одержимо рівняння

tm cos)(sin .

tm cos)(sin

(1.19)

Вважаємо величиною квазіпостійною. Тоді, використавши частотні

характеристики, запишемо рішення рівняння (1.19) у вигляді:

)cos()(

22

0sin

tm . (1.20)

З урахуванням

0H

M гк

Звідси

)(2sin)(4

022

2

m (1.21)

Формула (1.21) характеризує похибку від впливу хитавиці.У даному випадку,

0 визначає азимутальний кут між положенням головної осі гіроскопа і

положенням осі, навколо якої відбувається хитавиця основи. Як видно з

одержаної формули, найбільшого значення швидкість уходу гіроскопа в

азимуті сягає при 4

0

,

4

3. Вплив одноосної хитавиці на систему

міжрамкової корекції такий, що зовнішня рамка повертається в азимуті до

поєднання головної осі гіроскопа найкоротшим шляхом з напрямом осі,

навколо якої відбувається хитавиця об'єкту. Отже, при одноосній


Арк.

30 ПГ1110.1730.000ПЗ

гармонійній хитавиці рух ГН з міжрамковою корекцією набуває нових

якостей: з'являється положення рівноваги головної осі гіроскопа, що

співпадає з напрямом осі хитавиці.

При малій питомій швидкості корекції, тобто при , як випливає з

(1.21), величина

визначається формулою

)(2sin4

| 02

2

m ,

тобто швидкість дрейфу мала, пропорційна .

При зворотному співвідношенні

)(2sin4

| 0

22

m

швидкість дрейфу також мала, обернено пропорційна .

Дослідженням на екстремум легко встановити, що швидкість дрейфу

має максимум при . В цьому випадку

)(2sin8

| 0

2

m

1.6.2. Карданова похибка і її особливості

Карданова погрішність ГН має чисто

геометричну природу. Вона з'являється при

невертикальному положенні осі підвісу

зовнішньої рамки.

Суть карданової похибки з'ясуємо за

допомогою Рис.10, де показана земна

система координат , орієнтована

географічно і система координат Czcycx ,

пов'язана з об'єктом. Зв'язана система

Czcycx повернена відносно земної на

кути курсу K , тангажу (диференту)

та крену . Для визначеності припустимо, що головна вісь гіроскопа

Рис.10. Положення гіроскопа та

звязанної відносно землі системи

координат


Арк.

31 ПГ1110.1730.000ПЗ

напряму, позначена y , встановлена в площині меридіана O . Для

спільності вважаємо, що головна вісь гіроскопа нахилена відносно площини

горизонту на кут 0 . При відхиленні нормальної осі 0z об'єкту від вертикалі

(осі ) на кути та вісь зовнішньої рамки також відхиляється від вертикалі

на ті ж кути, тобто займає напрям осі cz . При нахилі осі зовнішньої рамки

відлік приладних значень курсу об'єкту проводитиметься не в площині

горизонту 00Oyx , а в похилій площині ccOyx .

Для наочності припустимо, що рухома частина приладу забезпечена шкалою,

площина якої ccOyx перпендикулярна до осі підвісу cz зовнішньої рамки.

Шкала має оцифрування від 0 до 360° для відліку показань курсу. Відлік

проводиться по індексу у вигляді курсової риски, закріпленої на корпусі

приладу в подовжній площині об'єкту COzcy . Нульовий відлік на шкалі

відповідає напряму головної осі.

Побудуємо на мал.10. площину Oyzc , що проходить через вісь cz підвісу

зовнішньої рамки і головну вісь y гіроскопа. Слід від перетину цієї площини

з площиною ccOyx похилої шкали визначить вісь 1OO , на якій лежить нуль

відліку.

Таким чином, приладне значення курсу буде визначено кутом 1K що

знаходиться між віссю 1OO , та поздовжньою віссю cy об'єкту, на якій

розташований відліковий індекс. У загальному випадку KK 1 .

Різниця між приладним 1K , і дійсним K значеннями курса (істинного

або умовного) і складає карданову погрішність або карданову помилку K ,

тобто.

KKK 1

Для одержання формули K потрібно скласти функціональну залежність

),,,( 01 KfK . Така залежність може бути отримана рішенням

сферичних трикутників, порівнянням матриць напрямних косинусів,

використанням проекцій вибраних відповідним чином векторів.


Арк.

32 ПГ1110.1730.000ПЗ

Використовуємо останній метод як найменш трудомісткий. За вектор,

через проекції якого виражатимемо ту або іншу непарну тригонометричну

функцію кута, що цікавить K , приймемо власний кінетичний момент H ,

направлений уздовж осі y , З мал.10 можна одержати рівність

yc

xc

H

HtgK 1 .(1.22)

Цю рівність можна вивести і формально. Для цього побудуємо в площині

ccOyx відліку приладового курсу 1K деяку вісь O , перпендикулярну до

площини Oyzc і, отже, перпендикулярну до вектора H . За умовою, проекція

вектора H на вісь O дорівнює нулю, тобто

0H (1.23)

З віссю cy вісь O , складає кут 12

K

. Виразимо H через xcH та ycH і

прирівняємо відповідно до (1.23) нулю. Одержимо

0sincos 11 KHKHH ycxc

З цієї рівності випливає вираз (1.22).

Для отримання залежності ),,,( 01 KfK виразимо в рівності (1.22) xH

та zH через K , , та 0 тобто визначимо проекції H на осі x та z у

функціях вказаних кутів. Для цього зручно замінити вектор H двома взаємно

перпендикулярними його складовими H , та H , зв'язаними з H рівностями

0cos HH ; 0sin HH (1.24)

З мал.10 одержимо

sincos)sinsincoscossin( HKKHH xc ;

sincoscos HKHH yc

Або, враховуючи рівність (1.24)

sincossin)sinsincoscossin( 0HKKHH xc

sinsincoscoscos 00 HKHH yc .


Арк.

33 ПГ1110.1730.000ПЗ

Після підстановки цих виразів в (1.23) і ділення всіх членів на 0cos 0

одержимо шукану залежність ),,,( 01 KfK

sincoscos

sincossinsincoscossin0

0

1tgK

tgKKarctgK

. (1.25)

Користуючись виразом 1K , запишемо згідно (1.22) формулу карданової

похибки

sincoscos

sincossinsincoscossin0

0

1tgK

tgKKarctgKKK

(1.26)

Формула незручна для розрахунку тим, що містить різницю близьких

величин. Цього недоліку можна уникнути, якщо у виразі (1.26) замінити 1K

на KK і вирішити одержану рівність відносно K . В такому випадку

tgKtgKKtgK

tgKtgKtgKKKtg

)sincossinsincoscos(sinsincoscos

)sincos(cossincossinsincoscossin00

00

Спрощена формула

02

022 cos2sin)(

4

1KKK

1.6.3. Похибка ГН через неточність азимутальної корекції

Похибка азимутальної корекції обумовлюється неточністю вироблення

сигналу корекції і нестабільністю параметрів, від яких залежить швидкість

азимутальної корекції. В даній роботі корекція здійснюється згідно із

законом.

sin2 к (1.27)

1.6.4. Похибка від нестабільності кінетичного моменту

Для приблизного оцінювання моменту інерції використовують спрощену

формулу


Арк.

