Московский государственный технический университет им.Н.Э

Серия изданий
«Научно-образовательные и
научно-информационные
материалы
МГТУ им. Н.Э. Баумана —
национального
исследовательского
университета
техники и технологий»
Департамент образования города Москвы

Ассоциация московских вузов

Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
Научно-учебный комплекс
«Информатика и системы управления»

«Приборостроительный факультет»
В.Н. Герди
Научно-образовательный материал
«Использование лабораторной базы
Приборостроительного отраслевого факультета
для проведения профориентационной работы
среди школьников»
Москва
МГТУ им. Н.Э. Баумана
2011
Общие сведения о Приборостроительном факультете
Основанный в 1959 году, Приборостроительный факультет в настоящее
время входит в состав Научно-учебного комплекса «Информатика и системы
управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана и осуществляет эффективную целевую
подготовку высококвалифицированных инженерных кадров для следующих базовых предприятий приборостроительного профиля, являющихся ведущими в
ракетно-космической и авиационной промышленности страны:
- ОАО «Московский завод электромеханической аппаратуры»;
-ФГУП «Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры» и его филиала «Научно-исследовательский институт прикладной механики им. академика В.И. Кузнецова;
- ФГУП «Научно-производственный центр автоматики и приборостроения
имени академика Н.А. Пилюгина»;
- ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро»;
- ОАО НПП «Геофизика-Космос»;
Приборостроительный факультет осуществляет подготовку дипломированных специалистов по специальности:
- 161101 – Системы управления летательными аппаратами.
Профилирующая подготовка осуществляется кафедрами:
- «Приборы и системы ориентации, стабилизации и навигации» (ИУ-2);
- «Системы автоматического управления» (ИУ-1).
На факультете с 1987 года действует принцип совмещения традиционной
дневной формы обучения с непрерывной научно-производственной практикой
студентов в подразделениях предприятий.
Принятый на Приборостроительном факультете принцип обучения позволяет готовить высококлассных специалистов, способных создавать передовые
образцы
прецизионных
электромеханических
и
квантовых
командно-
измерительных приборов, навигационных комплексов и интеллектуальных систем управления на стыке современных наукоемких направлений и информаци2
онных технологий. По индивидуальным планам и программам может быть осуществлена целевая подготовка специалистов под конкретные задачи, решаемые
базовыми предприятиями.
Несмотря на достаточно большую практическую составляющую при формировании учебного плана факультета, удалось обеспечить основные требования государственного образовательного стандарта второго поколения в части
социально-экономической, фундаментальной и обще-профессиональной подготовки специалистов. Несколько меньший объем специальной (профессиональной) подготовки в учебном плане отраслевого факультета по сравнению с планом для студентов той же специальности, обучающихся по традиционной форме
на факультете «Информатика и системы управления», полностью компенсируются получением теоретических знаний и практических навыков в процессе
прохождения ННПП на базовых предприятиях. При этом обучение строится на
основе объединения научного и учебного процессов при их активном участии в
производственной
деятельности,
научно-исследовательских
и
опытно-
конструкторских работах в подразделениях базовых предприятий под руководством опытных наставников – сотрудников этих предприятий.
Вовлечению школьников в творческую научную работу в значимой мере
способствует проведение олимпиад: «Шаг в будущее», «Космонавтика». Ежегодно на факультете в этих программах участвуют от 10 до 15 школьников. В
таблице 1 представлен список участников 2011/2012 учебного года и тематика
выполняемых ими научных работ.
На факультете имеется техническая библиотека, в которой абитуриенты
могут получить литературу по соответствующей тематике и хорошо развитая лабораторная база, обеспечивающая проведение экспериментальных исследований.
