Повышение точности работы системы ТКС-П в режиме ГПК

Как известно, точность работы курсового гироскопа су­щественно зависит от его собственных уходов в азимуте. Собствен­ный уход гироскопа в азимуте (вокруг внешней оси карданова подвеса определяется моментами, действующими по внутренней оси карданова подвеса. Наибольшую часть моментов, действующих на гироскоп, составляют моменты трения в осях карданова подве­са, поэтому их уменьшение, естественно, повышает точность ра­боты гироскопа.

Моменты трения по внутренним осям карданова подвеса в гироагрегатах ГА-3 курсовой системы ТКС-П уменьшаются с помо­щью специальных «вращающихся» подшипников. Принцип работы такого подшипникового узла рас­смотрен в разд..

Чтобы гироскоп с тремя степенями свобо­ды и горизонтальным ки­нетическим моментом мог измерять на самолете ортодромический курс, не­обходимо компенсировать скорость его ухода, зави­сящую от суточного вра­щения Земли. С этой целью в ГПК-52 и KC-6 гироскоп заставляют прецессировать со скоростью, равной ω₃sinφ, причем широта места, над кото­рым пролетает самолет, вводится вручную с пуль­тов управления этих уст­ройств. Однако из-за не­точного знания широты места и грубых шкал широтных потенцио­метров географическая широта вводится с ошибкой, что, естест­венно, приводит к погрешностям приборов.

На рис. 9.32 приведен график, показывающий, какую дополни­тельную ошибку имела бы курсовая система в измерении ортодро­мического курса при работе в режиме ГПК, если бы широта места вводилась неточно.

Рис. 9.32. Графики погрешностей курсового гироскопа от неточного ввода широты места:

φ – широта места; ∆φ – погрешность ввода широты; ∆ω – погрешность от неточного ввода широты

Расчеты показывают, что для того чтобы дополнительная погреш­ность была не более 0,1 град/ч при современных скоростях полета, необходимо широту места вводить с точностью до 0,3°, т. е. через каждые 44-5 мин полета, что может быть осуществлено только ав­томатически. Поэтому в курсовой системе ТКС-П предусмотрен режим работы, при котором величина ω₃sinφ вводится в систему от навигационного вычислителя.

Кроме того, с целью повышения точности введения коррекции на компенсацию суточного вращения Земли в системе используется не прецессия гироскопа, вызываемая коррекционным двигате­лем, расположенным на внутренней оси карданова подвеса, как в КТ-6, а специальная схема широтной коррекции, представляющая собой интегрирующий привод.

Как известно, скорость прецессии гироскопа под действием при­кладываемого момента равна

ω=М/Н, (9.12)

где М — прикладываемый момент; Н — кинетический момент.

Следовательно, при изменении величины кинетического момен­та, например, из-за различной скорости вращения ротора, обуслов­ленной колебаниями ча­стоты трехфазного то­ка 36В, изменяется ско­рость прецессии гиро­скопа, что приводит к ошибке в компенсации суточного вращения Земли.

При безмоментной широтной коррекции из­менение кинетического момента не влияет на точность осуществле­ния коррекции.

Схема формирова­ния величины ω₃sinφ интегрирующим при­водом представлена на рис. 9.33.

Рис. 9.33. Электромеханическая схема широтной коррекции:

П₁ – широтный потенциометр; П₂ – потенциометр небаланса; СН – источник стабилизированного напряжения постоянного тока; ДГ – двигатель-генератор; ОУ – обмотка управления двигателя-генератора; ОВ – обмотка возбуждения двигателя; ТГ - тахогенератор

Значение широты места при ручном вво­де широты задается на пульте управления курсовой системой с по­мощью рукоятки φ, отсчет установленной широты производится по шкале «Широта φ» (рис. 9.34). Если курсовая система работает с навигационным числителем, то тумблер «Авт. Ручн.» ставится в положение «Авт.» и величина ω₃sinφ поступает из навигационного вычислителя.