34 ПГ1110.1730.000ПЗ

ppppo RmmI 2 , (1.28)

де р - радіус інерції маховика.

Головними причинами змінювання радіуса маховика Rp в процесі

експлуатації гіродвигуна є “розкриття” маховика під дією відцентрових сил

інерції та його нагрівання.

Збільшення середнього радіуса маховика під дією відцентрових сил

інерції дорівнює 132 ERR pp , де - густина матеріалу ротора; Е -

модуль пружності. Змінювання моменту інерції дорівнює

E

R

R

R

Rm

RmRRm

I

I p

p

p

pp

ppppp

o

o

22

2

2222

(1.29)

Збільшення середнього радіуса маховика під дією нагрівання дорівнює

R Rp p T , де Т- коефіцієнт лінійного розширення; - відхилення

температури маховика від початкової. Змінювання моменту інерції дорівнює

I

I

m R m R

m R

o

o

p p T p p

p pT

2 2 2

2

12

. (1.35)

Таким чином, сумарна нестабільність моменту інерції дорівнює

T

p

o

o

E

R

I

I2

2 22

. (1.36)

Змінювання моменту інерції може сягати величини, яка неприпустима

для прецизійних приладів. Тому з метою стабілізації моменту інерції

потрібно в першу чергу проводити температурну стабілізацію приладу.

Розглянемо нестабільність швидкості обертання ротора.

В разі застосування в ГМ асинхронного електродвигуна нестабільність

швидкості обертання буде дорівнювати

нн

нн

н

н

spf

spfsfp

n

nn

160

1601601

11

, (1.37)


Арк.

35 ПГ1110.1730.000ПЗ

де s, sн, f, fн - відповідно поточні та номінальні значення ковзання та частоти

живлення.

З одержаного виразу витікає, що нестабільність швидкості обертання ротора

асинхронного ГМ обумовлена нестабільністю параметрів джерела живлення

та нестабільністю температури, від якої залежать як момент опору, так і

величина активного електричного опору ротора.

При необхідності нестабільність параметрів джерела живлення можна

зробити незначною, але нестабільність моменту опору ліквідується значно

складніше.

Асинхронні двигуни не можуть забезпечити потрібну для прецизійних

приладів нестабільність швидкості обертання ротора на рівні 10-2%.

Нестабільність швидкості обертання ротора може бути знижена за

рахунок використання замкнених систем регулювання швидкості. Так, в

прецизійних наземних гірокомпасах використовують ГМ з датчиком кутової

швидкості обертання ротора, по сигналах якого регулюють швидкість

обертання з точністю до 5.10-3%.

Для синхронного гістерезисного ГМ в усталеному режимі роботи

виконується співвідношення

нн f

f

, (1.33)

тобто нестабільність швидкості обертання ротора залежить тільки від

нестабільності частоти джерела живлення. Цей параметр за допомогою

керованих генераторів струму можна стабілізувати в межах 10-2...10-3 %.


Арк.

36 ПГ1110.1730.000ПЗ

1.6.5. Похибки, обумовлені моментом небалансу.

Ці моменти викликані зміщенням центру мас внутрішньої рамки (кожуха)

разом з гіромотором вздовж головної осі. Основні причини такого зміщення

центру маси:

залишкова незбалансованість рухомої частини приладу;

підшипники, при роботі яких зміщуються шарики і сепаратори,

мастильні матеріали (при перетіканні , розбризкуванні і т.д.);

зміщення можливо також при зношенні шарикопідшипників;

з’єднання деталей, що зроблені з металів з різними коефіцієнтами

лінійного розширення ( посадки кілець ШП на вал і т.д.);

нерівномірне прогрівання гіромотора;

неоднакова жорсткість елементів конструкції (наприклад, кришок

гіромотора).

Залишковий момент небалансу після проведення операції балансування

технологічно можна зменшити до половини моменту тертя, що діє вздовж

тієї ж самої осі.

Розглянемо більш докладно дві останні причини.

Нехай сумарна жорсткість лівої кришки гірокамери і підшипника

одномасової системи (мал.11) дорівнює СZ1(), а правої кришки з

підшипником - CZ2(). В початковий момент центр ваги лежить в точці О.

Після запуску і прогрівання гіромотора геометричні розміри деталей

змінюються.

Подовження валу і гірокамери в напрямку осі обертання ротора

внаслідок змінювання температури дорівнюють

,1

;1

0000

0000

‹кгкгкгкгкгкгкгкгкгк

вввввввввв

llllll

llllll

(1.34)


Арк.

37 ПГ1110.1730.000ПЗ

де гкв , - перевищення температури вала та

гірокамери відносно оточуючого середовища;

гкв , - коефіцієнти лінійного розширення

відповідно вала та гірокамери.

В реальних ГМ завжди виконується умова:lв > lгк. Тільки в цьому випадку

в конструкції будуть відсутні люфти при нагріванні. Сумарні деформації

пружних елементів (кришок гірокамери) зліва і справа будуть дорівнювати 1

і 2, причому повинна виконуватися рівність lв - lгк= 1 + 2.

При нерівних жорсткостях кришок СZ1 і СZ2 центр мас ГМ зміститься на

величину Zр в сторону більш пружної кришки. Очевидно, що в цьому

випадку

Pгкв Z

21 ; P

гкв Z

2

2 , (1.35)

де 21р 5,0 Z .

Після встановлення температури ротор ГМ в напрямку осі обертання буде в

стані рівноваги. В такому разі сума всіх сил в напрямку осі обертання ротора

буде дорівнювати нулю: FZ = R1 + R2 =0, де R1 та R2 - реакції з боку

кришок гірокамери. Ці реакції дорівнюють

R1 = C1 |1|; R2= C2 |2|. (1.36)

Розв`язуючи разом рівняння (1.35) та (1.36), одержимо

);(21

21 гкв

CC

C

)(

21

12 гкв

CC

C

(1.37)

O

O1

lв

lгк

Cz1 Cz2

Zp

мал.11.


Арк.

38 ПГ1110.1730.000ПЗ

Виходячи з одержаних розв`язків рівнянь визначимо величину ZP:

21

2

21

112р )(

2

1

2 CC

C

CC

CCCZ гкв ,

звідки

гкгкгквввpCC

CCZ

00

21

21

2

1 (1.38)

Як слідує з отриманого виразу, одним з головних факторів зміщення

центру мас є нерівномірне прогрівання конструкції (в гк).


