Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 41. 6 november 1956 - Tröghetsnavigering, av Rolf Ohlon
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
956
TEKNISK TIDSKRIFT
Vi studerar ett gyro med en frihetsgrad, vilken typ
utnyttjas för tröghetsnavigering, fig. 3. Sättes gyrohöljet i
rotation kring inaxeln IA med vinkelhastigheten <oIA,
erhålles ett precessionsmoment, M, kring utaxeln UA, vars
storlek är
M = H- via (4)
där H är snurrans rörelsemängdsmoment J$n ’ 03rot
JSN tröghetsmoment kring rotationsaxeln och
corot vinkelrotationshastighet
Denna gyrotyps stabiliserande verkan kan förklaras på
följande sätt. Signalgeneratorn Sg i fig. 3 ger en elektrisk
signal, som är proportionell mot vinkelvridningen av
utaxeln UA från neutralläget. Denna vridning erhålles
enbart på grund av vinkelhastigheten kring IA enligt ekv. 4,
om friktionsmoment och obalans kan försummas kring
UA.
Signalen förstärks i en förstärkare, som matar en motor,
vilken kan driva gyrohöljet kring IA. Eventuella
vinkel-hastighetsstörningar kring IA avkännes av gyrot, vilket
styr motorn via signalgeneratorn, så att störningen
upphäves.
Genom momentgeneratorn Mg i fig. 3 kan ett yttre
moment läggas kring UA. Det beskrivna servosystemet
strävar att motverka detta yttre moment genom att sätta
gyrohöljet i rörelse kring IA, så att det inmatade momentet
upphäves av precessionsmomentet, vilket uppkommer på
grund av rotationen kring IA. Rotationshastigheten blir
således proportionell mot det yttre momentet.
De krav, som måste uppställas på gvroenheten, är att
friktionsmomenten och obalansen kring utaxeln är små,
samt att momentgeneratorn är lineär. De enheter, som
bäst uppfyller fordringarna, synes vara integrerande
girindikatorer (HIG-serien), som utvecklats vid
Instrumentation Laboratory, MIT, Skillnaden mellan en normal
gir-indikator och en integrerande sådan är, att i det förra
fallet erhålles en utsignal proportionell mot
vinkelhastigheten, men för det senare är signalen proportionell mot
integralen av vinkelhastigheten. Utvecklingen av
HIG-gyrona påbörjades vid MIT 1948 och de första enheterna
släpptes ut för produktion 1950. Sedan dess har emellertid
ett intensivt arbete pågått för att förbättra komponenterna.
Schematiskt består gyroenheten, fig. 4, i en giroindikator
och en gyrosnurra som ligger lagrad i en hermetiskt
tillsluten inre cylinder, vilken är fylld med heliumgas, så att
korrosion hindras. Den inre cylindern ligger lagrad i en
yttre cylinder (gyrohöljet), som är fylld med olja. På
axeltapparna, som sitter på den inre cylindern, är
monterade två rotorer, som hör till var sitt elektromagnetiska
system, momentgeneratorn resp. signalgeneratorn.
Fig. 3. Enaxlig
styrning och
stabilisering
med ett gyro
med en
frihetsgrad.
Fig. 4. Konstruktionsprinciperna för HIG-gyrot.
Det revolutionerande i konstruktionen är förbundet med
oljan. Oljans volymvikt är approximativt lika med
volymvikten av den inre cylindern med gyro och axeltappar,
varigenom denna befinner sig i hydrostatisk jämvikt
(Archimedes’ princip). Härigenom blir lagerfriktionen mycket
liten (den kan minska till 1 °/o av värdet utan
oljeupp-hängning) och på grund av oljans viskositet erhålles en
dämpning proportionell mot den inre cylinderns
vinkelhastighet. Om något återförande moment ej lägges på
momentgeneratorn, erhålles, när insvängningen dött ut
H-(oIAæD- oUA (5 a)
där H är rörelsemängdsmomentet, D dämpkoefficienten,
(oIA den inmatade vinkelhastigheten kring IA samt coUA den
utmatade vinkelhcstigheten kring UA.
Om man anpassar rörelsemängdsmoment och dämpning
på HIG-gyrona så att
D/H 1 (5 b)
blir
aIA Fü (o UA (5 c)
Accelerometern kan byggas upp på liknande sätt som
gyrot. Snurran i den inre cylindern är ersatt med en
obalans. En accelerationskomponent ger upphov till ett
moment kring utaxeln proportionellt mot accelerationen.
Signalen från signalgeneratorn matas via en förstärkare
in på momentgeneratorn, som strävar att upphäva det på
grund av accelerationen uppkomna momentet. Strömmen
till momentgeneratorn är proportionell mot accelerationen.
Principiell uppbyggnad av tröghetssystemet
Som baselement för tröghetssystemet har vi en
horisontell plattform, fig. 6, som är låst till jorden, så att
plattformens axlar i varje ögonblick sammanfaller med
latitud-, longitud- och zenitriktningarna. Plattformen
stabiliseras och styres av tre gyron, vilkas mätaxlar (inaxlar)
sammanfaller med nämnda riktningar. I latitud- och
longi-tudriktningarna ligger två accelerometrar, som kan
kompletteras med en tredje, om farkosten även rör sig i
höjdled. Om farkosten enbart rör sig på jordens yta, och om
denna antas som en sfär, blir accelerationskomponenterna
i latitud-, resp. longitudriktningen
a<p — R <p + R (a + Å)2 sin <p • eos (p (6 a)
al — R A eos (p — 2 R fp (coj -f Å) sin cp (6 b)
där a<p är accelerationen i latitudriktningen (<p, se fig. 5),
ak accelerationen i longitudriktningen (A, se fig. 5), (p latitu-
• d<p ■■ d2qp , , 5 dA •• d2 A
den, (p = —jj, (p — longituden, A = —, A = —,
R jordradien samt 0)j jordrotationen kringpolaxeln.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
