P05静电陀螺 导航原理 教学课件[精].ppt

静电陀螺概述
框架陀螺:精度追求、三浮
结构复杂,成本高昂
静电陀螺(Electrostatic Gyro):较彻底的支承革新
球形转子; 电极球腔
静电悬浮; 超高真空
静电陀螺优点:
精度高,真正的自由转子
结构简单,可靠性高
应用:战略武器、火箭
缺点:工艺复杂
发展概况
发展阶段
1952年提出
(0/h)
(0/h)
1970s末期进入实用
(0/h)
04年斯坦福大学10-11(0/h)
主要研制机构:
1950s后期,ics开始研制
从 1960s 末到 1980s,法国、英国、前苏联、中国也相继展开静电陀螺的研制
结构组成:总述
球形转子
陶瓷球腔
凹形球面电极
高电压/小间隙/强电场/悬浮/控制回路稳定
驱动线圈:转子起旋
定中线圈:转子轴对准
钛离子泵:抽真空
光电传感:读取角度
结构组成:球形转子
两种类型:空心球和实心球
材料:铍(密度小、刚度大)
制造工艺:
空心球:两个薄壁半球配合而成
外径:38~50mm
壁厚:~
赤道处加厚
实心球:钽丝嵌入铍棒
让质心偏离球心
两种类型比较:
直径、静电支承力
变形、转速
结构组成:壳体、电极、驱动与定中
壳体:两块陶瓷碗密封连接
电极:碗内壁制成球面电极
内壁研磨,电镀,切割
切割方案:正六、正八面体
支承原理:两种球面电极引力公式
对于正六面体电极的每块
静电引力的方向,如图
对于正八面体电极的每块
静电引力的方向,如图
支承原理:稳定性的保证
以正六面体为例,设转子沿 AB 轴朝 A 偏离Δx
两边引力的变化会进一步把转子吸到 A 的一边
必须改变两边静电引力变化,才能抑制转子的位移。
基本思路:测量位移Δx,改变两端电压 UA,UB
支承原理:位移导致电极电容改变
转子位移Δx:通过测量电极和转子之间电容改变量
转子位于中心时,两个电极和转子间的电容均为
转子向 A 电极移动Δx,两个电极和转子的间距分别变为
dA = d0 -Δx
dB = d0 +Δx
电容
类似地
电容改变量ΔC 和位移Δx 成正比,用敏感电桥可以测出
支承原理:位置反馈回路
△U = kC·△C = k·△x
UA = U0 - k·△x
UB = U0 + k·△x
转子受到的合力
支承弹簧,K支承刚度