RU2401975C1 - System of angular stabilisation of revolving jet projectile - Google Patents

System of angular stabilisation of revolving jet projectile Download PDF

Info

Publication number
RU2401975C1
RU2401975C1 RU2009138832/02A RU2009138832A RU2401975C1 RU 2401975 C1 RU2401975 C1 RU 2401975C1 RU 2009138832/02 A RU2009138832/02 A RU 2009138832/02A RU 2009138832 A RU2009138832 A RU 2009138832A RU 2401975 C1 RU2401975 C1 RU 2401975C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
angular
spherical
cylindrical magnetic
height
spherical chamber
Prior art date
Application number
RU2009138832/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Александрович Макаровец (RU)
Николай Александрович Макаровец
Геннадий Алексеевич Денежкин (RU)
Геннадий Алексеевич Денежкин
Олег Григорьевич Борисов (RU)
Олег Григорьевич Борисов
Виктор Дмитриевич Зайцев (RU)
Виктор Дмитриевич Зайцев
Александр Памвович Марков (RU)
Александр Памвович Марков
Виктор Александрович Столяров (RU)
Виктор Александрович Столяров
Тамара Петровна Барычева (RU)
Тамара Петровна Барычева
Лидия Алексеевна Маслова (RU)
Лидия Алексеевна Маслова
Владимир Евгеньевич Ерохин (RU)
Владимир Евгеньевич Ерохин
Сергей Валентинович Сивцов (RU)
Сергей Валентинович Сивцов
Виктор Иванович Трегубов (RU)
Виктор Иванович Трегубов
Евгений Викторович Веденин (RU)
Евгений Викторович Веденин
Original Assignee
Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" filed Critical Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав"
Priority to RU2009138832/02A priority Critical patent/RU2401975C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2401975C1 publication Critical patent/RU2401975C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.
SUBSTANCE: proposed system comprises angular deviation transducer with sensitive element representing spherical float accommodating permanent annular magnet accommodated in spherical chamber filled with fluid and linked up with drive. Besides system comprises cylindrical magnetic core, signaling and two bearing windings, signal converter with its inputs connected with aforesaid windings and its output connected with gas-dynamic actuator. Said angular deviation transducer incorporates annular short-circuited coil arranged between spherical float and cylindrical magnetic core in plane perpendicular to spherical chamber rotational axis. Height of cylindrical magnetic core is defined by expression H/h=7.5-9.5, where H is core height, h is height of permanent annular magnet, while time constant of angular deviation transducer is selected from expression 0.4≤T≤1.7, where T is time constant [c], while short-circuited coil represents the case of spherical chamber made from nonmagnetic conducting material.
EFFECT: simplified design, higher accuracy.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области военной техники, а именно к системам управления вращающимися ракетами, и может быть использовано, например, для угловой стабилизации реактивных снарядов систем залпового огня.The invention relates to the field of military equipment, namely to control systems for rotating missiles, and can be used, for example, for angular stabilization of rockets of multiple launch rocket systems.

Известно устройство угловой стабилизации вращающейся ракеты по патенту РФ №2126129, F42B 10/00, 15/01, опубл. 10.02.99 г., бюл. №4, которое содержит датчик угловых отклонений с чувствительным элементом, оснащенным постоянным магнитом и связанным с электроприводом, сигнальную и опорную обмотки, блок преобразования сигналов, исполнительный орган.A device for angular stabilization of a rotating rocket according to the patent of the Russian Federation No. 2126129, F42B 10/00, 15/01, publ. 02/10/99, bull. No. 4, which contains an angular deviation sensor with a sensing element equipped with a permanent magnet and connected with an electric drive, signal and support windings, a signal conversion unit, an executive body.

Такое устройство позволяет осуществить стабилизацию углового положения продольной оси реактивного снаряда.Such a device allows stabilization of the angular position of the longitudinal axis of the rocket.

Однако из-за существующих в датчике перекрестных связей, возникающих из-за связи чувствительного элемента с постоянным магнитом с приводом и конечного быстродействия исполнительного органа, в системе существуют динамические ошибки, приводящие к возникновению спиральных движений в переходных процессах, и, как следствие, система имеет конечную ошибку сигнала рассогласования, что ограничивает повышение точности стабилизации снаряда.However, due to the cross-links existing in the sensor due to the coupling of the sensor with a permanent magnet with a drive and the final speed of the actuator, there are dynamic errors in the system that lead to spiral movements in transients, and, as a result, the system has the final error of the error signal, which limits the increase in the accuracy of stabilization of the projectile.

Задачей данного технического решения являлось повышение точности стабилизации за счет снижения инструментальных ошибок преобразования сигнала датчика угловых отклонений.The objective of this technical solution was to increase the stabilization accuracy by reducing instrumental errors in the conversion of the signal from the angular deviation sensor.

Общим признаком с предлагаемой авторами системой угловой стабилизации вращающегося реактивного снаряда является наличие в устройстве-аналоге датчика угловых отклонений с чувствительным элементом, оснащенным постоянным магнитом и связанным с электроприводом, сигнальной и опорной обмотками, блока преобразования сигналов, исполнительного органа.A common feature with the angular stabilization system of a rotating rocket proposed by the authors is the presence in the analog device of an angular deviation sensor with a sensing element equipped with a permanent magnet and connected to the electric drive, signal and reference windings, a signal conversion unit, and an executive body.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому техническому результату является система угловой стабилизации реактивного снаряда по патенту РФ №2181875, F42B 10/00, 15/01, опубл. 27.04.2002, бюл. №12, принятая авторами за прототип, содержащая датчик угловых отклонений с чувствительным элементом, выполненным в виде сферического поплавка с установленным в нем постоянным кольцевым магнитом, размещенным в сферической камере, заполненной жидкостью и механически связанной с приводом, сигнальной и двумя опорными обмотками, блок преобразования сигналов, входы которого соединены с сигнальной и опорными обмотками, а выход - с газодинамическим исполнительным органом.The closest in technical essence and the technical result achieved is the angular stabilization system of a rocket projectile according to the patent of the Russian Federation No. 2181875, F42B 10/00, 15/01, publ. 04/27/2002, bull. No. 12, adopted by the authors as a prototype, containing an angular deviation sensor with a sensing element made in the form of a spherical float with a permanent ring magnet installed in it, placed in a spherical chamber filled with liquid and mechanically connected to the drive, signal and two supporting windings, conversion unit signals, the inputs of which are connected to the signal and supporting windings, and the output to the gas-dynamic executive body.

К недостаткам прототипа необходимо отнести следующее.The disadvantages of the prototype must include the following.

При угловом отклонении снаряда, например, с угловой скоростью ωвх между осью вращения поплавка с постоянным кольцевым магнитом и сферической камеры возникает угол рассогласования α=Т·ωвх, где Т - постоянная времени, при этом в сигнальной обмотке наводится напряжение Uc=Ucα+Ucn, где Ucα - напряжение, пропорциональное углу α, a Ucn обусловлено собственными колебаниями поплавка в слое жидкости, что снижает точность измерения углового отклонения снаряда. Для исключения этого явления необходимо обеспечить демпфирование колебаний поплавка.When the projectile is angularly deflected, for example, with an angular velocity ω in between the axis of rotation of the float with a constant annular magnet and a spherical chamber, a mismatch angle α = T · ω in occurs, where T is the time constant, and the voltage U c = U is induced in the signal winding c α + U c n , where U c α is the voltage proportional to the angle α, a U c n is due to the natural vibrations of the float in the liquid layer, which reduces the accuracy of measuring the angular deviation of the projectile. To eliminate this phenomenon, it is necessary to provide damping of the float oscillations.

При отклонении оси вращения поплавка на угол α из-за магнитного тяжения между постоянным кольцевым магнитом и цилиндрическим магнитопроводом, которым снабжен датчик угловых отклонений, возникает гироскопический момент, приводящий к отклонению поплавка на угол βп в плоскости, перпендикулярной плоскости угла α, то есть возникает перекрестная связь Кпсп/α, что, как установлено расчетно-экспериментальным путем, приводит к уменьшению постоянной времени Т (фиг.3) и коэффициента передачи Kп=Uc/Т·ωвх, а стремление повысить Кп за счет увеличения магнитной индукции постоянного кольцевого магнита приводит к увеличению перекрестной связи Кпс, что снижает точность угловой стабилизации снаряда.When the axis of rotation of the float deviates by an angle α due to magnetic tension between the permanent annular magnet and the cylindrical magnetic circuit that the angular deviation sensor is equipped with, a gyroscopic moment arises leading to the deflection of the float by an angle β p in a plane perpendicular to the plane of the angle α, i.e. the cross connection K ps = β p / α, which, as established by calculation and experimental means, leads to a decrease in the time constant T (figure 3) and the transfer coefficient K p = U c / T · ω in , and the desire to increase K p for stole the bill cheniya magnetic induction permanent ring magnet leads to increase in crosstalk K ps, which reduces the accuracy of the angular stabilization of the projectile.

