Development of method of increasing accuracy of measuring angular velocity and acceleration of gyrostabilized platform

MECHANICS UDC 681.2.083 DOI: 10.15587/2312-8372.2018.140519 Tsiruk V. DEVELOPMENT OF METHOD OF INCREASING ACCURACY OF MEASURING ANGULAR VELOCITY AND ACCELERATION OF GYROSTABILIZED PLATFORM Сучасні рухомі об’єкти мають значно більші швидкості, на них діють значно більші перевантаження та неконтрольовані механічні збурення (удари, вібрації). Тому вимоги до точності засобів та методів вимірювання визначених вище механічних величин приладового навігаційного комплексу стали значно вищими. Однак недосконалість елементної бази, відсутність нових сучасних чутливих елементів, відсутність використання нової удосконаленої системи ударо-віброзахисту, відсутність використання сучасних алгоритмічних методів не дозволяють суттєво підвищити точність, покращити тактико-технічні характеристики. Об’єктом дослідження в даній роботі є процес вимірювання кутової швидкості та прискорення гіростабілізованої платформи. Забезпечення підвищення точності стабілізатора озброєння є найважливішою проблемою сучасності, вирішення якої забезпечує безпеку України. По тактичним характеристикам новий стабілізатор озброєн ня розширює бойові можливості бронетехніки за рахунок більш точного наведення і стабілізації на ціль, полегшує можливості екіпажу по управлінню баштою. Приладові комплекси стабілізаторів озброєння призначені для стабілізованого наведення і супроводу у горизонтальній та вертикальній площинах наземних, повітряних і надводних цілей. Використання сучасної елементної бази дозволило значно покращити характеристики всього комплексу стабілізатора озброєння. По технічним характеристикам стабілізатора озброєння розширює бойові можливості бронетехніки за рахунок більш точного наведення і стабілізації на ціль, полегшує можливості екіпажу по управлінню баштою. А також не вимагає перенаведення на ту ж ціль після пострілу. У роботі розглянуто алгоритм, що застосовується при коригуванні положення гармати відносно цілі при швидкому сумісному русі башти та машини. Алгоритм обраховується у математичному блоці системи стабілізації. Алгоритм базується на математичному аналізі теорії руху гіроскопів та покращений від попередніх за рахунок доповнення рівняння руху. Виведено формулу в аналітичному вигляді для подальшого її застосування в математичних блоках системи стабілізації та наведено розрахунки, в результаті яких отримано математичну модель. Якщо дану математичну модель буде введено в алгоритмічний блок системи стабілізації, це дозволить підвищити точність стабілізації. У висновках проаналізовані результати та надані рекомендації щодо застосування алгоритму Ключові слова: стабілізатор озброєння, гіростабілізована платформа, вимірювання кутової швидкості, вимірювання прискорення 1. Introduction The object of research is the non-renewable stabilization system of various types used today in navigational devices and control systems for ships, aircrafts, vehicles, as well as in antennas, telescopes and other devices mounted on moving objects. Due to the fact that the required accuracy of such devices is continuously increasing, the accuracy requirements imposed on stabilization complexes are also growing. In the conditions of carrying out an anti-terrorist operation in the east of Ukraine, works devoted to enhancing the defense capability of the state are extremely topical. One of these is the new instrument complex of the stabilizer of armament of light armored vehicles SVU-500, developed at PJSC «RPA «Kyiv Automatics Plant» (Ukraine). This complex is designed for stabilized guidance and tracking in the horizontal and vertical planes of surface, air and surface targets for effective firing from the ground, on the move and afloat. The weapon stabilizer is a device that stabilizes the aiming of the weapon while moving the platform on which the weapon is mounted. The weapon stabilizer is designed to simplify the aiming with the movement of light armored vehicles and to increase the accuracy of the fire on the move. It is also part of the fire control system. Technically, the stabilizer is a set of sensors and a computer complex connected to a gun drive. The existing stabilization systems can’t today sufficiently effectively perform the tasks assigned to them. According to the experience of military conflicts, most of the losses of the fleet of armored vehicles are the result of the use TECHNOLOGY AUDIT AND PRODUCTION RESERVES — № 4/1(42), 2018, © Tsiruk V. 11 ВИРОБНИЧО-ТЕХНОЛОГІЧНІ СИСТЕМИ: ISSN 2226-3780 МЕХАНІКА of inefficient weapons stabilization systems. Therefore, ensuring the improvement of the operational characteristics of the Arms Complex for light armored vehicles (LAV) is the most important modern problem, the solution of which ensures the navigation security of Ukraine. 2. The object of research and its technological audit The object of research is the process of measuring the mechanical quantities of the modern instrumentation of the stabilizer complex (SC) of LAV armament by using the proposed precision instruments on new physical principles, equipment and methods. The weapon stabilizer is a technical device that stabilizes the aiming of the weapon while moving the platform on which these weapons are installed. The weapon stabilizer is designed to simplify the aiming while moving the platform and improve the accuracy of the fire from the move. It is widely used in modern armored vehicles and ship artillery. Technically, the stabilizer is a set of sensors and a computer complex connected to a gun drive. Based on the readings of the sensors, the parameters for moving the platform are determined and control commands are given about the gun, which compensates for the deviations. At the present stage of the development of techno logy, one of the key shortcomings, over which the design and technology bureaus work, is the accuracy of aiming at the target. 3. The aim and objectives of research The aim of research is the development of weapon stabilizer for light armored vehicles using a small-sized angle sensor and a system for vibration and shock impact for it. To achieve this aim, it is necessary to perform the following tasks: 1. Analyze equations of the theory of motion of gyro scopes. 2. Supplement the equations of the theory of motion of gyroscopes with a new component, proceeding from the technical capabilities of modern instrument-making. 4. Research of existing solutions of the problem The weapon stabilizer is a technical device, it stabilizes the aiming of the weapon while moving the platform on which these weapons are installed. The weapon stabilizer is designed to simplify the aiming during the movement and improve the accuracy of the fire, is part of the fire control system. It is widely used in modern armored vehicles and ship artillery. Technically, the stabilizer is a set of sensors and a computer complex connected to a gun drive. Based on the readings of the sensors, the parameters for moving the platform are determined and control commands are issued about the gun, whic (...truncated)