3
Таблица 1 – Список участников и тематика научных работ
№
1
2
ФИО
Истратова Мария
Юрьевна
ПС1(ИУ2)
Аксенова Ирина
Валерьевна
ПС1(ИУ2)
Школа
№1329
Г. Москва
№22
г.ОреховоЗуево
3
Митрохин Денис
Олегович
ПС1(ИУ2)
№1971,
г.Москва
4
Гуров Алексей
Дмитриевич
ПС1(ИУ2)
№1
г.Серпухов,
МО
5
Багиров Илья
Фархадович
ПС1(ИУ2)
№324,
г.Москва
6
7
8
9
10
11
12
Петрушин
Никита
Сергеевич
ПС1(ИУ2)
Базанов
Михаил
Александрович
ПС2(ИУ1)
Бурмистров
Михаил
Сергеевич
ПС1(ИУ2)
Дурнев Антон
Витальевич
ПС1(ИУ2)
Ларичев Сергей
Витальевич
ПС2(ИУ1)
Воронин
Никита
Владимирович
ПС1(ИУ2)
Белов Василий
Михайлович
ПС1(ИУ2)
Руководитель
Щеглова Наталья Николаевна, ПС (ИУ-2),
к.т.н., доцент
Щеглова Наталья Николаевна ПС (ИУ-2),
к.т.н., доцент
Лаптева Татьяна Николаевна
ПС (ИУ-2),
доцент
Герди Владимир Николаевич,
Декан ПС, к.т.н., доцент
Ануфриев Роман Михайлович,
ЦЭНКИ,
Вед. специалист
Тема
Принципы гироскопической
стабилизации
Гироскопические приборы на
базе трехстепенного гироскопа
Гироскопические приборы
управления баллистических
ракет
Наземные гирокомпасы
Цифровое управление
термостабилизацией ПИГ
№324,
г.Москва
Сысоев Михаил
Алексеевич,
МГТУ, зав. лаб.
Автопилот подвижного
объекта
№727,
г.Москва
Чулин Николай Александрович,
к.т.н., доцент
Управление беспилотными
ЛА с вертикальным взлетом и
посадкой
Гимназия
№17,
г. Мытищи,
МО
Школа
№1329,
г. Москва
Школа №
2046,
г. Москва
СОШ №1028,
г. Москва
Лицей
№1574,
г.Москва
Коваленко Егор Михайлович,
ЦЭНКИ,
Нач. сектора
Щеглова Наталья Николаевна ПС (ИУ-2),
к.т.н., доцент
Чулин Николай Александрович, к.т.н., доцент
Герди Владимир Николаевич,
Декан ПС
к.т.н., доцент
Герди Владимир Николаевич,
Декан ПС
к.т.н., доцент
Гироинтегратор в системе
управления дальностью полета баллистической ракеты
Моделирование свойств
гироскопа
Разработка макета системы
управления движущимся
объектом
Электромагнитные подвесы в
гироскопической и
навигационной технике
Электростатический шаровой
гироскоп
4
Лабораторная база Приборостроительного отраслевого факультета,
используемая абитуриентами для выполнения научных работ
Приборостроительный факультет, в настоящее время, располагает достаточным для проведения учебного процесса аудиторным фондом и хорошо развитой лабораторной базой, обеспечивающей практический лабораторные занятия
по большинству фундаментальных, общетехнических и профилирующих дисциплин учебного плана. При этом в учебном процессе широко используется научно-технический потенциал базовых предприятий, уникальные приборы, установки и стенды.
Общий вид лабораторий представлен на фотографиях.
Лаборатория «Гироскопическая и навигационная техника»
5
Лаборатория «Гироориентирование»
Лаборатория «Основ конструирования приборов
точной механики и автоматики»
6
В таблице 2 представлен полный перечень лабораторных работ для проведения абитуриентами практических исследований.
Таблица 2 – Полный перечень лабораторных работ
№
1.
2.