Кроме того, конструктивно-технологические трудности возникают при выполнении корпуса сферической камеры из электроизоляционного материала (стекла) (см., например: Савельев В.В. Теория и расчет гироприборов. Вибрационные и гидродинамические гироскопы. Тула: ТПИ, 1985, стр.55-56).In addition, structural and technological difficulties arise when the body of the spherical chamber is made of an insulating material (glass) (see, for example: Savelyev V.V. Theory and calculation of gyroscopes. Vibration and hydrodynamic gyroscopes. Tula: TPI, 1985, p. 55- 56).

При малой высоте цилиндрического магнитопривода происходит рассеивание магнитного потока Ф постоянного кольцевого магнита и искажение синусоидальной формы напряжения в сигнальной и опорных обмотках, что вызывает дополнительные фазовые ошибки в контуре стабилизации, а значительное увеличение высоты магнитопровода увеличивает габариты и массу датчика угловых отклонений.At a low height of the cylindrical magnetic drive, the magnetic flux Φ of the permanent ring magnet is scattered and the sinusoidal shape of the voltage is distorted in the signal and support windings, which causes additional phase errors in the stabilization circuit, and a significant increase in the height of the magnetic circuit increases the dimensions and weight of the angular deviation sensor.

Задачей прототипа являлось повышение точности стабилизации снаряда за счет снижения динамических ошибок системы и повышения эффективности управления.The objective of the prototype was to increase the accuracy of stabilization of the projectile by reducing dynamic system errors and increasing control efficiency.

Общими признаками с предлагаемой авторами системой угловой стабилизации вращающегося реактивного снаряда является наличие датчика угловых отклонений с чувствительным элементом, выполненным в виде сферического поплавка с установленным в нем постоянным кольцевым магнитом, размещенного в сферической камере, заполненной жидкостью и механически связанной с приводом, цилиндрическим магнитопроводом, сигнальной и двумя опорными обмотками, блока преобразования сигналов, входы которого соединены с сигнальной и опорными обмотками, а выход - с газодинамическим исполнительным органом.Common features with the angular stabilization system of a rotating rocket proposed by the authors is the presence of an angular deviation sensor with a sensing element made in the form of a spherical float with a permanent ring magnet installed in it, placed in a spherical chamber filled with liquid and mechanically connected to the drive, a cylindrical magnetic circuit, and a signal and two reference windings, a signal conversion unit, the inputs of which are connected to the signal and reference windings, and the output is with a gas-dynamic executive body.

В отличие от прототипа в предлагаемой авторами системе угловой стабилизации вращающегося реактивного снаряда датчик угловых отклонений дополнительно снабжен кольцевым короткозамкнутым витком, расположенным между поплавком и цилиндрическим магнитопроводом в плоскости, перпендикулярной оси вращения сферической камеры, высота цилиндрического магнитопровода определяется из соотношения H/h=7,5-9,5, где Н - высота цилиндрического магнитопровода, h - высота постоянного кольцевого магнита, а постоянная времени датчика угловых отклонений выбирается из соотношения 0,4≤Т≤1,7, где Т- постоянная времени [с].Unlike the prototype, in the system of angular stabilization of a rotating rocket proposed by the authors, the angular deviation sensor is additionally equipped with a ring short-circuited coil located between the float and the cylindrical magnetic circuit in a plane perpendicular to the axis of rotation of the spherical chamber, the height of the cylindrical magnetic circuit is determined from the ratio H / h = 7.5 -9.5, where N is the height of the cylindrical magnetic circuit, h is the height of the permanent ring magnet, and the time constant of the angular deviation sensor is knocked out aetsya 0,4≤T≤1,7 from the relation, where T is the time constant [s].