Рис. 9.34. Лицевая сторона пульта управления ПУ-11

При ручном вводе широты с движка потенциометра П₁снима­ется напряжение U₁ = k₁ ω₃sinφ, а с потенциометра П₂ — напря­жение U₂ = k₂ ∆_иб, где k₁ и k₂ — коэффициенты пропорциональности. Напряжение U₂ пропорционально постоянной составляющей собственного ухода гироскопа. Величина ∆_иб устанавливается пово­ротом двух подстроечных потенциометров своего для каждого гироагрегата.

Таким образом, на вход усилителя УШК поступает сумма на­пряжений U₁ и U₂:

U₃ = U₁ + U₂ = k₁ ω₃sinφ + k₂ ∆_иб. (9.13)

Напряжение U₃ через усилитель УШК попадает на управляющую обмотку двигателя-генератора, который и приводит во вращение ротор тахогенератора. Напряжение, снимаемое с тахогенератора, как известно, зависит от скорости вращения его ротора. Следовательно,

(9.14)

где α – угол поворота ротора; k_ТГ – коэффициент пропорциональности.

Напряжение тахогенератора включено встречно напряжению
снимаемому с потенциометров П₁ и П₂, поэтому скорость вращения
двигателя будет постоянной при условии

(9.15)

Другими словами, двигатель вращается со скоростью, пропорциональной подводимому напряжению, а угол поворота его вала равен

(9.16)

Так как двигатель-генератор связан со статором сельсина Mi ротор которого жестко закреплен на оси внешней рамы карданова подвеса гироскопа, то разворот статора сельсина относительно ги­роскопа будет происходить со скоростью

Таким образом, в ТКС-П вводится широтная коррекция Точ­ность работы этой системы целиком зависит, при достаточном коэффициенте усиления усилителя, от линейности и стабильности характе­ристики тахогенератора. Характеристики тахогене­ратора не зависят от на­пряжения питания, так как магнитное поле тахо­генератора создается по­стоянным магнитом. Пи­тающее же напряжение потенциометров стабили­зировано.

Следует заметить, что при среднем положении движка потенциометра П₁ напряжение, снимаемое с него, равно нулю и соот­ветствует нулевой географической широте. Следовательно, пере­ключатель «Север — Юг» не нужен.

Горизонтальная коррекция гироагрегатов ТКС-П отличается от коррекции ГИК-1 и КС-6. Вместо электролитического жидкостного маятника используется емкостный дифференциальный маятнико­вый датчик, включенный в схему моста (рис. 9.35). Статорные пластины датчика подвешены в виде маятников на внешней раме карданова подвеса и соеди­нены с обмотками транс­форматора. Роторная обмот­ка датчика соединена меха­нически с осью внутренне рамы карданова подвеса и электрически — со входом усилителя горизонтальной коррекции ГКУ.

Рис. 9.35. Схема горизонтальной коррекции:

Тр – трансформатор; 1 – статорные пластины емкостного датчика (маятника); 2 – роторная пластина емкостного датчика; ГКУ – усилитель горизонтальной коррекции; М – коррекционный двигатель

Образующийся электри­ческий мост сбалансирован, если собственная ось вра­щения гироскопа лежит в горизонтальной плоскости. Если собственная ось гирос­копа в силу каких-либо при­чин отклоняется от плоскос­ти горизонта, то взаимное расположение статорных пластин конденсатора изменяется, так как они являются маятни­ками. При этом изменяется сопротивление плеч моста, и на вход усилителя ГКУ поступает сигнал. Усиленный сигнал поступает на обмотку управления коррекционного двигателя, жестко связанного с осью внешней рамы карданова подвеса. Гироскоп под действием момента двигателя прецессируя восстанавливает горизонтальное положение своей оси и балансирует мост. Такая система коррек­ции работает надежнее и точнее благодаря высокой чувствитель­ности усилителя ГКУ.

Режим гирополукомпаса (ГПК)

Основной режим работы ТКС-П, при котором определя­ется ортодромический курс — режим гирополукомпаса. В курсовой системе два абсолютно одинаковых гироагрегата, которые условна называются «Основной» и «Контрольный».