Арк.

39 ПГ1110.1730.000ПЗ

1.6.6. Інструментальні похибки

1.6.6.1. Розрахунок моменту тертя в шарикопідшипниках

Момент тертя шарикопідшипників визначають за емпіричними даними

як суму складових які включають тертя ковзання, кочення і тертя в олії, а

також включають чинники, які обумовлюють рівномірність кульок, і іншими

погрішностями виготовлення.

Середнє значення моменту тертя розраховують по формулі

)1(***4,1 D

DkFM r

rтр

(1.39)

де rF - радіальне навантаження:

k -коефіціент тертя кочення, k =0.0002…0,0005см;

rD - діаметр по дну жолоба внутрішнього кільця

D - діаметр кульок

згідно кресленню чутливого елементу, рамка ГДКШ встановлена на

двох підшипниках типу DDL 1150ZZRA3P13LO-1 німецької фірми NMB.

Геометричні розміри цього підшипника відповідають розмірам

підшипника російського виробництва 5-10000096 КУ4 ЕТУ100

Підшипники цього типа мають наступні геометричні розміри

- діаметр по дну жолоба внутрішнього кільця rD =6,731мм;

- діаметр кульки D =2мм

Экспериментально був визначений момент тертя німецького

підшипника DDL, який склав трM =0,04 Г*см при радіальному навантаженні

підшипника в 100Г.

Користуючись формулою (1.35) і геометричними розмірами

підшипника, визначимо тертя кочення для цього типу підшипника:


Арк.

40 ПГ1110.1730.000ПЗ

см

D

DF

Mk

rr

тр000065,0

)12,0

6731,0(*100*4,1

004,0

)1(*4,1

Це значно краще за коефіцент тертя кочення, котрий дорівнює

k =0.0002…0,0005см, що рекомендується для підшипників гіроприладів.

Середня вага внутрішньої рамки ГН складає rbF =950Г, яка була

визначена шляхом зважування 5 серійних складених рамок.

Діюче навантаження на один підшипник має таке значення:

НГF

FF rbrbrb 66,481,9*10*475475

2

950

2

321

.

Середнє значення моменту тертя, який діє на одному з

шарикопідшипників внутрішньої рамки ГПК

смНD

DkFMM r

rbтртр *019,0)12,0

6731,0(*000065,0*66,4*4,1)1(***4,1 121

Момент тертя, що створюється двома шарикопідшипниками внутрішньої

рамки:

мНMM трвт *10*8,30019,0*22 51

1.6.6.2. Визначення шкідливого моменту, що викликаний

незбалансованістю рамки чутливого елемента ГН

При ідеально збалансованій рамці чутливого елементу ГН шкідливий

момент відсутній. Але, виходячи з умов експлуатації в широкому діапазоні

температур (від -50 до +50 ), для компенсації можливих температурних

розширень деталей передбачаються конструктивно мінімальні зазори

(люфти). Такий зазор, наприклад, передбачається при установці гіродвигуна

уздовж осі його обертання і має величину, згідно технічної документації, в

межах 0,005..-0,015 мм, завдяки якому виникає момент розбалансування

рамки чутливого елементу ГН.


Арк.

41 ПГ1110.1730.000ПЗ

Поява цього моменту викликає систематичні дрейфи гіроприладу і,

відповідно, погрішності всього гіроприладу.

Шкідливий момент, який виникає за рахунок дисбалансу ротора

гіроскопа уздовж осі його обертання, визначається за формулою:

lPM внб *

Де Р - вага ротора (гіромотора);

Розрахунок проводимо на гірший варіант, тобто на максимально

можливе зміщення центру тяжіння, а саме:

ммl 015.0

Тоді: мНсмГlPM внб *10*6,6015,0*450* 5

1.6.6.3. Визначення шкідливого моменту, який створений

центральними струмовідводами

На внутрішній рамці ГН для живлення струмом гіродвигуна і лампочки

підсвічування змонтовані центральні струмовідводи, які створюють

додаткове навантаження на цю рамку. Конструктивно ці струмовідводи

виконані у вигляді гребінки - набору трьох точкових контактів.

Рис..12. Набір (гребінка) центральних точкових струмовідводів (контактів)

Ці струмовідводи мають невеликі моменти навантаження, але вони

обмежують поворот чутливого елементу (внутрішньої рамки) кутом 150 .

Такі контакти добре оброблені технологічно і завдяки широкому


Арк.

42 ПГ1110.1730.000ПЗ

застосуванню повністю уніфіковані. Точкові центральні контакти створюють

момент опору, рівний мН *10*07,0 4 на одному контакті. У нашому

випадку, для трьох контактів, цей момент дорівнюватиме:

мНM вст *10*21,0 4

1.6.6.4. Визначення дрейфу ГН в азимутальній площині,

викликаного шкідливими моментами внутрішньої рамки

Ми визначили три шкідливі моменти, що діють по осі внутрішньої

рамки, а саме:

мНM вт *10*8,3 5

мНM внб *10*6,6 5

мНM вст *10*21,0 4

Найбільший дрейф ГН матиме, коли всі ці три складові однаково

направлені, тобто сумуються

вшM = втM + внбM + встM

Тоді максимальний уход в азимутальній площині дорівнюватиме:

ссмН

мН

H

M вш 100032,0

**10*3920

*10*5,124

5

max

,

Де смНH **10*3920 4 - кінетичний момент гіродвигуна ГМА-4.

Переведемо цю кутову швидкість в кутові одиниці, враховуючи те, що в

одному радіані міститься 520626 (кутових секунд)

Тоді максимальна кутова швидкість дрефу ГН складатиме

час

0,66*00032,0max

Цей дрейф повинен повністю компенсувати механізм широтної

корекції. За один оберт гвинта механізму широтної корекції виникає дрейф,

рівний


Арк.

43 ПГ1110.1730.000ПЗ

час

3,101

Тоді дрейф може компенсуватися за таку кількість обертів викрутки

обертиNк 4,63,10

0,66

1

max

Максимальна кількість обертів, яку допускає система механізму

широтної корекції, складає 15,6 обертів.

При виготовленні ГН цей механізм балансується по центру, тобто

число обертів в обидві сторони складає:

обертиN

N y 8,72

6.15

2

maxmax_

Оскільки має виконуватись умова 8,74,6max_ yк NN – тобто

виконується повністю.

1.7. РОЗРАХУНОК МЕХАНІЗМУ ШИРОТНОЇ КОРЕКЦІЇ

Для компенсації неточності азимутальної корекції, яка виникає в ГН

внаслідок зміни широти місця рухомого об'єкту, слугує механізм широтної

корекції (Рис.13). Конструктивно він складається з регулювального гвинта 2,

який розміщений на внутрішній рамці перпендикулярно її площини і осі її

обертання. На кінці цього гвинта закріплений грузик 3. Така схема широтної

корекції одержала в спеціальній літературі назву грузикової корекції.