В частном случае, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется тем, что сферическая камера выполнена из немагнитного электропроводного материала, а короткозамкнутый кольцевой виток образован стенками сферической камеры.In the particular case, that is, in specific embodiments, the invention is characterized in that the spherical chamber is made of a non-magnetic electrically conductive material, and the short-circuited annular coil is formed by the walls of the spherical chamber.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.It is this that allows us to conclude that there is a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed technical solution and the achieved technical result.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.These signs, distinctive from the prototype and to which the requested amount of legal protection applies, are sufficient in all cases.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности стабилизации снаряда за счет демпфирования колебаний чувствительного элемента и снижения величины перекрестной связи, а также упрощение конструкции датчика угловых отклонений.The objective of the invention is to increase the accuracy of stabilization of the projectile due to the damping of vibrations of the sensing element and reduce the magnitude of the cross-connection, as well as simplifying the design of the sensor of angular deviations.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной системе угловой стабилизации вращающегося реактивного снаряда, содержащей датчик угловых отклонений с чувствительным элементом в виде сферического поплавка с установленным в нем постоянным кольцевым магнитом, размещенного в сферической камере, заполненной жидкостью и механически связанной с приводом, цилиндрическим магнитопроводом, сигнальной и двумя опорными обмотками, блок преобразования сигналов, входы которого соединены с сигнальной и опорными обмотками, а выход - с газодинамическим исполнительным органом, особенность заключается в том, что датчик угловых отклонений дополнительно снабжен кольцевым короткозамкнутым витком, расположенным между поплавком и цилиндрическим магнитопроводом в плоскости, перпендикулярной оси вращения сферической камеры, высота цилиндрического магнитопровода определяется из соотношения H/h=7,5-9,5, где H - высота цилиндрического магнитопровода, h - высота кольцевого магнита, а постоянная времени датчика угловых отклонений выбирается из соотношения 0,4≤T≤1,7, где T - постоянная времени [c].The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known system of angular stabilization of a rotating rocket containing an angular deviation sensor with a sensing element in the form of a spherical float with a permanent ring magnet installed in it, placed in a spherical chamber filled with liquid and mechanically connected to the drive , a cylindrical magnetic circuit, a signal and two supporting windings, a signal conversion unit, the inputs of which are connected to the signal th and supporting windings, and the output is with a gas-dynamic actuator, the feature is that the angular deviation sensor is additionally equipped with an annular short-circuited coil located between the float and the cylindrical magnetic circuit in a plane perpendicular to the axis of rotation of the spherical chamber, the height of the cylindrical magnetic circuit is determined from the relation H / h = 7.5-9.5, where H is the height of the cylindrical magnetic circuit, h is the height of the ring magnet, and the time constant of the sensor of angular deviations is selected from the corresponding wearing 0.4≤T≤1.7, where T is the time constant [s].

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяет, в частности, за счет:A new set of structural elements, as well as the presence of connections between them, allows, in particular, due to:

- расположения кольцевого короткозамкнутого витка между сферическим поплавком и цилиндрическим магнитопроводом в плоскости, перпендикулярной оси вращения сферической камеры, обеспечить демпфирование собственных колебаний поплавка, что приводит к повышению точности стабилизации снаряда;- the location of the annular short-circuited coil between a spherical float and a cylindrical magnetic circuit in a plane perpendicular to the axis of rotation of the spherical chamber, to ensure damping of the natural oscillations of the float, which leads to an increase in the accuracy of stabilization of the projectile;

- выполнения цилиндрического магнитопровода с высотой, определяемой из соотношения H/h=7,5-9,5, где H - высота цилиндрического магнитопровода, h - высота постоянного кольцевого магнита, исключить рассеивание магнитного потока и уменьшить величину второй и третьей гармоник синусоидального напряжения в сигнальной обмотке (фиг.4) и, следовательно, уменьшить фазовые ошибки в контуре управления, так как при H/h<7,5 повышается рассеивание магнитного потока, а при H/h>9,5 увеличиваются габариты датчика угловых отклонений;- execution of a cylindrical magnetic circuit with a height determined from the ratio H / h = 7.5-9.5, where H is the height of the cylindrical magnetic circuit, h is the height of the permanent ring magnet, exclude magnetic flux dispersion and reduce the magnitude of the second and third harmonics of the sinusoidal voltage in the signal winding (Fig. 4) and, consequently, to reduce phase errors in the control loop, since at H / h <7.5 the magnetic flux dispersion increases, and at H / h> 9.5 the dimensions of the angular deviation sensor increase;

- выполнения величины постоянной времени датчика угловых отклонений 0,4 с≤T≤1,7 с обеспечить необходимую точность стабилизации вращающегося реактивного снаряда, которая при постоянной времени Т<0,4 с резко снижается, а при Т>1,7 с не повышается (фиг.2).- the implementation of the value of the time constant of the sensor of angular deviations of 0.4 s≤T≤1.7 s to provide the necessary accuracy of stabilization of a rotating rocket, which at a time constant T <0.4 s sharply decreases, but at T> 1.7 s (figure 2).