3
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
Название лабораторной работы
«Основные свойства
двухстепенного гироскопа»
«Общие свойства гироскопа
с тремя степенями свободы»
«Датчик угловой скорости ДУС-Л7А»
«Динамически настраиваемый гироскоп»
«Поплавковый гироинтегратор
линейных ускорений»
«Поплавковый интегрирующий
гироскоп»
«Блок струнных акселерометров»
«Маятниковый компенсационный
акселерометр»
«Определение коэффициентов
модели ошибок ПИГ»
«Балочный ММГ»
«Микромеханический акселерометр»
«Определение характеристик
ММЧЭ инерциального блока АИСТ-350»
Испытания интегрированной БИНС
на базе микромеханических
чувствительных элементов
«Индикаторно-силовой гиростабилизатор
для маневренного объекта»
«Учебно-лабораторный комплекс для
испытаний волоконно-оптического
гироскопа»
«Стендовая экспозиция
(СПИН, БИНС-2000, КИ21-26)»
«Гирокурсоуказатель ДНЕПР»
«Гирокомпас 1Г25»
«Наземный гирокомпас с
оптическим визиром ГК-ОВ»
«Наземный гирокомпас на базе ДУС»
«Гирокомпас 15Ш29»
«Датчик угла»
«Датчики силы и момента»
«Двухфазные управляемые асинхронные
двигатели с короткозамкнутым ротором»
«Поворотный трансформатор»
«Арретирующие устройства»
«Гиромоторы»
«Коллекторный двигатель-тахогенератор
с возбуждением от постоянных магнитов»
Лаборатория
Приборостроительного факультета
Лаборатория гироскопической и
навигационной техники
Лаборатория гироскопической и
навигационной техники
Лаборатория гироориентирования
Лаборатория основ конструирования
приборов точной механики и автоматики
Лаборатория основ конструирования
приборов точной механики и автоматики
7
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
«Магниторезонансный подвес»
«Активный магнитный подвес»
«Магнитоэлектрический двигатель»
«Определение кинематической
погрешности программного механизма»
«Фотоэлектрический муаровый
датчик угла»
«Опоры трехколечные»
«Исследование силовых
характеристик опоры на ВТСП»
«Измерение моментных
характеристик активного ЭМП»
Ниже приводится краткое описание лабораторных работ и фотографии отдельных лабораторных комплексов, которые используются как для учебного
процесса, так и при выполнении научных работ абитуриентами, поступающими
на Приборостроительный факультет.
«Основные свойства двухстепенного гироскопа»
Ознакомление с основными свойствами двухстепенного гироскопа, экспериментальное определение кинетического момента гироскопа и гироскопического момента при различных угловых скоростях вращения основания.
«Общие свойства гироскопа с тремя степенями свободы»
Ознакомление с основными свойствами трехстепенного гироскопа и областью его применения, экспериментальное определение кинетического момента
гироскопа и скорости прецессии.
«Датчик угловой скорости ДУС-Л7А»
Ознакомление с принципом действия и конструкцией датчика угловой
скорости ДУС-Л7А, экспериментальное определение его выходных характеристик, крутизны обмотки ДМ, нелинейности выходных характеристик.
Назначение прибора: датчик угловой скорости ДУС-Л7А предназначен для
измерения угловой скорости объекта вокруг одной из его осей (Х,Y,Z) и выдачи
электрического сигнала, пропорционального по величине и соответствующего
по знаку измеряемой угловой скорости объекта.
8
«Динамически настраиваемый гироскоп»
Ознакомление с принципом работы, конструкцией ДНГ, экспериментальное определение его характеристик.
Назначение прибора: ДНГ используется в качестве чувствительного элемента индикаторного гиростабилизатора.
«Поплавковый гироинтегратор линейных ускорений»
Ознакомление с принципом действия и конструкцией поплавкового гироинтегратора линейных ускорений (ГИЛУ); экспериментальное определение
масштабного коэффициента и чувствительности, погрешности масштабного коэффициента и чувствительности, погрешности от момента тяжения прибора.
Назначение прибора: ГИЛУ предназначен для измерения проекции на ось
чувствительности кажущегося ускорения летательного аппарата.
«Поплавковый интегрирующий гироскоп»
Ознакомление с принципом действия и конструкцией поплавкового интегрирующего гироскопа КИ99-10Б, экспериментальное определение его передаточного отношения и скорости дрейфа.
Назначение прибора: поплавковый интегрирующий гироскоп (ПИГ) предназначен для измерения малого угла поворота основания и применяется в качестве чувствительного элемента индикаторно-силового гиростабилизатора или в
бескарданных инерциальных навигационных системах.
«Блок струнных акселерометров»
Ознакомление с принципом действия, конструкцией и основными техническими характеристиками блока струнных акселерометров (БСА), экспериментальное определение технических характеристик.
Назначение прибора: БСА предназначен для измерения величины проекции вектора кажущегося ускорения подвижного объекта на ось чувствительности, выдачи соответствующей информации в инерциальную систему навигации
или в систему управления движением объекта и представляет собой одноосный
троированный блок дифференциальных струнных акселерометров (ДСА).