Арк.

44 ПГ1110.1730.000ПЗ

Рис.13. Конструктивна схема реалізації тягарцевої корекції 1 – внутрішня рамка; 2 –

регулірувальний (балансний) гвинт; 3 – тягарець

Визначимо основні параметри механізму широтної корекції:

1. Довжина гвинта l =25,5мм.

2. Довжина робочого ходу гвинта 0,7895,15,25 pl мм

3. Кількість робочих витків (обертів) гвинта при кроці різьби 0,45 мм

6,1545,0

0,7

S

ln

р

рв обертів

4. Маса регулювального гвинта ГP 3,4

5. Момент, що розвивається регулювальним гвинтом при одному оберті

на одну поділку викрутки:

мНlPMш *102045,05,4 5 .

Регулювальна викрутка, за допомогою якої здійснюється широтна

корекція, має 8 поділок.

6. Момент, що розвивається регулювальним гвинтом при повороті на

одне ділення викрутки

мНN

MM

отв

шотвш *10*25,0

8

2,0 6.

7. Кінетичний момент гіродвигуна ГМА-4Ю1Н 2кл.359.00.00.000 Ю I ТУ

смНссмГH 41039204000

3 2 1


Арк.

45 ПГ1110.1730.000ПЗ

8. Кутова швидкість прецесії, що викликана одним поворотом гвинта

широтної корекції

сН

Mш 100005,0

103920

1024

5

1

або

час

3,1052062600005,01

9. Кутова швидкість прецесії, що викликана поворотом викрутки на одне

ділення

часNотв

2875,1

8

3,1022

9. Одне маленьке ділення шкали ГН рівне д.у. (ділень кута) або

1д.у. = 20*а=20*3,6=72 угл.мин.=1,2 ,

де а - ціна одного ділення кутоміра в артилерії.

По ТУ допускається відхилення на 2 ділення шкали ГН за 30 хвилин

(тобто 2,4) або за 1 годину роботи на 4,8

Таким чином за 1 годину роботи ГН допускає дрейф 4,8 або на 4

маленьких ділення шкали, що дуже добре поєднується з ціною одного

ділення викрутки: щоб компенсувати 1 маленьке ділення шкали необхідно

повернути викрутку на одне ділення проти напряму уходу картушки


Арк.

46 ПГ1110.1730.000ПЗ

РОЗДІЛ 2. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

2.1. ОЦІНКА РІВНЯ ЯКОСТІ ВИРОБУ

Вихідні положення

Оцінка рівня якості приладу проводиться з метою

порівняльного аналізу і визначення найефективнішого в технічному

відношенні варіанта інженерного рішення. Така оцінка проводиться

на стадіях створення нової і модернізації діючої техніки, при

впровадженні її в виробництво, у процесі проведення

функціонально-вартісного аналізу тощо.

На різних етапах оцінка рівня якості виробу має свої

особливості.

На стадії створення нових або модернізації діючих виробів (при

проведенні функціонально-вартісного аналізу) коли за варіантами,

що підлягають розгляду, недостатньо інформації щодо кількісної

характеристики властивостей виробу, узагальнюючий показник

рівня якості - коефіцієнт технічного рівня )( ..PTK розраховується

для кожного варіанту інженерного рішення за формулою:

n

iijijPT BK

1.. , (1)

де i

- коефіцієнт вагомості і-го параметра якості в сукупності

прийнятих для розгляду параметрів якості;

ijB - оцінка і-го параметра якості j-го варіанта виробу в

балах;

n - кількість параметрів виробу, які прийняті для оцінки.


Арк.

47 ПГ1110.1730.000ПЗ

Кращим варіантом інженерного рішення виробу з прийнятих до

розгляду є варіант, якому відповідає найбільше значення

коефіцієнта технічного рівня

,max ..1

.. jPTkj

еф

PT KK

(2)

де k - кількість варіантів інженерних рішень, які були

прийняті для

порівняльної оцінки.

При наявності кількісної характеристики властивостей виробу

коефіцієнт технічного рівня можна визначити за формулою:

n

i

ijijPT qK1

.. , (3)

де ijq - відносний (одиничний) і-й показник якості j-ого

варіанта виробу. Далі наведемо порядок розрахунку i

та ijq .

Обґрунтування системи параметрів виробу і визначення

відносних показників якості

На основі даних про зміст основних функцій, які повинен

реалізовувати виріб, вимоги замовника до них, а також умов, які

характеризують експлуатацію виробу, визначають основні

параметри виробу (приладу, засобів обчислювальної техніки,

програмного продукту), які будуть використані для розрахунку

коефіцієнта технічного рівня виробу. Система параметрів, що

прийнята до розрахунків, повинна достатньо повно

характеризувати споживчі властивості виробу (його призначення,

надійність, економне використання ресурсів, стандартизація

тощо).


Арк.

48 ПГ1110.1730.000ПЗ

Чим більше параметрів прийнято для оцінки рівня якості, тим

точніша буде оцінка. У будь-якому випадку кількість параметрів

повинна бути не менше шести. Основні параметри виробу

повинні бути достатньо охарактеризовані.

Для оцінки рівня якості виробу візьмемо такі параметри:

1. Дрейф гіроскопа при н.у. – швидкість відхилення головної

осі приладу від початкового положення;

2. Час безперервної роботи без переорієнтування;

3. Готовність до роботи;

4. Вага комплекту;

5. Напруга живлення – характеризує енергоємність приладу;

6. Споживаний струм;

7. Температурний діапазон;

Викладення методики оцінки рівня якості проводиться для

виробу, який має один аналог, взятий за базовий виріб. За базовий

візьмемо прилад ГПК-48, основні технічні параметри виробів

наведені в таблиці 1.

Таблиця 1

Основні технічні параметри виробу

Марка

гіропів

компаса

Дрейф

гіроскопа

за н.у.,

град/год.

Час

безперервної

роботи,

хв.

Готовніст

ь до

роботи,

хв

Вага

комплект

у,

кг

Напруга

живлення

, В

Спожив

аний

струм, А

Т-ний

діапазон

роботи,

Co

ГПК-48 не більше

12

15-20 5 6 27 2.7 не

більше 3

-60...+50

Розроб.

прилад

не більше

4.8

60-90 10-15 6 27 2.7 не

більше 3

-60...+50


Арк.

49 ПГ1110.1730.000ПЗ

Відносні (одиничні) показники якості за будь-яким параметром

iq , якщо вони находяться у лінійній залежності від якості,

визначаються за формулами:

,

іБ

iH

iР

Pq (4)

Або

,

іН

iБ

іР

Pq (5)

де іНР ,

іБР - числові значення і-го параметру відповідно нового і

базового виробів.