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах исполнения, позволяют, в частности, за счет выполнения корпуса сферической камеры из электропроводного немагнитного материала, например алюминиевого сплава, упростить конструкцию и технологию изготовления датчика угловых отклонений, так как при этом отпадает необходимость дополнительной установки короткозамкнутого витка в виде кольца внутри цилиндрического магнитопровода или на корпусе сферической камеры при изготовлении ее из электроизоляционного материала, например стекла, а короткозамкнутый виток при этом реализуется стенками корпуса сферической камеры.The features characterizing the invention in specific forms of execution make it possible, in particular, by making the housing of the spherical chamber made of an electrically conductive non-magnetic material, for example, an aluminum alloy, simplify the design and manufacturing technology of the sensor of angular deviations, since this eliminates the need for additional installation of a closed loop in the form rings inside a cylindrical magnetic circuit or on the body of a spherical chamber when making it from an electrical insulating material, for example la, a closed loop is realized with walls of the spherical chamber of the housing.

Сущность изобретения заключается в том, что в известной системе угловой стабилизации вращающегося реактивного снаряда, содержащей датчик угловых отклонений с чувствительным элементом в виде сферического поплавка с установленным в нем постоянным кольцевым магнитом, размещенного в сферической камере, заполненной жидкостью и механически связанной с приводом, цилиндрическим магнитопроводом, сигнальной и двумя опорными обмотками, блок преобразования сигналов, входы которого соединены с сигнальной и опорными обмотками, а выход - с газодинамическим исполнительным органом, в отличие от прототипа согласно изобретению датчик угловых отклонений дополнительно снабжен кольцевым короткозамкнутым витком, расположенным между сферическим поплавком и цилиндрическим магнитопроводом в плоскости, перпендикулярной оси вращения сферической камеры, высота цилиндрического магнитопровода определяется из соотношения H/h=7,5-9,5, где H - высота цилиндрического магнитопровода, h - высота постоянного кольцевого магнита, а постоянная времени датчика угловых отклонений выбирается из соотношения 0,4≤T≤1,7, где T - постоянная времени [с].The essence of the invention lies in the fact that in the known system of angular stabilization of a rotating missile containing an angular deviation sensor with a sensing element in the form of a spherical float with a permanent ring magnet installed in it, placed in a spherical chamber filled with liquid and mechanically connected to the drive, a cylindrical magnetic circuit , a signal and two reference windings, a signal conversion unit, the inputs of which are connected to the signal and reference windings, and the output - with gas In contrast to the prototype according to the invention, the angular deviation sensor is additionally equipped with a short-circuited circular coil located between the spherical float and the cylindrical magnetic circuit in a plane perpendicular to the axis of rotation of the spherical chamber, the height of the cylindrical magnetic circuit is determined from the ratio H / h = 7.5-9 , 5, where H is the height of the cylindrical magnetic circuit, h is the height of the permanent ring magnet, and the time constant of the sensor of angular deviations is selected from the ratio I 0,4≤T≤1,7, where T - time constant [s].

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема предлагаемой системы угловой стабилизации вращающегося реактивного снаряда, на фиг.2 - график зависимости точности стабилизации углового положения реактивного снаряда Δφ от постоянной времени T датчика угловых отклонений, на фиг.3 - график зависимости постоянной времени T от коэффициента перекрестной связи датчика угловых отклонений Кпс, а на фиг.4 - график зависимости отношения амплитуд Uc2 и Uc3 2 и 3 гармоник соответственно в синусоидальном напряжении Uc сигнальной обмотки к амплитуде 1 гармоники Uc1 от соотношения высот цилиндрического магнитопровода H и кольцевого постоянного магнита h.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a diagram of the proposed system of angular stabilization of a rotating rocket, figure 2 is a graph of the accuracy of stabilization of the angular position of the rocket projectile Δφ on the time constant T of the sensor of angular deviations, figure 3 is a graph of dependence a time constant T of the cross coupling coefficient K of the sensor of angular deviations nc, and Figure 4 - a graph of the amplitude ratio and 2 U c U c 3 2 and 3, respectively, in the harmonics sinusoidal voltage U c to the amplitude of the signal windings 1 U c harmonic 1 of the ratio of heights H of the cylindrical yoke and an annular permanent magnet h.

