Представляет Тульский государственный университет
лет кафедре «Приборы управления»
УДК 621.317
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ КАФЕДРЫ "ПРИБОРЫ УПРАВЛЕНИЯ"
В.Я. Распопов
Приведен краткий обзор основных научно-технических разработок, выполненных кафедрой "Приборы управления" ТулГУ и переданных заказчикам для эксплуатации.
Кафедра "Приборы управления" Тульского государственного университета ведет работы в области приборостроения по трем основным направлениям.
1. Гиросистемы для стабилизации исследовательской и навигационной аппаратуры на морских судах, в том числе гиросистемы для гравиинерциальных комплексов и компенсаторы влияния качки судна на показания эхолотов.
2. Гиросистемы и приборы для слежения за различными объектами с неподвижного основания и с различных носителей с помощью оптических и радиосредств, в том числе системы для обеспечения спутниковой связи, включая прием телевизионных передач.
3. Гиросистемы и приборы для измерения параметров и управления движением беспилотных летательных аппаратов и других транспортных средств.
Работы по первому направлению начаты в 1962 г. под руководством проф. А.Я. Шайденко. Была изготовлена и испытана гироплатформа "Горизонт", которая проходила испытания на плавбазе подводных лодок "Эльбрус", а в 1964-1965 гг. эксплуатировалась при проведении гравиметрических измерений на научно-исследовательском судне "Витязь" в акватории Тихого океана.
В рамках комплексной проблемы "Изучение и освоение океана" была разработана базовая модель трехосной гироплатформы "Меридиан", которая осуществляла стабилизацию полезного груза весом до 20 кг с точностью в плоскости горизонта до 8 угл.', в азимуте до 1° и была установлена для постоянной эксплуатации на 16 исследовательских судах. В 1969 г. на базе центрального поста "Меридиан" была создана система АСАС с расширенными возможностями благодаря установке ре-питерных блоков на мачте, выносной стреле и крыльях мостика, что позволило обеспечить стабилизацию акти-нометрической аппаратуры в составе двух актинометров, трех пиранометров и одного балансомера. Подобные системы успешно эксплуатировались на "кораблях погоды", в частности, на "Пассате" и "Муссоне".
В 1966 г. по проблеме "Разведка морских нефтяных месторождений" был разработан двухосный гиростаби-лизатор "Север", который осуществлял стабилизацию двух гравиметров общим весом до 30 кг с точностью до +5 угл. 'в плоскости горизонта. Было изготовлено и внедрено на судах "Севморгеологии" и "Южморгео" 14 ги-росистем.
В 1972 г. была решена проблема повышения точности стабилизации гравиметров в плоскости горизонта до +1 угл. '.
В процессе разработки гиросистем были исследованы кардановые погрешности стабилизируемых платформ и площадок ре литерных блоков при произвольном движении носителя, разработана теория горизонтальной дискретно-интегральной коррекции. Получены оригинальные конструкторско-технологические решения.
В разработке указанных систем в разные периоды времени принимали участие О.Д. Ознобкин, В.А. Матвеев, В.К. Карпов, C.B. Рогов, B.C. Кутепов, В.В. Савельев, В.И. Токарев, Е.Т. Евстигнеев, Б.В. Сухинин и др.
Работы по созданию гироплатформ, работающих в составе гравиинерциальных комплексов с 1981 г. возглавил доц., канд. техн. наук В.К. Карпов, а в настоящее время работы продолжают доценты, кандидаты техн. наук Д.М. Малютин и H.J1. Коржук. Разработана инер-циальная гиростабилизированная платформа, обеспечивающая стабилизацию геофизических приборов весом до 25 кг в условиях морской и океанской качки с точностью до 0,5... 1 угл.'в плоскости горизонта. Платформа обеспечивает морские набортные гравиметрические измерения с точностью до 0,5 мГал при воздействии инерциальных ускорений до 150 Гал в рейсах продолжительностью до 30 сут.
Экспериментальный образец гироплатформы прошел натурные испытания в акваториях Тихого и Индийского океанов в составе экспедиций научно-исследовательского судна "17-й съезд профсоюзов" в 1990— 1991 гг. и показал запроектированную точность стаби-
2 _ Sensors & Systems • № 5.2001
L ■ 1 ос % Датчики и системы, N 5/2001, черная
Page 2
J
Рис. 1. Индикаторные гироплатформы — одно из направлений разработок кафедры
Рис. 2. Бортовые приборы — приоритетное направление разработок кафедры
лизации, аналогичную точности гироплатформы-анало-га фирмы "La Coste $ Romberg". При этом стоимость разработанного образца меньше стоимости гироплат-формы-аналога.
Гироплатформа имеет помимо названных следующие отличительные особенности:
• возможность определения в автономном режиме навигационных параметров судна; при этом навигационные каналы масштабируются с помощью спутниковой навигационной системы, что позволяет также учитывать эффект Этвеша и осуществлять привязку результатов измерения к географическим координатам;
• инвариантность как к продольному движению судна, так и к его циркуляции, что позволяет в любой момент времени определять положение гировертикали, точно совпадающее с нулевыми сигналами акселерометров. Последнее достигнуто оптимизацией структуры, применением оригинальных способов компенсации и автокомпенсации погрешностей.
