В ЛЭТИ создали стенд для испытаний систем ориентации и навигации морских и воздушных судов в различных температурных режимах

Установка повысит точность и достоверность результатов испытаний и калибровок современных навигационных систем различных типов и классов точности, серийно производимых российскими предприятиями, что компенсирует нехватку и обеспечит импортозамещение высокоточного испытательного оборудования в данной отрасли.

Сегодня навигационные системы играют ключевую роль в управлении движением различных объектов, будь то автомобили, морские и воздушные судна или космические аппараты. Основными элементами таких систем являются инерциальные датчики – акселерометры и гироскопы, соответственно измеряющие кажущееся ускорение и угловую скорость. Получаемые с этих датчиков данные позволяют вырабатывать навигационные параметры объекта, т.е. его координаты (широту и долготу) и линейную скорость.

Для обеспечения высокой точности вырабатываемых системой навигационных параметров необходимо проводить калибровку ее инерциальных датчиков как в отдельности, так и в составе измерительных модулей. При этом необходимо создать такие сценарии испытаний, которые максимально точно моделируют условия предполагаемой эксплуатации навигационных систем, включая температурные. Для этих целей и используются специализированные моделирующие стенды, способные с высокой точностью воспроизводить различные виды движения (угловое позиционирование, вращение, качку) относительно нескольких осей, а также с помощью температурной камеры проводить эти испытания в различных температурных условиях.

Поэтому любое современное предприятие, занимающееся разработкой и производством инерциальных датчиков и систем на их основе, оснащено соответствующим испытательным оборудованием. Ранее основная часть такого оборудования на предприятиях была представлена зарубежными компаниями (Acutronic, Actidyn, Ideal Aerosmith и др.). Однако уход иностранных компаний с российского рынка создал острую потребность в создании и производстве отечественных испытательных стендов.

«Мы разработали двухосный автоматизированный стенд с термокамерой, предназначенный для воспроизведения угловой скорости и углового положения относительно двух взаимно перпендикулярных осей в заданных температурных режимах. Нестабильность воспроизведения угловой скорости стендом достигает 0,0001 %, а абсолютная погрешность углового положения находится на уровне единиц угловых секунд. Таким образом, по уровню технических и эксплуатационных характеристик разработанный стенд не уступает своим зарубежным аналогам». – Доцент кафедры лазерных измерительных и навигационных систем (ЛИНС), руководитель совместной экспериментальной лаборатории Инжинирингового центра «Навигация и управление движением» (СЭЛ ИЦ НУД) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Павел Алексеевич Иванов.

Оснащение стенда термокамерой являлось сложной инженерной задачей – подвод газа-хладагента, воды и воздуха во вращающуюся вокруг двух осей камеру требовало от разработчиков ряда непростых конструктивных решений. Требования к диапазону воспроизводимых внутри камеры температур (от -70 до +100 ºС), к стабильности их значений во времени, скорости нагрева и охлаждения привели к необходимости разработки специальной системы управления параметрами камеры.

Программисты СЭЛ ИЦ НУД создали специализированное программное обеспечение, способное в полном объеме осуществлять управление и эксплуатацию разработанного стенда. В рамках реализации проекта получено свидетельство о государственной регистрации программы управления сервоприводами в режиме реального времени. Кроме того, стенд получил увеличенную грузоподъемность (до 100 кг), что позволяет испытывать несколько систем одновременно, и тем самым существенно экономить время на данном производственном этапе.

«Данный стенд создавался по заказу одного из предприятий Приуралья, занимающихся разработкой и созданием навигационных систем, и в настоящий момент уже введен в эксплуатацию», – подчеркнул Павел Алексеевич Иванов.

СЭЛ ИЦ НУД занимается реализацией прорывных разработок в области точного испытательного оборудования в интересах высокотехнологичных отечественных производств. Ранее сотрудники лаборатории разработали испытательный моделирующий стенд для высокоточной калибровки навигационных систем по заказу Научно-исследовательского института «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха.

Лаборатория активно участвует в учебно-образовательной деятельности университета. Студенты факультета информационно-измерительных и биотехнических систем (ФИБС) проходят в ней учебную и производственную практики. В рамках нескольких дисциплин направления «Приборостроение» проводятся практические и лабораторные занятия. Кроме того, студенты, имеющие успехи в обучении, привлекаются к выполнению научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, реализуемых научной группой лаборатории.