Systemkonzeption und Technologie moderner ... - Stiftung HAMFU

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Systemkonzeption und Technologie moderner Trägheitsnavigationsanlagen - Vorlesung Krieg im Aether 1972/1973 (ETH Zürich)HAMFU HistoryGehäusedeckelGehäusebodenBild 10 Hauptbaugruppen eines SchwimmkreiselsBeide Grössen müssen mit einem erheblichen technischen Aufwand erkauft werden. DieQualität der Instrumente wird durch ihre statistischen Driftwerte, i-hre Wiederholbarkeitsowie thermische und beschleunigungsabhängige Störgrössen charakterisiert.Zur Veranschaulichung der für Inertialsysteme charakteristischen Driftwerte von0,01 °/h, mache man sich klar, dass dies einer Umlaufzeit von ca. 4 Jahren proUmdrehung entspricht. Anderseits wird diese Drift bei einem Kreisel, dessen.Drehimpuls10 6 gr cm^s"' beträgt und dessen empfindliches Element 250 gr. wiegt, bereitsdurch eine Schwerpunktverlagerung im empfindlichen Element von etwa 20 A -Einheiten hervorgerufen.Hohe Strukturstabilität, durch konstruktive Massnahmen und optimale Werkstoffauswahlist daher eine Grundvoraussetzung zur Erfüllung der Genauigkeitsanforderungen,die an Kreisel inertialer Qualität gestellt werden.Weitere kritische Funktionselemente sind der Kreiselmotor, die Motorlagerung, dieZentrierlagerung sowie die Abgriffe und Drehmomentgeber.Kreiselmotore zeichnen sich durch stabilen Synchronlauf, ausreichend grosses Synchronmomentund möglichst geringe Eigenerwärmung aus. Die Laufachsenlagerung mussisoelastisch und geräuscharm ausgeführt werden. Es dürfen keine verschliessbedingtenoder vom Schmiermittel herrührende Massenverlagerungen auftreten. Die Zentrierlagerungensind äussert empfindliche Bauelemente von hoher Massgenauigkeit,Oberflächenqualität und extrem geringer Reibung.Die elektromagnetischen Momentgeber bestimmen wesentlich die Genauigkeit des Kreisels.Bei Momentgebern mit Permanentmagneten wird eine grosse Langzeitstabilitätder magnetischen Parameter und geringe Temperaturempfindlichkeit gefordert.Tabelle 1 gibt eine Zusammenstellung charakteristischer Kreiseldaten.© HAMFU - www.hamfu.ch Seite 15
Systemkonzeption und Technologie moderner Trägheitsnavigationsanlagen - Vorlesung Krieg im Aether 1972/1973 (ETH Zürich)HAMFU HistoryT a b e l l e 1Charakteristische Daten zweiachsiger Kreisel inertialer QualitätGrössen Dimension Realisierte GrenzdatenAbmessungenDurchmesser mm 40 - 76Länge mm 41 - 100Gewicht 0 270 - 900Drehimpuls dyncm s 2 0,6 x 106 - 1,8 x 10 6ZufallsdriftVertikale Achse °/h 0,005 - 0,02Horizont. Achse °/h 0,007 - 0,01Wi ederholbarkei t o/h 0,005 - 0,03g-unabhängige Drift °/h 1,0 - 2,0g-abhängige Drift °/h/g 0,3 - 2,0g2-abhängiqe Drift °/h/g 2 0,02 - 0,1Temperaturabhängige Drift o/h/g/oc 0,005 - 0,2Skalenfaktorgenauigkeit % 0,02 - 0,2Antriebsfrequenz Hz 400, 800, 1500, 1600Anlaufleistung W 15 - 40Synchronleistung W 2 - 5,5MTBF h 2000 - 10.000Innerhalb der Grenzdaten liegen die charakteristischen Werte heute im Einsatz befindlicher Kreiselfür Trägheitsnavigationssysteme. (Systemgenauigkeit 1 nm/h-
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