В разработке системы в разные периоды времени принимали участие А.Н. Кутуров, В.В. Кулешов и др.
Работы по созданию гирокомпенсаторов влияния качки судна на показания эхолотов ведутся под руководством доц., канд. техн. наук Ю.В. Иванова. Разработана базовая модель гиросистемы сер. " Волна" на базе гировертикали с установленным на ней акселерометром линейных перемещений. Аналогичные приборы изготовляются за рубежом. Это измеритель вертикальной качки Atlas Несо 10 фирмы Krupp Atlas Elektronik (Германия) и компенсатор качки TSS 320 фирмы Technical Servey Services Limited (Великобритания).
Гиросистемы сер. "Волна" работают на семи гидрографических судах Гидрографического предприятия морского флота, исследовательских судах "Южморгео", Арктической инженерно-геологической экспедиции совместно с однолучевыми промерными эхолотами Atlas Deso 10, Deso 25 фирмы Krupp Atlas Elektronik и многолучевыми эхолотами ЕМ-100 фирмы Simrad (Норвегия).
В работах по созданию гиросистем подобного типа принимали участие А.В. Лапаев, Ю.П. Илюхин, Д.А. Гусейнов и др.
В настоящее время ведется разработка бесплатформенной системы, обеспечивающей измерение не толь-
ко вертикальных перемещений, но и углов крена и дифферента судов.
Работы по второму научному направлению начаты в 1984 г. в рамках программы ИНМАРСАТ по созданию гиростабилизатора антенного поста судовой спутниковой связи.
Разработана гиросистема "Волна-С" по схеме двухосного управляемого привода, установленного на двухосном гиростабилизаторе, который осуществляет стабилизацию в плоскости горизонта и наведение антенны на спутник с погрешностью не более +1°. Система была передана заказчику — Московскому научно-исследовательскому институту радиосвязи.
С 1989 г. проводились работы по созданию гиросистем для антенных постов судовой спутниковой связи. Разработаны и внедрены рекомендации по улучшению работы существующей системы "Айсберг". Разработана гиросистема для антенного поста "Муссон-705", в которой использован гиромаятниковый стабилизатор с пространственной, шарнирной связью гироблоков.
В г. Севастополе изготовлена опытная партия систем "Муссон-705", предназначенных для установки на судах морского флота. Разработаны комплекты конструкторской документации по системам "Муссон-10 и -13". Последняя система предназначена для установки на автомобильном транспорте.
Цикл работ по перечисленным системам выполнен коллективом специалистов: В.И. Токаревым, Е.Т. Евстигнеевым, А.Ф. Фирсовым, C.B. Роговым, А.Э. Соловьевым и др.
Разработки гиросистем стабилизации и управления различными оптическими элементами проводились с 1975 г. под руководством В.К. Карпова, а в настоящее время — д-ра техн. наук В.И. Родионова.
По заказам различных организаций в рамках правительственных программ были разработаны и изготовлены макетные образцы подобных систем сер. CJ1B (стабилизаторы линии визирования).
В процессе выполнения названных работ развита теория гиросистем, работающих одновременно в режимах стабилизации и управления при скоростях управления от 0,001 до 30 град/с и углах обзора: по азимуту — круговой, по углу места — до 80° при точности стабилизации и управления порядка Ю-4 рад.
Датчики и Системы • № 5.2001_ 3
L Июо% Датчики и системы, N 5/2001, черная
Раде 3
J
Рис. 3. Всероссийская научно-техническая конференция по приборостроению (Тула) 1994 г. после заседания (слева направо):
Л.А. Северов, д-р техн. наук, проф., засл. деятель науки РФ,
декан факультета, зав. каф. СПбГУАП, Б.Н. Окоемов, д-р техн. наук, проф. каф. ИУ-2
МГТУ им. Баумана, В.А. Матвеев (стоит), д-р техн. наук, проф.,
лауреат Государственной премии, засл. деятель науки РФ, руководитель Научно-учебного комплекса МГТУ им. Баумана,
B.Я. Распопов, д-р техн. наук, проф., зав. каф. ТулГУ,
C.Ф. Коновалов, д-р техн. наук, проф.,
засл. деятель науки РФ, зав. каф. МГТУ им. Баумана
Разработка систем сер. CJ1B в разные периоды времени проводилась коллективом специалистов: C.B. Роговым, О.Г. Корякиным, М.А. Савельевой, Г.М. Гаври-линой и др.
В 1988 г. под руководством доц., канд. техн. наук Е.Т. Евстигнеева начаты работы по определению положения находящейся на мачте площадки относительно поверхности Земли. Построена система по принципу двухосного привода с управлением от фотоприборов с зарядовой связью, что обеспечивает определение положения площадки с погрешностями: в азимуте +20 угл. ', линейных перемещений ±2 мм. Изготовлен и передан заказчику макетный образец системы. Сегодня ведется усовершенствование системы.
Третье научное направление открыто в 1967 г. работами проф., д-ра техн. наук В.Я. Распопова в области теории трехстепенных гироскопов с импульсными ги-ромоторами, условно называемыми "импульсными гироскопами". Им разработаны теория импульсных гироскопов, теория трехстепенных гироскопов со сферическим шарикоподшипниковым подвесом, основы автоматизированного проектирования импульсных гироскопов и их элементов. В работах д-ра техн
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.