Поступила в редакцию

Математическая морфология.

Электронный математический и медико-биологический журнал. - Т. 12. -

Вып. 4. - 2013. - URL:

http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/TITL.HTM

http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-40-html/TITL-40.htm

http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-40-html/cont.htm

УДК 004.021

Кинематические схемы стабилизированных платформ и типы амортизационных подвесов для оптико-электронных систем. Обзор

Ó 2013 г. Алеев Р. М., Леонтьев А. В., Новиков А. Ю., Чижиков М. А.

(aleev.doc)

Для обеспечения круглосуточных полетов и посадок вертолета, наблюдения и разведки с его борта служат оптико-электронные системы. Под наблюдением понимается видение неба, окружающего ландшафта и объектов, представляющих интерес для пилота. Под разведкой понимается не только видение полезных объектов, но и их количественная и качественная оценка: измерение их координат, дальности, геометрических размеров, скорости движения, состояние функционирования, распределение температуры по поверхности объектов и пр [3]. Причем разведка может быть как земной поверхности, так и воздушного пространства.

Для наблюдения и слежения за наземными объектами в условиях угловых колебаний носителя оптико-электронные системы, устанавливают на одноконтурные (с двумя степенями свободы) и двухконтурные (с четырьмя и более степенями свободы) стабилизированные платформы.

Одноконтурные стабилизированные платформы (рис. 1а) состоят из неподвижной части 1, жестко соединяющейся с бортом носителя, курсовой рамки 2 и тангажной рамки 3, с установленной в ней полезной оптико-электронной нагрузкой (ПОЭН). Одноконтурная стабилизированная платформа обладает следующими преимуществами: малые вес и габариты, простота конструкции, относительно низкая цена. Однако одноконтурная платформа не позволяет стабилизировать линию визирования с большой точностью. Также у одноконтурных платформ существует мертвая зона (при совмещении оси визирования с осью вращения курсовой рамки), в которой стабилизация линии визирования ПОЭН невозможна [2].

$C:\Users\Maxim\Google Диск\Статьи\Обзор\рисунок 1.jpg$

Рис.1 Кинематические схемы стабилизированных платформ

Более высокой точности стабилизации линии визирования ПОЭН позволяют получить двухконтурные стабилизированные платформы (рис. 1б). В платформах подобного типа задачи стабилизации и наведения линии визирования разделены между внутренним и внешним контуром. Двухконтурная стабилизированная платформа состоит из неподвижной части 1, внешнего подвеса 2 и 3, внутреннего подвеса 4, 5 и ПОЭН, установленной в тангажной рамке внутреннего подвеса.

Обзор и наведение линии визирования ПОЭН осуществляется разворотом внешних рамок стабилизированной платформы. Внутренний подвес обеспечивает стабилизацию линии визирования в небольших углах, порядка 5, и может иметь две или три степени свободы.

Для устранения высокочастотных поступательных вибраций и угловых колебаний, передаваемых от носителя стабилизированной платформе, обычно ее закрепляют на носителе через амортизаторы.

Основная задача амортизационного подвеса – снижать амплитуду вибраций носителя, проходящих на стабилизированную платформу, и главное, не допускать перехода поступательных колебаний носителя в угловые колебания платформы. Таким образом, в мировой практике распространение получили 3 конфигурации амортизационного подвеса [4,5,6], удовлетворяющие этим требованиям: амортизаторы между носителем и стабилизированной платформой, скомбинированные с параллелограммом, предотвращающим преобразование поступательных вибраций носителя в угловые колебания платформы (рис. 2а); амортизаторы между носителем и стабилизированной платформой, при этом центр масс платформы с ПОЭН совмещается с плоскостью крепления подвеса к носителю (рис. 2б); амортизаторы, расположенные между внешними рамками наведения и внутренними рамками стабилизации (рис. 2в).

$C:\Users\Maxim\Google Диск\Статьи\Обзор\типы амортизационных подвесов.jpg$

Рис.2 - Разновидности амортизационных подвесов

В таблице 1 приведены основные преимущества и недостатки данных схем амортизационных подвесов.

Таблица 1
	Преимущества	Недостатки
1-ая схема	· Нет частей, выступающих за плоскость крепления · Низкая частота собственных колебаний	· Сложность параллелограммного механизма
2-ая схема	· Низкая частота собственных колебаний · Простота конструкции	· Часть конструкции располагается выше плоскости крепления
3-ая схема	· Нет частей, выступающих за плоскость крепления	· Более высокая частота собственных колебаний

Первую и третью схемы амортизационного подвеса благодаря отсутствию выступающих частей выделяет возможность установки стабилизированной платформы на плоскую поверхность, т.е. нет необходимости в специальной полости (выемке) в борту носителя.

В тоже время для первой схемы присущи сложность амортизационного подвеса и некоторая зона нечувствительности из-за наличия сухого трения и люфтов в подшипниках параллелограммного механизма[1].

Для третьей схемы, из-за размерных ограничений пространства между тангажной рамкой внешнего подвеса и внутренним подвесом, необходимо использовать более жесткие амортизаторы (чем в первой и второй схеме), что приводит к повышению частоты собственных колебаний платформы, а значит и к уменьшению диапазона частот работы амортизационного подвеса.

Вторая схема является наиболее простой, а благодаря подбору амортизаторов и меньших ограничений по их размещению обеспечивается широкий диапазон рабочих частот амортизационного подвеса.

литература

1. Бабаев А.А. Амортизация, демпфирование и стабилизация бортовых оптических приборов // Машиностроение, Ленингр. отделение. 1984. С. 27-30.

2. Бесекерский В. А. Динамический синтез систем гироскопической стабилизации. 1968. С.23-31.

3. Волков В.Г. Вертолетные оптико-электронные системы наблюдения и разведки, журнал "Специальная техника" № 3 2001 г.

4. Патент US 5897223 A, Stabilized platform system for camera,17.11.1997.

5. Патент WO 2012170673 A1,Gimbal system with a translational mount, 07.06.2012.

6. Патент US 6154317 A, Device for stabilizing of a remotely controlled sensor, like a camera, 30.09.1997.

Поступила в редакцию 11.11.2013.