В режиме ГПК оба гироагрегата работают как гирополукомпасы, получая коррекцию на величину ω₃sinφ от навигационного вычислителя или от пульта управления в зависимости от положе­ния переключателя на пульте управления. Так же, как и в КС-6, внешняя ось карданова подвеса гироагрегатов стабилизируется в вертикальном положении по крену дополнительной рамой, уп­равляемой от ЦГВ.

Рассмотрим работу системы в режиме ГПК по линиям указате­ля штурмана УШ-3 и контрольного указателя КУШ-1

Ортодромический курс, вырабатываемый основным гироагрегатом, индицируется стрелкой К на указателе УШ-3, при этом тумблер «Осн.-Контр.» на пульте уп­равления должен стоять в положе­нии «Основной».

Внешний вид указателя УШ-3 изображен на рис. 9.36. Как видно из рис. 9.36, на лицевой стороне прибора имеются три светящихся табло: «МК», «ГПК», «АК», их на­значение — помочь экипажу опреде­лить, какой курс в данный момент показывает стрелка К. В режиме ги­рополукомпаса включено световое табло «ГПК».

Кроме стрелки К, на указателе УШ-3 имеется треугольный под­вижный индекс. Он показывает зна­чение заданного путевого угла (ЗПУ). ЗПУ может вводиться ав­томатически от навигационного вычислителя или вручную кремаль­ерой указателя УШ-3.

Указатель УШ-3 предназначен также для указания текущего путевого угла (ПУ), который индицируется стрелкой ПУ. Теку­щий путевой угол формируется в УШ-3 как сумма ортодромического курса, выработанного гироагрегатом, и угла сноса, получае­мого от ДИСС.

Рис. 9.36. Лицевая сторона указателя УШ-3:

1 – индекс ЗПУ; 2 - кремальера

Рис. 9.37. Пояснения к параметрам, индицируе­мым на указателе УШ-3:

ОК—ортодромический курс; УС—угол сноса; ЗПУ—за­данный путевой угол; ТПУ—текущий путевой угол; ЗУО—заданный угол главной ортодромии; ∆к—угловое отклонение от заданной линии пути; W—путевая ско­рость; V—воздушная скорость

На указателе УШ-3 (рис. 9.37) можно определить ортодромический курс, заданный путевой угол, текущий путевой угол и угол сноса как разность ортодромического курса и текущего путевого угла.

Исчерпывающая информация о курсовом положении самолета в полете, выдаваемая системой ТКС-П, является одним из ее дос­тоинств.

Ортодромический курс от основного гироагрегата передается на стрелку К указателя УШ-3 следящей системой ГА-УШ, которая состоит

Рис. 9.38. Функциональная схема связи УШ-3 с источниками информации в режиме ГПК:

ЦГВ – центральная гировертикаль; ГА-3 – гироагрегат; ДИСС – доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса; НВ – навигационный вычислитель; ВК-53РШ – выключатель коррекции

из сельсина, нахо­дящегося в гироагрегате, и связанного с ним элект­рически сельсина-прием­ника CП₁, указателя УШ-3 (рис. 9.38 и 9.39). Сиг­нал, снимаемый с ротор­ной обмотки СП₁ посту­пает в усилитель У₁ от­туда на двигатель M₁, ко­торый отрабатывает ротор CII₁ в согласованное по­ложение с сельсином ги­роагрегата и поворачива­ет стрелку К на величину ортодромического курса.

Рис. 9.39. Принципиальная электромеханическая схема связи указателя УШ-3 с источниками информации в режиме ГПК

Кроме того, двигатель M₁ механически связан со статором сельсина-при­емника СП₂ и разворачи­вает его также на величи­ну ортодромического курса. Электрически статор СП₂ связан с сельсином-датчиком, находящимся в ДИСС, откуда поступает эле­ктрический сигнал, пропорциональный углу сноса (УС). Следова­тельно, с ротора СП₂ снимается сигнал, пропорциональный сумме ортодромического курса и угла сноса, т. е. величина текущего пу­тевого угла. Следящая система ДИСС-УШ-3 с помощью двигателя М₂ отрабатывает ротор СГЬ в согласованное положение, одновре­менно разворачивая стрелку ПУ на величину текущего путевого угла.

