УДК536.2, 629.5

ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА И ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА В СОСТАВЕ БЕСПЛАТФОРМЕННОЙ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Громов Д. С.


Читать статью полностью 

Аннотация

Известно, что на точность показаний волоконно-оптического гироскопа большое влияние оказывают температурные возмущения и тепловой режим. В области достижения навигационных точностей тепловые возмущения – одна из основных проблем на настоящее время. Рассмотрение существующих методов снижения температурных влияний на точность показаний бесплатформенной инерциальной навигационной системы на основе волоконно-оптических гироскопов показало, что одних лишь конструктивных и компенсационных методов недостаточно для получения необходимых точностей, и, следовательно, требуется термостабилизация. Предложена реверсивная система термостабилизации, основными исполнительными элементами которой являются термоэлектрические модули, теплоотдача от которых обеспечивается с помощью радиаторов на рабочих поверхностях модулей. Описан и рассмотрен данный вариант обеспечения термостабилизации, выбраны термоэлектрические модули и датчики температуры, рассчитаны геометрические параметры радиаторов для интенсификации теплообмена. Выбраны вентиляторы, обеспечивающие необходимую циркуляцию воздуха в приборе, рассчитана толщина тепловой изоляции. В современном программном обеспечении Autodesk Simulation CFD проведены расчеты тепловых режимов навигационной системы с учетом термостабилизации. Сравнение результатов текущих и ранее выполненных исследований и расчетов показало существенное снижение градиентов температур по поверхностям волоконно-оптических датчиков и бόльшую равномерность температурного поля в приборе в целом. По итогам работы сделаны выводы об эффективности использования метода в целях улучшения точностных характеристик навигационной системы. Обеспечение термостатирования внутреннего объема навигационной системы на волоконно-оптических гироскопах является обоснованным, при совместном использовании методов алгоритмической компенсации и термостабилизации ожидается достижение требуемых точностей.


Ключевые слова: волоконно-оптический гироскоп, навигация, тепловая защита, термостабилизация, тепловой режим, точность

Список литературы
1.       Пешехонов В.Г. Современное состояние и перспективы развития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. 2011. № 1 (72). С. 3–16.
2.       Лефевр Э.К. Волоконно-оптический гироскоп: достижения и перспективы // Гироскопия и навигация. 2012. № 4 (79). С. 3–9.
3.       Джашитов В.Э., Панкратов В.М. Датчики, приборы и системы авиакосмического и морского приборостроения в условиях тепловых воздействий. СПб: ГНЦРФЦНИИ«Электроприбор». 2005. 404 с.
4.       Shen C., Chen X. Analysis and modeling for fiber-optic gyroscope scale factor based on environment temperature // Applied Optics. 2012. V. 51. N14. P. 2541–2547.
5.       Драницына Е.В., Егоров Д.А., Унтилов А.А., Дейнека Г.Б., Шарков И.А., Дейнека И.Г. Снижение влияния изменения температуры на выходной сигнал волоконно-оптического гироскопа // Гироскопия и навигация. 2012. № 4 (79). С. 10–20.
6.       Колеватов А.П., Николаев С.Г., Андреев А.Г., Ермаков В.С., Кель О.Л., Шевцов Д.И.Волоконно-оптический гироскоп бесплатформенных инерциальных систем навигационного класса. Разработка, термокомпенсация, испытания // Гироскопия и навигация. 2010. № 3. С. 49–60. 
7.       Джашитов В.Э., Панкратов В.М., Барулина М.А. Математические модели термоупругого напряженно-деформированного состояния и погрешности масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопического датчика // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2013. № 2. С. 43–52.
8.       Громов Д.С., Шарков А.В. Тепловые режимы гироскопических приборов на базе волоконно-оптических гироскопов // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56. № 1. С. 62–67.
9.       Громов Д.С., Унтилов А.А., Чапурский А.П. Исследование тепловых режимов гироскопических приборов на базе волоконно-оптических гироскопов // Материалы ХIV конференции молодых ученых «Навигация и управление движением» / Под ред. О.А. Степанова, В.Г. Пешехонова. СПб: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2012. С. 453–459.
10.    Курбатов А.М., Курбатов Р.А. Пути повышения точности волоконно-оптических гироскопов // Гироскопия и навигация. 2012. № 1. С. 102–121.
11.    Вахрамеев Е.И., Галягин К.С., Ивонин А.С., Ошивалов М.А. Прогноз и коррекция теплового дрейфа волоконно-оптического гироскопа // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56. № 5. С. 79–84.
12.    Берман З.М., Канушин В.М., Миронов Ю.В., Мохов В.П., Шарыгин Б.Л. Система инерциальной внавигации и стабилизации «Ладога-М»: результаты разработки и испытаний // Гироскопия и навигация. 2002. № 4 (39). С. 29–38.
13.    Джашитов В.Э., Панкратов В.М. Применение метода элементарных балансов для анализа и синтеза системы терморегулирования на модулях Пельтье для БИНС на ВОГ // Гироскопия и навигация. 2013. № 2 (81). С. 84–103.
14.    Kryotherm. Термоэлектрические модули, элементы Пельтье[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.kryotherm.ru/ru/, свободный. Яз. рус. (дата обращения 19.12.2013).
15.    Тахистов Ф.Ю. Методика выбора конструктивных и режимных параметров термоэлектричского термостата с неизотермической камерой // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2006. № 3 (26). С. 263–267.
16.    Autodesk. Программное обеспечение для расчетов и анализа [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.autodesk.ru/products/autodesk-simulation-family/, свободный. Яз. рус. (дата обращения 19.12.2013).
17.    Громов Д.С. Тепловойрежим двухстепенного поплавкового гироскопа // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2012. № 3 (79). С. 119–123.
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика