Это напряжение усиливается усилителем арретира пускового механизма и через электронный ключ поступает на усилитель коррекции электронного блока СКЦ. Далее усиленный усилителем коррекции сигнал поступает на катушку коррекции, которая создает внешний момент, под действием которого ротор гироскопа прецессирует в направлении уменьшения ошибки рассогласования (угла пеленга).
2.4.2. Система разгона ротора гироскопа
Система разгона ротора гироскопа служит для быстрого (5 с) разгона ротора гироскопа до частоты порядка 100 Гц. Принцип действия этой системы основан на взаимодействии поля постоянного магнита ротора гироскопа с магнитными полями катушек вращения (КВ), которые к цепи тока подключаются и отключаются последовательно по мере вращения ротора-магнита вокруг оси OXг.
Схема взаимодействия этих магнитных полей представлена на рис. 2.22.
Рис. 2.22. Взаимодействие магнитных полей ротора гироскопа и
катушек вращения
Если в положении 1, когда северный полюс магнита расположен под КВI, а южный – под КВIII, пропустить через КВII ток, который создаст магнитное поле, направленное северным полюсом к ротору-магниту, то южный полюс ротора-магнита притянется к КВII, а северный будет отталкиваться от нее. В результате такого взаимодействия ротор повернется и займет положение 2. Если в положении 2 отключить КВII и подключить КВI к источнику тока, то ротор-магнит повернется еще на четверть оборота и т.д. Таким образом, для раскрутки ротора-магнита необходимо последовательное с опережением на 900 подключение и отключение к источнику тока катушек вращения.
Последовательное подключение и отключение катушек вращения обеспечивается с помощью датчиков положения (ДП), индуктивное сопротивление которых изменяется в зависимости от положения относительно их ротора-магнита. Каждый ДП представляет собой дроссель, обмотка которого намотана на ферритовом сердечнике. Для обеспечения чувствительности датчика к направлению магнитного поля каждый ферритовый сердечник помещен в каркас, на котором намотана и обмотка подмагничивания. Ферритовые сердечники создают круговое магнитное поле величиной Фс (рис. 2.23, а).
В зависимости от относительного положения ДП и ротора-магнита результирующее магнитное поле, действующее на обмотки ДП, будет равно одному из трех значений (для положения ротора-магнита, представленного на рис. 2.23, а) – Фс (для ДПI и ДПIII), Фс – 0,5Фм (для ДПII) и Фс + 0,5Фм (для ДПIY).
Как известно из курса физики, индуктивность дросселя будет тем меньше, чем в более сильном магнитном поле он находится (рис. 2.23, б).
Таким образом, в зависимости от взаимного положения дросселя и ротора-магнита, имеющего магнитное поле величиной Фм, индуктивность дросселя и связанное с ней соотношением
Xдп = ген Lдп (2.23)
индуктивное сопротивление ДП, при протекании через нее переменного тока частотой ген, будут изменяться от минимального (Xmin) до максимального (Xmax) значений.
При изменении сопротивления будет изменяться и ток управления, поступающий с выпрямительных детекторов на усилитель:
(2.24)
где Iупр – ток в цепи управления усилителя;
Uген – напряжение генератора высокой частоты;
R – активное сопротивление ДП и генератора;
Xдп – индуктивное сопротивление ДП.
Для положения, указанного на рис. 2.23, а, ДПIY будет иметь минимальное индуктивное сопротивление, так как индуктивность ДПIY будет меньше, чем у других ДП за счет воздействия на нее суммарного магнитного поля – сердечника и ротора-магнита (Фс+ 0,5Фр).
Рис. 2.23. Принцип действия схемы разгона ротора гироскопа
В этом случае величина управляющего тока, после усиления, достигнет величины, достаточной для открытия ключевого транзистора VТ4. Через КВIY потечет ток, создающий магнитное поле, под действием которого ротор-магнит повернется на 900. При повороте ротора-магнита на 900 (по часовой стрелке) суммарное магнитное поле будет воздействовать уже на ДПIII, что приведет к увеличению тока управления в третьей схеме, открыванию ключевого транзистора VТ3 и т.д.
При достижении ротором гироскопа номинальной скорости вращения система разгона отключается частотным реле, а поддержание скорости вращения осуществляется системой стабилизации оборотов.
2.4.3. Система стабилизации оборотов ротора гироскопа
Система стабилизации оборотов (ССО) ротора гироскопа построена по принципу замкнутой следящей системы и предназначена для поддержания постоянной скорости вращения ротора гироскопа (по отношению к земной системе координат) после его разгона. Функциональная схема ССО представлена на рис. 2.24.
Рис. 2.24. Функциональная схема системы стабилизации оборотов ротора гироскопа
Входными сигналами ССО являются сигналы с генератора опорных напряжений (ГОН) и с обмотки пеленга. Сигналы с ГОН следуют на суммарной частоте вращения ракеты (р) и вращения ротора гироскопа (г) - р+г. Благодаря тому, что плоскость намотки витков обмотки пеленга перпендикулярна оси ракеты, частота наводимой ЭДС в этой обмотке равна частоте вращения ротора гироскопа и не зависит от частоты вращения ракеты.
Сигнал с обмотки пеленга, действующий на частоте вращения ротора гироскопа (г), поступает на управляемый вход фазового детектора системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), на управляющий вход которого подается сигнал с генератора управляемого напряжением (ГУН), частота выходного сигнала которого линейно зависит от напряжения на его входе.
Между выходом фазового детектора и входом ГУН установлен фильтр низкой частоты (ФНЧ). При изменении фазы сигнала в обмотке пеленга с некоторой скоростью среднее значение сигнала на выходе фазового детектора будет отличным от нуля. При этом фаза сигнала с ГУН будет изменяться до тех пор, пока не произойдет обнуление выходного сигнала фазового детектора. При изменении частоты сигнала в обмотке пеленга относительно номинальной частоты ГУН (г) установившееся значение постоянной составляющей на выходе фазового детектора и ФНЧ будут отличными от нуля и однозначно характеризовать ошибку ССО.
Выходной сигнал с ФНЧ ФАПЧ поступает на один вход сумматора, а на другой его вход поступает интегрированный сигнал с ФНЧ. Интегрирование сигнала ФНЧ ФАПЧ применяется в ССО для сведения к нулю ошибки ССО (астатизм первого порядка). Сигнал с сумматора подается на модулятор, опорным сигналом которого является сигнал с ГОН, действующий на суммарной частоте (р+г). Выходной сигнал модулятора после усиления по напряжению и мощности поступает на катушки вращения. При протекании тока через катушки вращения в них создается пульсирующее знакопеременное магнитное поле с суммарной частотой вращения (р+г), при взаимодействии которого с полем постоянного магнита-ротора возникает вращающий момент, обеспечивающий поддержание требуемой скорости вращения ротора гироскопа.