Естественно, что разность текущего путевого угла и ортодро­мического курса, т. е. разность значений, показанных стрелками К и ПУ, есть угол сноса.

ЗПУ индицируется на УШ-3 подвижным треугольным индексом, который перемещается по шкале указателя с помощью следящей системы НВ-УШ-3, состоящей из сельсина-датчика, расположено го в навигационном вычислителе, сельсина-приемника СП₂, указа­теля УШ-3, усилителя У₃ и двигателя Мз.

Кремальерой при неработающем навигационном вычислителе можно вручную ввести значение заданного путевого угла, так как она в этом случае может быть механически соединена с ротором сельсина СП₃ и индексом ЗПУ.

Рассмотрим работу системы в режиме ГПК по линии контроль­ного указателя штурмана КУШ-1 (рис. 9.40 и 9.41).

Рис. 9.40. Функциональная схема связи КУШ-1 с источниками информации в режиме ГПК:

КУР—курсовой угол радиостанции; РП—радиопеленг; КМ—коррекционный механизм; ИД-3—индукционный датчик; МК—магнитный курс; АРК— автоматический радиокомпас; БП—блок пеленгов; ГМК—гиромагнитный курс; АК—астрокомпас; ИК—истинный курс

Указатель штурмана КУШ-1 в основном предназначен для контроля работы гироагрегатов, этим и определяется его схема. Ортодромический курс от контрольного гироагрегата передается на стрелку К указателя КУШ-1 следящей системой, которая ана­логична системе УШ-3. Следящая система ГА-КУШ-1 для переда­чи ортодромического курса состоит из сельсина-датчика контроль­ного гироагрегата, ротор которого жестко связан с внешней осью карданова подвеса гироскопа, а статор все время в режиме ГПК вращается со скоростью, пропорциональной ω₃sinφ + ∆_иб, сель­сина-приемника СП₁ усилителя У₁ и двигателя М₁.

Двигатель M₁ поворачивает ротор сельсина CП₁ в согласован­ное положение и разворачивает стрелку К на угол ортодромического курса. Он механически связан со статором сельсина СП₂, по­этому статор сельсина СП₂ оказывается также развернутым на угол ортодромического курса. Электрически статор сельсина СП₂ связан со статором сельсина, находящегося в коррекционном ме­ханизме, и вместе с усилителем У₂ и двигателем М₂, находящимся в КУШ-1, образует следящую систему для передачи магнитного курса в КУШ-1 на ротор сельсина СП₂. Таким образом, статор сель­сина СП₂ будет развернут в каж­дый момент времени на угол ор­тодромического курса, а ротор — на угол магнитного курса, т. е. в этой электромеханической систе­ме вырабатывается гиромагнит­ный курс с помощью контрольно­го гироагрегата и индукционного датчика.

Рис. 9.41. Принципиальная электромеханическая схема связи КУШ-1

с источниками информации в режиме ГПК:

ГА-3—гироагрегат; ИД-3—индукционный датчик; КМ—коррекционный механизм; ВК-53РШ—выключатель коррекции; БП—блок пеленгов; АК—астрокомпас; АРК— автоматический радиокомпас

Эту систему можно сравнить с системой выработки гиромагнит­ного курса в КС-6. Только в KC-G ротор сельсина непосредственно связан с внешней осью карда­нова подвеса, а здесь статор связан с гироагрегатом через следящую систему ГА-КУШ-1.

Значение гиромагнитного кур­са снимается для потребителей путем параллельного подключения их к следящей системе выработки гиромагнитного курса.

Следящая система выработки гиромагнитного курса имеет две скорости: малую, равную 2,5 град/мин, которая, как известно, не­обходима для осреднения магнитного курса и превращения его в гиромагнитный, и большую — 5 град/с, используемую для быст­рого согласования системы.

Скорость работы следящей системы изменяется электромагнит­ной муфтой ЭМ при нажатии кнопки быстрого согласования КС изменением передаточного числа редуктора.