При нелінійній залежності між параметрами і якістю виробу, або

якщо параметри відрізняються більш ніж на порядок, слід

використовувати наступні формули:

),1ln(7,0

1

iБ

iH

iP

Pq (6)

або

),1ln(7,0

1

iН

iБ

iP

Pq (7)

чи інші залежності, що відповідають специфіці параметру.

Слід пам’ятати, що якщо зі зміною значення параметру нового

виробу відносно базового якість виробу погіршується, то відносний

показник якості повинен бути менше 1, якщо поліпшується – більше

одиниці, якщо не змінюється – дорівнювати 1. Наприклад, збільшення

величини параметра веде до покращення якості виробу (продуктивність

виробу, економність тощо) і зі збільшенням кількісного значення

величини параметра якість виробу погіршується (маса, габарити,

споживана потужність тощо).


Арк.

50 ПГ1110.1730.000ПЗ

Аналіз параметрів виробів

1. зі збільшенням значення дрейфу якість приладу погіршується,

падає точність вимірювань виробу.

2. збільшення часу безперервної роботи без переорієнтування

позитивно впливає на експлуатацію приладу, дозволяє більш широко

застосовувати його;

3. зменшення часу готовності до роботи позитивно впливає на

експлуатацію приладу, дозволяє екіпажу танку вирішувати бойову

задачу у коротший термін часу;

4. значення параметра ваги для виробів, що розглядаються, є

однакові;

5. значення параметра живлення для виробів, що розглядаються,

однакові, за винятком перепадів;

6. значення параметра струму для виробів, що розглядаються, є

однакові;

7. значення параметра температурних діапазонів для виробів, що

розглядаються, однакові, тобто цей параметр не змінюється.

Таблиця 2

Відносні показники якості.

Параметри

Вироби

ГПК-48 Розроблюван

ий прилад

Дрейф гіроскопа 1 2,5

Час безперервної

роботи

1 4,5


Арк.

51 ПГ1110.1730.000ПЗ

Продовження

таблиці 2

Визначення коефіцієнтів вагомості параметрів

Вагомість кожного параметра в загальній кількості параметрів,

що розглядаються при оцінці визначається методом попарного

порівняння. Оцінку проводить експертна комісія, кількість членів

якої повинна дорівнювати непарному числу (не менше 5 чол.).

Експерти повинні бути фахівцями в даній предметній галузі.

Визначення коефіцієнтів вагомості передбачає: визначення

ступеня важливості параметрів шляхом присвоєння їм відповідних

рангів, перевірку придатності експертних оцінок для подальшого

використання, виявлення і оцінку попарного пріоритету параметрів,

обробку результатів і визначення коефіцієнтів вагомості ).( i

Після детального обговорення та аналізу кожний експерт оцінює

ступінь важливості параметрів шляхом присвоєння їм рангів. Причому

1 присвоюється найважливішому (найвагомішому) параметру, а n –

менш вагомому параметру з обраних для оцінки. Значення оцінок,

виставлених одним експертом не можуть повторюватися, окрім

випадків, коли експерт вагається і не може виділити найважливіший

параметр. Тоді, наприклад, він виставляє оцінку для обох параметрів

1..2.

Готовність до

роботи

1 0,5

Вага комплекту 1 1

Напруга живлення 1 1

Споживаний струм 1 1

Робочий

температурний

діапазон

1 1


Арк.

52 ПГ1110.1730.000ПЗ

Припустимо, що результати експертного ранжування мають

наступний вигляд (подано в Табл. 3.) :

Таблиця 3

Результати ранжування параметрів

Назва

Параметра

Ранг параметра за оцінкою

експерта Сума

рангів Ri ,R

Відхилення,

i

2

i

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Дрейф гіроскопа 1 3 3 3 2 12 -8 64

Час роботи 2 1 2 1 1 7 -13 169

Готовність 3 2 1 2 3 11 -9 81

Вага 4 4 4 4 4 20 0 0

Напруга живлення 6 6 6 5 5 28 8 64

Струм 5 5 5 6 6 27 7 49

Діапазон

температур 7 7 7 7 7 35 15 225

28 28 28 28 28 140 0 652

Перед подальшою обробкою перевіряється сума рангів по

кожному стовпцю (2-6), яка має дорівнювати:

,2

)1( nn

(8)

де n — кількість оцінюваних параметрів.

Для випадку 7-ми параметрів, сума рангів по кожному

стовпцю (2-6) дорівнює

.282

)17(7


Арк.

53 ПГ1110.1730.000ПЗ

Визначення можливості використання результатів

ранжування параметрів для подальших розрахунків проводять на

підставі розрахунку коефіцієнта конкордації (узгодженості)

експертних оцінок. Для цього:

а) визначають суму рангів кожного параметра (по рядках) за

формулою (9)

N

lili

rR1

, (9)

де il

r — ранг і-го параметра, визначений l-м експертом;

N — число експертів.

б) проводять перевірку загальної суми рангів за формулою (10), яка

повинна дорівнювати

2

)1(

1

nnNR

n

iiR . (10)

Для випадку 7-ми параметрів та 5-ти експертів, загальна сума рангів

дорівнює

.1402

)17(75

R

в) обчислюють середню суму рангів ( Т ) за формулою (11):

Rn

T1

. (11)

Для випадку 7-ми параметрів та 5-ти експертів, середня сума

рангів дорівнює

207

140T

г) визначають відхилення суми рангів кожного параметру (Rі )

від середньої суми рангів ( Т ) (Табл. 3, стовпець 8) за формулою

(12):

TRii . (12)


Арк.

54 ПГ1110.1730.000ПЗ

Сума відхилень за всіма параметрами повинна дорівнювати

нулю.

г) обчислюють квадрат відхилень за кожним параметром )( 2

i

та загальну суму квадратів відхилень (Табл. 3, стовпець 9) за

формулою (13):

n

iiS

1

2. (13)

д) визначають коефіцієнт узгодженості (конкордації) за

формулою (14):

)(

1232 nnN

SW

. (14)

Коефіцієнт узгодженості може мати значення в інтервалі

10 W . У разі повної узгодженості поглядів експертів коефіцієнт

W=1. Чим більше розбіжностей між поглядами експертів, тим

меншою буде величина W. Визначена розрахункова

величина W порівнюється з нормативною WH. Якщо HWW ,

визначені дані заслуговують на довіру і придатні до використання.

Для засобів обчислювальної техніки (зважаючи на відмінність

показників для різних споживачів) необхідно регламентувати більш

вільні межі вірогідності експертних оцінок. Для засобів

обчислювальної техніки (і відповідно програмного продукту) беруть

WH=0,67, для електровимірювальних і радіотехнічних виробів

WH=0,77.

Якщо розрахункове значення коефіцієнта W<WH, необхідно

провести повторне ранжування. Для цього треба повторити

93 . 0 ) 7 7 ( 5

. 652 12

3 2

W


Арк.

55 ПГ1110.1730.000ПЗ

експертизу, залучивши більшу кількість експертів, провести більш

глибоке обговорення й аналіз важливості параметрів.

Використовуючи отримані від кожного експерта результати

ранжування параметрів (див. Табл. 5.3), проводиться попарне

порівняння всіх параметрів (результати заносяться в Табл. 5.4). При

проведенні попарного порівняння параметрів слід пам’ятати, що

порівнюються не числові значення виставлених експертами оцінок,

а ранги (або місце цих оцінок). Таким чином, якщо, наприклад,

перший експерт дав оцінку важливості параметру П1 x1=2, а

параметру П2 x2=1, то при парному порівнянні параметрів, в Табл. 4

заноситься знак ”<”, бо ранг «1» означає, що параметр П2

важливіший за параметр із рангом «2».

Припустимо, що результати попарного порівняння параметрів

мають наступний вигляд:

Таблиця 4

Попарне порівняння параметрів

Параметри

Експерти Підсумков

а оцінка

Числове значення

коефіцієнтів

переваги )( ija 1 2 3 4 5

x1 i x2 > < < < < < 0,5 і 1,5

x1 i x3 > < < < > < 0,5 і 1,5

x1 i x4 > > > > > > 1,5 і 0,5

x1 i x5 > > > > > > 1,5 і 0,5

x1 i x6 > > > > > > 1,5 і 0,5

x1 i x7 > > > > > > 1,5 і 0,5

x2 i x3 > > < > > > 1,5 і 0,5


Арк.

56 ПГ1110.1730.000ПЗ

x2 i x4 > > > > > > 1,5 і 0,5

x2 i x5 > > > > > > 1,5 і 0,5

x2 i x6 > > > > > > 1,5 і 0,5

x2 i x7 > > > > > > 1,5 і 0,5

x3 i x4 > > > > > > 1,5 і 0,5

x3 i x5 > > > > > > 1,5 і 0,5

x3 i x6 > > > > > > 1,5 і 0,5

х3 i x7 > > > > > > 1,5 і 0,5

x4 i x5 > > > > > > 1.5 і 0,5

x4 i x6 > > > > > > 1,5 і 0,5

х4 i x7 > > > > > > 1,5 і 0,5

x5 i x6 < < < > > < 0.5 і 1,5

х5 i x7 > > > > > > 1,5 і 0,5

х6 i x7 > > > > > > 1,5 і 0,5

Продовження таблиці 4

Широко використовуються наступні значення коефіцієнтів переваги

)( ija

ji

ji

ji

ij

xxпри

xxпри

xxпри

a

__5,0

__0,1

__5,1

де ix і jx — параметри, які порівнюються між собою.

На основі числових даних ija

табл. 4 складають квадратну

матрицю ijaA (див. Табл. 5).


Арк.

57 ПГ1110.1730.000ПЗ

Таблиця 5

Розрахунок вагомості параметрів

xi Параметри xj Перша ітерація Друга

ітерація

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 Bi i b’i ’

i

x1 1 0,5 0,5 1,5 1,5 1,5 1,5 8 0,16 50,5 0,16

x2 1,5 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 10 0,21 68,5 0,21

x3 1,5 0,5 1 1,5 1,5 1,5 1,5 9 0,19 59 0,19

x4 0,5 0,5 0,5 1 1,5 1,5 1,5 7 0,14 43 0,14

x5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 0,5 1,5 5 0,10 31 0,10

x6 0,5 0,5 0,5 0,5 1,5 1 1,5 6 0,12 36,5 0,12

x7 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 4 0,08 26,5 0,08

Всього 49 1,0 315 1,0

Розрахунок вагомості (пріоритетності) кожного параметра i ( i )

проводиться для першої ітерації за формулами (15) та (16):

n

i

i

ii

b

b

1

,

,, , (15)

N

l

ili ab1

,, (16)

де ib — вагомість і-го параметра за результатами оцінок всіх

експертів - визначається як сума значень коефіцієнтів переваги )( ija

даних усіма експертами по і-му параметру.

Результати розрахунків заносяться в Табл. 5. Оцінки вагомості

параметрів і )( i розраховують декілька раз, доки наступне


Арк.

58 ПГ1110.1730.000ПЗ

значення буде відхилятися від попереднього менш ніж 5 %. Слід

пам’ятати, що для будь-якої ітерації 11

n

i

i .

На другій і наступних ітераціях значення коефіцієнта вагомості

)( i розраховується за формулами (17), (18) та (19):

n

i

v

i

v

iv

i

b

b

1

, (17)

де v – номер відповідної ітерації (ступінь не брати), а bv

i

визначається як:

b

bb

aaabbv

n

v

v

ilii

v

i

v

i...

,...,, 2

1

21

(18)

чи

babababv

nil

v

i

v

i

v

i ...

2211 . (19)

B1=

Відносна оцінка, яка отримана на останній ітерації розрахунків,

приймається за коефіцієнт вагомості )( i і-го параметру. За

абсолютним значенням )( i судять про вагомість (пріоритетність)

певного параметра виробу.


Арк.

59 ПГ1110.1730.000ПЗ

Таблиця 6

Розрахунок технічного рівня виробу

Параметри

Одиниця

виміру

параметра

Вироби

ГПК-48 Розроблюваний

прилад

Дрейф град./год. 0,16 0,4

Час роботи хв. 0,21 0,945

Готовність хв. 0,19 0,095

Вага кг 0,14 0,14

Напруга живлення В 0,10 0,10

Споживаний струм А 0,12 0,12

Температурний режим C0 0,08 0,08

КТ.Р. 1 1,88

В Табл. 5.6 розраховано КТ.Р. для визначених виробів.

Кт.р.=0,4+0,945+0,095+0,14+0,10+0,12+0,08=1,88

Отриманне значення технічного рівня якості розробленого зразка

складає 1,88 що більще за одиницю та рівень базового зразка.

2.2. КОШТОРИС ВИТРАТ НА НАУКОВО-ДОСЛІДНІ ТА

ДОСЛІДНО-КОНСТРУКТОРСЬКІ РОБОТИ

Кошторис розробляється виконавцем робіт на основі

календарного плану виконання робіт (сітьового графіка) і

затверджується замовником або органом, що забезпечує

фінансування робіт.


Арк.

60 ПГ1110.1730.000ПЗ

Витрати, що включаються у собівартість НДДКР,

групуються відповідно до їх економічного змісту за такими

елементами.

Матеріальні витрати

Таблиця 11

Назва

матеріалу

Одиниця

виміру

Кількіст

ь

Ціна

одиниці, грн

Сума, грн Обгрунтува

ння

Нейзильбер

кг

0,2

60

12

Для

виготовленя

валів

Латунь

ЛС-59Т

кг

0,5

55

28

Для

виготовленн

я

зубчастих

колес

Бакеліт кг 1 40 40 Для

виготовленн

я корпусу

Всього 80

Невраховані матеріали 220

Всього 300

Транспортно-заготівельні витрати( 5-15 %) 30

Загалом 330


Арк.