9
«Маятниковый компенсационный акселерометр»
Ознакомление с принципом действия и конструкцией маятникового компенсационного акселерометра на упругом кварцевом подвесе (МКА), с его основными
техническими характеристиками, методикой испытаний и экспериментальное
определение масштабного коэффициента и нулевого сигнала акселерометра.
Назначение прибора: маятниковый компенсационный акселерометр на
упругом кварцевом подвесе предназначен для измерения проекции кажущегося
линейного ускорения подвижного объекта на ось чувствительности прибора.
«Определение коэффициентов модели ошибок ПИГ»
Определение коэффициентов модели скорости дрейфа двухстепенного поплавкового гироблока КИ 79-132.
Назначение прибора: поплавковый двухстепенный гироблок КИ 79132, работающий в режиме датчика угловой скорости, используется в качестве чувствительного элемента БИНС.
10
«Балочный ММГ»
Определение нелинейности масштабного коэффициента, определение АЧХ
ММГ, оценка влияний угловых колебаний на определение угловой скорости.
Назначение прибора: предназначен для измерения угловой скорости поворота объекта, на котором он установлен, в инерциальном пространстве. А также
использование в составе БИНС.
«Испытания интегрированной БИНС на базе
микромеханических чувствительных элементов»
Ознакомление со структурной схемой, составом, принципом действия интегрированной
бесплатформенной
инерциальной
навигационной
системы
(БИНС) на базе микромеханических чувствительных элементов (ММЧЭ), экспериментальное исследование точности определения координат и углов ориентации при использовании информации спутниковой навигационной системы GPS
и магнитометра.
11
«Учебно-лабораторный комплекс для испытаний
волоконно-оптического гироскопа»
Ознакомление с принципом действия, методами испытаний и обработки
экспериментальных характеристик волоконно-оптического гироскопа.
Назначение прибора: волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) предназначен
для измерения угловой скорости поворота объекта, на котором он установлен, в
инерциальном пространстве.
В настоящее время ВОГ предполагается использовать на наземных подвижных объектах, буровых установках, малых судах, ракетах, где он применяется в качестве датчика угловой скорости и в качестве чувствительного элемента
при построении стабилизированных и управляемых платформ.
«Гирокурсоуказатель ГКУ «Днепр»
Изучение принципа действия и конструкции ГКУ «Днепр», экспериментальное определение истинного значения географического курса объекта на стоянке.
Назначение прибора: гирокурсоуказатель определяет курс объекта относительно географического меридиана – в режиме гирокомпаса (ГК) или угла относительно хранимого направления – в режиме гироазимута (ГА).
12
«Гирокомпас 1Г25»
Изучение принципа действия и конструкции наземного гирокомпаса 1Г-25,
экспериментальное определение азимута заданного ориентированного направления.
Назначение прибора: гирокомпас 1Г25-1 определяет азимут ориентированного направления на неподвижном относительно Земли основании.
«Наземный гирокомпас с оптическим визиром ГК-ОВ»
Ознакомление с принципом действия и конструкцией наземного гирокомпаса с оптическим визиром (ГК-ОВ), методикой измерения азимута дирекционного направлений.
Назначение прибора: определение азимута дирекционного направления
репера, находящегося в поле зрения визира, и выдачи информации об измеренном значении азимута в цифровом виде на внешние устройства и на встроенный
цифроиндикатор. Штатным потребителем информации, выдаваемой прибором,
является лазерный целеуказатель-дальномер (ЛЦД), входящий в систему автоматизированного управления огнём «Малахит» наземных комплексов управляемого вооружения.
13
«Датчик угла»
Изучение конструкций и выходных характеристик индукционных датчиков угла, применяемых в гироскопических приборах.
Назначение: Датчик угла предназначен для преобразования угла поворота
одного узла относительно другого в электрический сигнал.
«Датчики силы и момента»
Изучение конструкции характеристик датчиков сил и моментов и получение навыков составления технических отчетов.
Назначение: Датчик момента предназначен для управления движением гироскопа или гироплатформы (начальная ориентация, программный разворот,
коррекция), для компенсации постоянных составляющих вредных моментов тяжения.
«Поворотный трансформатор»
Изучение поворотных трансформаторов, применяемых в гироскопической
технике.
Назначение: поворотный трансформатор предназначен для преобразования
больших углов поворота в электрический сигнал.