Кнопка быстрого согласования расположена в левом нижнем углу на лицевой стороне КУШ-1 (рис. 9.42). Во время разворотов выход усилителя У₂ отключается от двигателя М₂ контактами реле Р₁ которое управляется выключателем коррекции ВК-53РШ.

Рис. 9.42. Лицевая сторона контрольного указателя штурмана КУШ-1:

1 – кнопка быстрого согласования; 2 – переключатель режимов работы (для стрелки «1»)

Если на коррекционном механизме кремальерой ввести вели­чину магнитного склонения ∆M, то описанная выше следящая сис­тема будет вырабатывать истинный курс, если ввести условное магнитное склонение, — ортодромический курс.

Стрелка «1» контрольного указателя КУШ-1 предназначена для индикации гиромагнитного курса; курса, вырабатываемого в астрокомпасе, и магнитного пеленга радиостанции.

Стрелка «1» разворачивается специальной следящей системой, в которую входят: отрабатывающий двигатель М₃, усилитель Уз и сельсин СП₃. Задающими сельсинами этой следящей системы могут быть: сельсин СП₂ выработки гиромагнитного курса, сель­син астрокомпаса и сельсин блока пеленгов. Подключение произво­дится переключателями «АК», «МК», «РК», которые расположены на лицевой стороне указателя КУШ-1.

Если переключатель стоит в положении МК, то существует следящая система ИД-3-КМ-стрелка «1» КУШ-1. Стрелка «1» по­казывает гиромагнитный курс или истинный и ортодромический в зависимости от введенных на коррекционном механизме величин ∆M и ∆М_усл.

Если переключатель стоит в положении «АК», то стрелка «1» показывает истинный или ортодромический курс астрокомпаса в зависимости от режима его работы. Следует подчеркнуть, что это — истинный курс, не осредненный гироагрегатом.

Индикация магнитного пеленга радиостанции осуществляется стрелкой «1», когда переключатель стоит в положении РК. В этом случае сельсин СД₄ блока пеленгов подключается к следящей сис­теме поворота стрелки «1» в КУШ-1. Сельсин СД₄ расположен в блоке пеленгов, и к его статорной обмотке подводится напряже­ние, пропорциональное курсовому углу радиостанции (КУР) от автоматического радиокомпаса АРК. Механически ротор СД₄ разворачивается на угол гиромагнитного курса благодаря следя­щей системе блока пеленгов, в который входят сельсин СП₅, под­соединенный параллельно к следящей системе выработки ГМК, двигатель М₅ и усилитель У₄. Следовательно, с роторной обмотки сельсина СД₄ снимается сигнал магнитного пеленга радиостанции.

Если в это время следящая система гиромагнитного курса вы­рабатывает истинный курс, то стрелка «1» показывает истинный пеленг радиостанции, если ортодромический, — относительный пеленг.

Таким образом, стрелка К КУШ-1 показывает ортодромичес­кий курс контрольного гироагрегата. При этом должно светиться световое табло ГПК на лицевой стороне указателя КУШ-1.

Стрелка «1» индицирует гиромагнитный курс, истинный или ортодромический от астрокомпаса, магнитный пеленг радиостан­ции (истинный пеленг, условный пеленг) в зависимости от положе­ния переключателя на КУШ-1.

Если переключатель «Коррекция» «Осн.-Контр.» на пульте управления ПУ-11 системой поставить в положение «Контроль­ный», то функции основного и контрольного гироагрегатов меня­ются. В этом положении указатель КУШ-1 и его потребители под­ключаются к основному агрегату, а указатель УШ-3 и его потреби­тели — к контрольному гироагрегату.

Кроме того, переключателем «Потребители» «Осн.-Контр.» мо­жно также подсоединить указатель УШ-3 и его потребителей к контрольному гироагрегату, а КУШ-1 и его потребителей — к ос­новному.

Большое количество вариантов подключений указателей к гироагрегатам необходимо для того, чтобы, определив в полете гироагрегат, который в данной ситуации работает лучше, использовать его показания.