Предлагаемое изобретение содержит датчик угловых отклонений 1, чувствительный элемент 5 в виде сферического поплавка с постоянным кольцевым магнитом 6, размещенным в сферической камере 7, заполненной жидкостью 8 и механически связанной с приводом 9, вращающимся с угловой скоростью ω1, цилиндрический магнитопровод 10, сигнальную обмотку 11 и опорные обмотки 12 и 13, оси которых 14 и 15 расположены взаимно перпендикулярно и перпендикулярны продольной оси снаряда, кольцевой короткозамкнутый виток 16, образованный корпусом сферической камеры 7, выполненной из немагнитного электропроводного материала, блок преобразования сигналов 2 с двумя демодуляторами 17 и 18, газодинамический исполнительный орган 3 с четырьмя соплами 4, причем оси 19 и 20 сопел 4 взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной продольной оси снаряда.The present invention contains an angular deviation sensor 1, a sensing element 5 in the form of a spherical float with a permanent annular magnet 6, placed in a spherical chamber 7, filled with liquid 8 and mechanically connected to the actuator 9, rotating at an angular speed ω 1 , a cylindrical magnetic circuit 10, a signal winding 11 and supporting windings 12 and 13, the axes of which 14 and 15 are mutually perpendicular and perpendicular to the longitudinal axis of the projectile, an annular short-circuited turn 16 formed by the body of the spherical chamber 7, made of non-magnetic electrically conductive material, a signal conversion unit 2 with two demodulators 17 and 18, a gas-dynamic actuator 3 with four nozzles 4, the axes 19 and 20 of the nozzles 4 being mutually perpendicular and lying in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the projectile.

Снаряд с установленной в нем системой угловой стабилизации вращается вокруг своей продольной оси с угловой скоростью ω.A projectile with an angular stabilization system installed in it rotates around its longitudinal axis with an angular velocity ω.

Система координат OXYZ связана со снарядом, система координат OXпYпZп связана с поплавком 5.The coordinate system OXYZ is associated with the projectile, the coordinate system OX p Y p Z p associated with the float 5.

Высота цилиндрического магнитопровода H, высота постоянного кольцевого магнита - h, северный полюс магнита обозначен N, южный полюс - S, магнитный поток постоянного магнита - Ф, магнитный поток короткозамкнутого витка Ф1, вектор измеряемой угловой скорости перемещения продольной оси снаряда -

Figure 00000001
y, ось вращения сферической камеры 7 совпадает с продольной осью снаряда.The height of the cylindrical magnetic core H, the height of the permanent ring magnet is h, the north pole of the magnet is N, the south pole is S, the magnetic flux of the permanent magnet is F, the magnetic flux of the closed loop is F 1 , the vector of the measured angular velocity of the longitudinal axis of the projectile is
Figure 00000001
y , the axis of rotation of the spherical chamber 7 coincides with the longitudinal axis of the projectile.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Перед пуском реактивного снаряда привод 9 раскручивает сферическую камеру 7, заполненную жидкостью 8, которая вовлекает во вращение сферический поплавок 5 до угловой скорости ω1. При этом происходит его центрирование в сферической камере 7, а соотношение главных моментов инерции таково, что вектор кинетического момента сферического поплавка 5 совпадает с осью вращения сферической камеры 7.Before launching the rocket, the actuator 9 spins a spherical chamber 7 filled with liquid 8, which draws a spherical float 5 into rotation to an angular velocity ω 1 . In this case, it is centered in the spherical chamber 7, and the ratio of the main moments of inertia is such that the vector of the kinetic moment of the spherical float 5 coincides with the axis of rotation of the spherical chamber 7.

При угловом перемещении продольной оси снаряда, например, с угловой скоростью

Figure 00000002
y на поплавок 5 действует гироскопический момент Мг. Поплавок 5 стремится сохранить свое положение в пространстве и между осями вращения камеры 7 OX и поплавка 5 ОХп появляется угол рассогласования α=Т·
Figure 00000002
y, где Т - постоянная времени датчика угловых отклонений. С появлением угла рассогласования α на поплавок действует момент сил вязкого трения Мвт, который уравновешивает гироскопический момент Mг. При этом вследствие малой вязкости жидкости 8, которой заполнена сферическая камера 7, поплавок 5 от полученного возмущения совершает колебания относительно оси OYп на собственной частоте, а ток в короткозамкнутом витке 16 вследствие наведенной ЭДС при пересечении последнего магнитным потоком Ф постоянного магнита 6 вызывает магнитный поток Ф1, который, взаимодействуя с постоянным магнитом 6, установленным в поплавке 5, обеспечивает демпфирование (быстрое затухание) собственных колебаний поплавка 5.When angular displacement of the longitudinal axis of the projectile, for example, with an angular velocity
Figure 00000002
y on the float 5 acts gyroscopic moment M g . The float 5 seeks to maintain its position in space and between the axis of rotation of the camera 7 OX and the float 5 OX p there is a mismatch angle α = T
Figure 00000002
y , where T is the time constant of the sensor of angular deviations. With the appearance of the mismatch angle α, the moment of viscous friction forces M W acts on the float, which balances the gyroscopic moment M g . Thus because of the low viscosity liquid 8, which is filled spherical chamber 7, the float 5 from the resulting perturbation oscillates relative OY axis n at the natural frequency, and the current in the shorted coil 16 due to the induced EMF at the intersection of the latter magnetic flux F of the permanent magnet 6 causes the magnetic flux Ф 1 , which, interacting with a permanent magnet 6 installed in the float 5, provides damping (fast attenuation) of the natural oscillations of the float 5.