61 ПГ1110.1730.000ПЗ

Таблиця 12

Покупні вироби

Назва виробу Кількість,одиниці Ціна,одиниці,грн. Сума,грн.

Датчик

температур

1 30 30

Шнур для ЕОМ 1 10 10

Камера зміни

температур

1 350 350

Дріт 10 1 10

Всього 400

Невраховані покупні вироби(5-20%) 50

Всього 450

Транспортно-заготівельні витрати(5-15%) 50

Загалом 500

Витрати на оплату праці

До цього елементу належать витрати на виплату основної і

додаткової заробітної плати виконавців, обчислені згідно із

системами оплати праці, прийнятими в організації, включаючи всі

види матеріальних та грошових доплат.

Основна заробітна плата розраховується на основі даних про

трудомісткість окремих робіт (наприклад, встановлених в сітьовому

графіку) і посадових окладів основних виконавців НДР. Інформацію

про трудомісткість робіт зводять до табл. 13.


Арк.

62 ПГ1110.1730.000ПЗ

Таблиця 13

Трудомісткість виконання робіт

Шифр

роботи

Трудомісткість, людино-дні

Кер

івн

ик

Про

екту

Ко

нст

ру

кто

р

I-ї

кат

его

рії

Ро

бо

чи

й

Тех

нік

Всьог

о,

люди

но-

дні

1 1 0 5 0 1

2 3 0 0 0 3

3 1 0 0 0 1

4 0 0 5 1 1

5 0 0 0 4 4

6 0 4 0 0 4

7 0 0 1 1 3

8 0 0 5 0 10

9 0 0 0 1 1

10 2 2 0 2 6

11 0 0 10 0 20

12 0 6 0 0 6

13 2 0 0 0 2

14 0 7 6 7 14

15 0 2 0 2 4

16 0 0 0 15 15

17 0 0 4 0 4

18 0 12 0 0 12

19 0 2 0 2 4

20 0 5 0 5 10


Арк.

63 ПГ1110.1730.000ПЗ

21 0 0 0 1 1

22 6 0 10 0 6

23 0 3 0 0 3

24 0 0 0 4 4

25 0 0 16 0 16

26 0 0 0 0 18

27 0 3 0 0 3

28 0 0 8 9 9

29 0 2 0 0 2

30 0 0 0 4 4

Всього 14 43 70 58 190


Денну заробітну плату визначають виходячи з місячних

окладів, враховуючи тривалість умовного місяця (25,4 днів - при 6-

ти денному робочому тижні; 21,1 днів - при 5-ти денному робочому

тижні). Результати розрахунків основної заробітної плати

виконавців зводять у табл. 14.

Таблиця 14

Основна заробітна плата виконавців

Місячний

оклад,

грн.

Денна

заробітна

плата, грн.

Трудомісткість

,

людино-дні

Основна

заробітна

плата,

грн.

Керівник проекту 3500 165,88 14 2322,32

Конструктор I-ї 2500 118,48 43 5094,64


Арк.

64 ПГ1110.1730.000ПЗ

категорії

Робочий 2000 94,79 70 6635,30

Технік 1500 71,09 58 4123,22

Всього 18175,48


Додаткова заробітна плата (премії, одноразові заохочення та ін.)

розраховується згідно з нормативом, який встановлює підприємство

і який складає 30 % від основної заробітної плати.

Додаткова заробітна плата в розмірі 30 % складає: 5452 грн.

Сума основної та додаткової заробітної плати складає витрати

по статті "Заробітна плата" або фонд оплати праці складає:

Сума основної та додаткової заробітної плати складає –

23628,12

Утримання із заробітної плати і нарахування на фонд оплати

праці

До цього елементу належать витрати здійснювані у порядку та

розмірах, передбачених законодавством України.

ЄСВ нарахований на заробітну плату 36,76 % - 8685,70 грн.

Утриманий ЄСВ з заробітної плати 3,6% - 850,61 грн.

Податок отриманий із доходів найманих працівників15%-3416,63грн

Військовий збір отриманий із заробітної плати 1,5%-354,42 грн.

Відрахування на соціальні заходи 13307,36 грн.

Витрати на спеціальне обладнання

У цій статті розраховуються витрати на придбання машин,

приладів та іншого обладнання, яке необхідне тільки для цієї НДР.

Розрахунок витрат на придбання обладнання проводиться так само, як

для витрат на куповані вироби, з обов'язковим урахуванням

транспортно-заготівельних витрат (табл. 15). Звичайне обладнання,


Арк.

65 ПГ1110.1730.000ПЗ

необхідне для оснащення лабораторій, робочих місць та для інших цілей

в цю статтю витрат не включають.

Таблиця 15

Спеціальне обладнання

Назва

обладнання

Кількість,одиниць Ціна,грн. Сума,грн.

Перетворювач

ПАГ-1Ф

1 1200 1200

Всього 1200

Транспортно-заготівельні витрати(5-15%) 120

Загалом 1320

Витрати на службові відрядження

Відряджень не заплановано

Експериментально-виробничі витрати

Вони включають витрати на виготовлення стендів, дослідних

взірців, окремих вузлів, деталей та ін., коли вони виготовляються в

інших самостійних відділах або в інших організаціях. У більшості

випадків розрахунок цих витрат ведеться шляхом розрахунку

собівартості.

Ця стаття враховує витрати на оплату машинного часу,

пов'язаного з підготовкою і налагодженням програм. Витрати

розраховуються виходячи з кількості годин машинного часу, який


Арк.

66 ПГ1110.1730.000ПЗ

необхідний для виконання потрібного обсягу обчислювальних робіт

по темі і вартості однієї машинної години. Результати розрахунків

оформляють і вигляді табл. 17.

Таблиця 17

Витрати на оплату машинного часу

Роботи, які

виконуються на ЕОМ

Тривалість

виконання

роботи, год.

Вартість однієї

машино-

години, грн.

Сума

витрат,

грн.

Пошук інформації про

ОК 25 15 375

Пошук інформації про

існуючі методи 30 15 450

Підготовка

документації 15 15 225

Креслення 15 15 225

Всього 1275

Накладні витрати

Витрати по цій статті розраховуються за нормативом,

встановленим підприємством відносно до заробітної платні, який

може знаходитися в межах 50 - 100%; для НТУУ (КПІ) - 67% по

відношенню до заробітної плати, або 20 % від 11-ої статті "Повна

вартість роботи, виконаної власними силами".


Арк.

67 ПГ1110.1730.000ПЗ

Накладні витрати складають –23628,12*0,67=15830грн.

Прибуток

Прибуток визначається у відсотках від суми витрат, найчастіше

в проміжку (10-35%). Для НТУУ (КПІ) прибуток становить (5-10%).