14
«Двухфазные управляемые асинхронные двигатели
с короткозамкнутым ротором»
Изучение конструкции и принципа действия асинхронных двигателей с
короткозамкнутым ротором, ознакомление со способами регулирования вращающего момента и скорости вращения ротора.
Назначение: преобразование электрического сигнала, т.е. подаваемого
управляющего напряжения, в механическое вращение или перемещение исполнительной оси.
«Арретирующие устройства»
Ознакомление с конструкцией и принципом действия арретирующих
устройств. Определение времени арретирования и разарретирования арретирующего устройства гировертиканта.
Назначение: арретирующие устройства предназначены для лишения гироскопа в необходимые моменты времени свободы вращения относительно осей
его подвеса.
«Гиромоторы»
Ознакомление с элементами конструкции гиромотора и экспериментальное определение его основных характеристик.
«Коллекторный двигатель-тахогенератор с возбуждением
от постоянных магнитов»
Ознакомление с принципом действия электродвигателя-тахогенератора
постоянного тока, его конструкцией и определение основных выходных параметров и характеристик.
Назначение: исследуемый электродвигатель-тахогенератор предназначен
для использования в ГСП для компенсации возмущающих моментов по осям
платформы. Тахогенератор ДТГ предназначен для обратной связи по частоте
вращения (поворота) оси платформы.
15
«Магниторезонансный подвес»
Изучение принципа действия, схемы, методики настройки и силовых характеристик пассивного магнитного подвеса. Экспериментальное определение
резонансную характеристику и добротность подвеса и рассчитать связанные с
ней силовые параметры.
Назначение: Пассивный магнитный подвес используют в высокоточных
поплавковых интегрирующих гироскопах и акселерометрах в качестве опор чувствительного элемента.
«Активный магнитный подвес»
Изучение принципов действия, структурной схемы и силовых характеристик активного магнитного подвеса. Экспериментальное определение модуляционной характеристики блока управления активным магнитным подвесом и связанных с ней силовых характеристик.
Назначение элемента: активный магнитный подвес используют в высокоточных поплавковых интегрирующих гироскопах и акселерометрах в качестве
опор ЧЭ.
16
«Магнитоэлектрический двигатель»
Изучение принципа действия, конструкции и электрической схемы бесколлекторного двигателя постоянного тока. Экспериментальное определение
пускового момента двигателя.
Назначение элемента: бесколлекторный двигатель постоянного тока применяют в высокоточных гироскопических приборах для компенсации возмущающих моментов вокруг оси стабилизации, а также в качестве привода прецизионных гиромоторов.
«Определение кинематической погрешности программного механизма»
Ознакомление с назначением, принципом действия и конструкцией программного механизма прибора «Гирогоризонт». Изучение одной из конструкций
безкулачкового программного механизма и экспериментальное определение его
кинематической погрешности.
Назначение: программный механизм прибора «Гирогоризонт» служит вместе с другими органами управления движением ракеты на активном участке траектории для управления ракетой по углу тангажа по заданной программе.
«Фотоэлектрический муаровый датчик угла»
17
Изучение принципа действия, конструкции и электрической схемы фотоэлектрического датчика угла, экспериментальное определение выходной характеристики элемента, определение основных параметров фотоэлектрического
преобразователя.
Назначение: фотоэлектрические муаровые датчики угла применяю в высокоточных гироскопических приборах для измерения неограниченных углов поворота подвижной части и преобразования угла в цифровой код.
«Опоры трехколечные»
Ознакомление с конструкцией и принципом работы трехколечных опор
гироприборов, с принципом измерения возмущающих моментов трехколечных
опор, экспериментальное и теоретическое определение их характеристик.
Назначение: трехколечных опоры применяются для уменьшения моментов
трения в опорах карданова подвеса гироскопа.
Вычислительный центр Приборостроительного факультета
18
Лаборатория компьютерных технологий занимает площадь 120м2 и оснащена современной вычислительной техникой с предустановленным программным обеспечением: LABView, Maple, SolidWorks, ANSYS, MATLab, Delphi,
Mathematica, UML (унифицированный язык моделирования).
Для проведения практических занятий оборудованы 23 рабочих места с
персональными компьютерами следующей конфигурации:
 Процессор
Intel pentium D 2,8 GHz (2 CPU)
 Оперативная память
1024 Mb
 Жесткий диск
250 Gb
 Видео
128 Mb (встроенная)
19