При пересечении магнитным потоком Ф витков сигнальной обмотки 11 в ней наводится напряжение, амплитуда которого пропорциональна вектору измеряемого углового отклонения продольной оси снаряда, фаза определяет его направление, а частота равна частоте вращения чувствительного элемента.When the magnetic flux F crosses the turns of the signal winding 11, a voltage is induced in it, the amplitude of which is proportional to the vector of the measured angular deviation of the longitudinal axis of the projectile, the phase determines its direction, and the frequency is equal to the rotational speed of the sensing element.

Одновременно в опорных обмотках 12 и 13 постоянный кольцевой магнит 6 наводит переменные напряжения постоянной амплитуды, сдвинутые по фазе на 90°.At the same time, in the supporting windings 12 and 13, a permanent ring magnet 6 induces alternating voltages of constant amplitude, phase shifted by 90 °.

Напряжение сигнальной обмотки 11 и опорных обмоток 12 и 13 подается на вход блока преобразования сигналов 2, представляющего собой, например, два амплитудно-фазовых демодулятора 18 и 19 с фильтрами НЧ. На выходе последних получается два управляющих сигнала, сдвинутых по фазе на 90° и соответствующих измеряемому значению углового положения снаряда на частоте его вращения ω.The voltage of the signal winding 11 and the reference windings 12 and 13 is supplied to the input of the signal conversion unit 2, which is, for example, two amplitude-phase demodulators 18 and 19 with low-pass filters. At the output of the latter, two control signals are obtained, phase-shifted by 90 ° and corresponding to the measured value of the angular position of the projectile at its rotation frequency ω.

Управляющие сигналы поступают на газодинамический исполнительный орган 3, сопла 4 которого по отношению к опорным обмоткам 12 и 13 установлены под углом φ, учитывающим угловую скорость собственного вращения снаряда ω, запаздывание исполнительного органа τ, перекрестную связь датчика угловых отклонений Кпс, угол сдвига фазы ξ, вносимый короткозамкнутым витком. Разложение управляющих сил исполнительного органа 3 по плоскостям тангажа и рыскания в связанной со снарядом системе координат обеспечивает парирование угловых движений продольной оси снаряда, то есть стабилизацию его углового положения.The control signals are fed to the gas-dynamic actuator 3, the nozzles 4 of which are set at an angle φ with respect to the reference windings 12 and 13, taking into account the angular velocity of the projectile’s own rotation ω, the delay of the actuator τ, the cross connection of the angular deviation sensor K ps , the phase angle ξ introduced by a closed loop. The expansion of the control forces of the executive body 3 along the pitch and yaw planes in the coordinate system associated with the projectile provides a parry of the angular movements of the longitudinal axis of the projectile, that is, stabilization of its angular position.

Выполнение системы угловой стабилизации вращающегося реактивного снаряда в соответствии с изобретением позволило повысить точность стабилизации снаряда за счет снижения динамических ошибок системы и более эффективного управления, что в целом улучшило точностные характеристики РСЗО в 1,5-2 раза и упростило конструкцию.The implementation of the angular stabilization system of a rotating rocket in accordance with the invention allowed to increase the accuracy of stabilization of the projectile by reducing dynamic errors of the system and more efficient control, which generally improved the accuracy of the MLRS 1.5-2 times and simplified the design.

Указанный положительный эффект подтвержден стендовыми и летно-конструкторскими испытаниями опытных образцов, выполненных в соответствии с изобретением.The indicated positive effect is confirmed by bench and flight design tests of prototypes made in accordance with the invention.

В настоящее время разработана конструкторская документация, намечено серийное производство системы угловой стабилизации вращающегося реактивного снаряда.Currently, design documentation has been developed, mass production of a system of angular stabilization of a rotating rocket is planned.