Прибуток:

(23628,12+330+500+13307,36 +1320+1275+15830)*0,1=5619,05

Загальні витрати

Загальні витрати:

23628,12+330+500+13307,36+1320+1275+15830+5619,05=61809,53

Податок на додану вартість (ПДВ)

ПДВ обчислюється в розмірі 20 % від загальних витрат

(статті. 6.3.9). Якщо робота фінансується з державного бюджету, то

ПДВ не нараховується.

ПДВ=0,2*61809,53=12361,90

Повна вартість роботи, виконаної власними силами

Це сума статей 6.3.9 та 6.3.10. У тексті роботи треба навести усі

статті витрат з усіма необхідними розрахунками. При цьому

необхідно зберегти нумерацію та назви статей. Якщо за якоюсь

статтею витрати не передбачені, то необхідно вказати: "Витрати не

передбачені".

Підсумки розрахунків зводяться в таблицю, яку треба виконати

на окремій сторінці.

Повна вартість роботи: 12361,90+61809,53=74171,44


Арк.

68 ПГ1110.1730.000ПЗ

2.3. КОШТОРИС ВАРТОСТІ РОБОТИ

Прилад курсу командира танку

(вид, тема роботи та номер реєстрації)

Джерело фінансування: НТУУ „КПІ” кафедра ПСОН

Замовник: НТУУ „КПІ” кафедра ПСОН

Співвиконавці:

Термін виконання робіт: початок , закінчення ,

Стаття витрат Норматив Сума, грн. Питома вага статті, %

1. Матеріали - 830 1,22%

2. Заробітна плата, всього у

тому числі:

- основна

- додаткова

23628,124

18175,48

5452

41,90%

3. Відрахування на соціальні

заходи

у тому числі:

ЄСВ на заробітну плату

ЄСВ утриманий

Податок отриманий із доходів

працівників

Військовий збір

36,76%

3,6%

15%

1,5%

13307,36

8685,70

852,61

3416,63

354,42

15,75%

4. Спеціальне обладнання - 1320 3,83%

5. Відрядження - - -

6. Експериментально-

виробничі витрати - 1275 0,18%


Арк.

69 ПГ1110.1730.000ПЗ

7. Накладні витрати 67% п.2 15830 28,07%

8. Прибуток 10% п.7 5619,05 9,1%

9. Загальні витрати - 61809,53

10. ПДВ 20% п.9 12361,90 -

11. Повна вартість роботи.

виконаної власними силами

- 74171,436 -

12. Договірна ціна - 75000 -

Дата складання Керівник

______________

кошторису " " 2015 р. Економіст

______________


Арк.

70 ПГ1110.1730.000ПЗ

Висновок

Було проведено розрахунок технічного виробу, Отримане значення

технічного рівня якості розробленого зразка складає 1,88 що більше за

одиницю та рівень базового зразка. Також був складений кошторис

вартості роботи, в результаті ми отримали: Договірна ціна сладає: 75000

грн, загальні витрати: 61809,53 грн, прибуток складає 5619,05.


Арк.

71 ПГ1110.1730.000ПЗ

ВИСНОВКИ

1. На основі аналізу існуючих схем побудови ГПК обрали для подальшої

модернізації схему ГПК-48.

2. На основі теоретичних досліджень точності і надійності запропоновано

такі заходи:

- застосувати грузикову азимутальну корекцію

- змінити систему горизонтальної корекції: замість електричної

використати кінематичну – повітряно-реактивну.

3. Для зменшення інструментальних складових похибки запропоновано

застосувати шарикопідшипники підвищеної точності, що забезпечують

допустиму величину моменту тертя в осях підвісу чутливого елементу.

4. Великим недоліком попереднього аналогу було слабке світіння

люмінофору поділок та цифр шкали, що дуже яскраво проявилося при

використанні ГПК при підводному форсуванні річок. В результаті

модернізаціїї ГПК був підібраний і введений в креслення шкали

люмінофор ФКП-03к по ОСТ 180131-86.


Арк.

82 ПГ1110.1730.000ПЗ

Список використаної літератури

1. Руководство по материальной части и эксплуатации танка Т-62. – М.:

Военное издательство Министерства обороны СССР, 1968 – 749с.

2. Руководство по материальной части и эксплуатации танкового

навигационного оборудования. – М.: Военное издательство

Министерства обороны СССР, 1968 – 176с.

3. Грамель Р. Гироскоп, его теория и преминение: В 2-х т. – М.:

изательство иностр. лит., 1952. – Т. 2. 318с.

4. Данилин В. П. Гироскопические приборы. – М.: Высш. шк.,1965. – 540с.

5. Коновалов С.Ф., Никитин Е.А., Селиванова Л.М. Гироскопические

системы. Проэктирование гироскопических систем. – В кн.:

Акселерометры, датчики угловой скорости, интегрирующие гироскопы

и гироинтеграторы. М.: Высш. шк., 1980, ч.3, 64 – 128с.

6. Матвеев С. С. Гирокомпасы и гирогоризонткомпасы. – Л.:

Судостроение, 1974. – 352 с.

7. Меркин Д. Р. Гироскопические системы. – М.: Гостехиздат, 1956. –

300с.

8. Никитин Е. А., Ревкин С. С. Гиротахометры и гиротахоакселерометры.

– В кн.: История механіки гироскопических систем. М.: Наука, 1975.

с.32 – 42.

9. Одинцов А. А. Компенсационные гиротахометры. – К.: КПИ, 1969. –

118с.


Арк.

83 ПГ1110.1730.000ПЗ

10. Одинцов А. А. Теория и расчет гироскопических приборов. – К.: Выш.

шк. Головное издательство, 1985. – 392с.

11. Одинцов А. А. Теория гир оскопив и гироскопических приборов. – К.:

Головное издательство, 1976. – 264с.

12. Пельпор Д. С. и др. Гироскопические системы. – М.: Высш. шк., 1971

– 488с.

13. Пельпор Д. С. и др. Гироскопические системы. Проектирование

гироскопических систем: В 2-х ч. – М.: Высш. шк., 1977. – Ч. 1 – 2.

14. Ривкин С. С. Теория гироскопических устройств: В 2-х ч. – Л.:

Судпромгиз, 1962 – 1964. – Ч. 1 – 2.

15. Ройтенберг Я. Н. Гироскопы – М.: Наука, 1966. – 400с.

16. Сайдов П. И. Теория гироскопов – М.: Высш. шк., 1965. – 470с.

17. Тихменев Б. М. Элементы точних приборов. – М.: Оборонгиз, 1956. –

360с.


Арк.

84 ПГ1110.1730.000ПЗ

АНОТАЦІЯ - kpi.uakafpson.kpi.ua/diplom/bak/2015/bak6_2015.pdf · об’єкта...

Documents