Claims (2)

1. Система угловой стабилизации вращающегося реактивного снаряда, содержащая датчик угловых отклонений с чувствительным элементом в виде сферического поплавка с установленным в нем постоянным кольцевым магнитом, размещенным в сферической камере, заполненной жидкостью и механически связанной с приводом, цилиндрическим магнитопроводом, сигнальной и двумя опорными обмотками, блок преобразования сигналов, входы которого соединены с сигнальной и опорными обмотками, а выход - с газодинамическим исполнительным органом, отличающаяся тем, что датчик угловых отклонений дополнительно снабжен кольцевым короткозамкнутым витком, расположенным между сферическим поплавком и цилиндрическим магнитопроводом в плоскости, перпендикулярной оси вращения сферической камеры, высота цилиндрического магнитопровода определена соотношением H/h=7,5-9,5, где Н - высота цилиндрического магнитопровода, h - высота постоянного кольцевого магнита, а постоянная времени датчика угловых отклонений выбрана из соотношения 0,4≤Т≤1,7, где Т - постоянная времени, с.1. The system of angular stabilization of a rotating rocket containing an angular deviation sensor with a sensing element in the form of a spherical float with a permanent ring magnet installed in it, placed in a spherical chamber filled with liquid and mechanically connected to the drive, a cylindrical magnetic circuit, a signal and two supporting windings, a signal conversion unit, the inputs of which are connected to the signal and support windings, and the output to a gas-dynamic actuator, characterized in that o the sensor of angular deviations is additionally equipped with an annular short-circuited coil located between the spherical float and the cylindrical magnetic circuit in a plane perpendicular to the axis of rotation of the spherical chamber, the height of the cylindrical magnetic circuit is determined by the ratio H / h = 7.5-9.5, where H is the height of the cylindrical magnetic circuit, h is the height of the permanent ring magnet, and the time constant of the sensor of angular deviations is selected from the ratio of 0.4≤T≤1.7, where T is the time constant, s. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что сферическая камера выполнена из немагнитного электропроводного материала, а короткозамкнутый кольцевой виток образован стенками сферической камеры. 2. The system according to claim 1, characterized in that the spherical chamber is made of a non-magnetic electrically conductive material, and the short-circuited circular coil is formed by the walls of the spherical chamber.
RU2009138832/02A 2009-10-22 2009-10-22 System of angular stabilisation of revolving jet projectile RU2401975C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009138832/02A RU2401975C1 (en) 2009-10-22 2009-10-22 System of angular stabilisation of revolving jet projectile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009138832/02A RU2401975C1 (en) 2009-10-22 2009-10-22 System of angular stabilisation of revolving jet projectile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2401975C1 true RU2401975C1 (en) 2010-10-20

Family

ID=44023973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009138832/02A RU2401975C1 (en) 2009-10-22 2009-10-22 System of angular stabilisation of revolving jet projectile

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2401975C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525576C1 (en) * 2013-03-13 2014-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" Angular stabilisation system of rotating missile
RU208194U1 (en) * 2021-08-24 2021-12-07 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ CORNER STABILIZATION SYSTEM

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525576C1 (en) * 2013-03-13 2014-08-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" Angular stabilisation system of rotating missile
RU208194U1 (en) * 2021-08-24 2021-12-07 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ CORNER STABILIZATION SYSTEM

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105136170B (en) A kind of suspension rotor class gyroscopic drift error high accuracy online compensation method
RU2401975C1 (en) System of angular stabilisation of revolving jet projectile
US2785573A (en) Gas-floated gyroscopes
Foloppe et al. HRG Crystal™ dual core: Rebooting the INS revolution
CN105004333A (en) Miniature dynamically tuned gyroscope
RU197374U1 (en) HYDRODYNAMIC GYROSCOPE
US3490297A (en) Dual-rotor inertial sensor
US3089044A (en) Electromagnetic transducer device
RU2594628C1 (en) Two degrees of freedom float gyroscope
Schoenenberger et al. Preliminary Aerodynamic Measurements from a Magnetic Suspension and Balance System in a Low-Speed Wind Tunnel
RU2410645C1 (en) Hydrodynamic gyroscope
EP0025446A1 (en) Two degree of freedom gyro having a permanent magnet motor.
ISHIDA et al. Transient Vibration of a Rotating Shaft with Nonlinear Spring Characteristics during Acceleration through a Major Critical Speed: Vibration, Control Engineering, Engineering for Industry
RU2525576C1 (en) Angular stabilisation system of rotating missile
US2953925A (en) Fluid mass gyroscope
US4214533A (en) Annular alternator for artillery
RU2435129C1 (en) Device for angular stabilisation of rotary missile
RU2687169C1 (en) Dynamically tuned gyroscope
CN102497166B (en) Excitation circuit of bell-shaped vibrator
RU2181875C2 (en) Jet projectile attitude stabilization system
RU2477444C1 (en) Guided projectile
RU2310163C1 (en) Hydrodynamic gyroscope
RU2581787C2 (en) Method for stabilising weakly damped unstable control object and device therefor
US4114452A (en) Moving magnet miniature angular rate sensor
US3267746A (en) Two axis rate gyroscope