Гиростабилизирующие активные системы

Телевизионная техника применяется в различных областях человеческой деятельности - экономике, искусстве, военном деле и многих других. Область ее применения постоянно расширяется. Это объясняет активное развитие в настоящее время телевизионного и кинотехнического оборудования и применение новейших достижений техники при разработке и производстве устройств для различных видов теле и киносъемки. К таким устройствам относят гироскопические стабилизаторы (ГС) углового положения телекамеры, которые применяются при съемках с подвижных объектов: вертолета, судна, автомобиля, а также с кранов. Гиростабилизатор - устройство для выдерживания заданного направления движения или заданного положения какой-либо из осей кино-видео камеры, управляемой головки и т. п. Основным чувствительным элементом гиростабилизатора является свободный гироскоп (двух или трех степенной), с внешним или внутренним карданным подвесом.

Из требований, предъявляемых к этим устройствам, наиболее важными являются следующие:
·       высокая точность стабилизации, обусловленная применением объективов с большим фокусным расстоянием;
·       дистанционное управление стабилизатором и телекамерой, что связано с целесообразностью или даже необходимостью размещения телекамеры в месте, недоступном для оператора, например, на кране;
·       защита от вибрационных возмущений как с целью обеспечения виброустойчивости гиростабилизатора, так и для повышения качества отснятого материала, снижающегося при поступательном движении телекамеры;
·       удобство и простота в обращении, необходимость “защиты от дурака”;
·       минимально возможные габариты и масса;
·       удобство доступа к стабилизируемой камере;
·       высокие скорости (до 120 град./с.) и ускорения (до 200 рад./с.) управления, для получения “динамичного” отснятого материала;
·       большие углы прокачки, по некоторым осям равные 360;
·       минимально возможное энергопотребление, т.к. для работы часто используются автономные источники питания (аккумуляторы и т.д.).
·       большой диапазон балансировок, необходимость которого вызывается использованием различных типов теле и кинокамер с сильно различающимися массогабаритными показателями.

Одним из основных факторов, определяющих выбор принципиальной схемы гиростабилизатора телекамеры, является тип карданного подвеса. В гиростабилизаторе телекамеры может быть использован как внутренний, так и наружный карданов подвес. Сравнительный анализ и конструктивная проработка схем подвесов показывает, что применение наружного карданного подвеса для стабилизатора телекамеры представляется более целесообразным. Это объясняется следующими причинами.

Использование наружного карданного подвеса при больших углах прокачки позволяет получить более компактную конструкцию стабилизированной платформы. В этом случае момент инерции платформы относительно собственной оси вращения значительно снижается, и тогда величина максимального момента двигателя стабилизации, выбираемая из условия обеспечения необходимого углового ускорения платформы при управлении может быть уменьшена. Это позволяет повысить точность стабилизации за счет использования двигателя стабилизации меньших габаритов, имеющего меньший момент сухого трения вокруг оси вращения и меньший коэффициент демпфирования.

Габаритные размеры гиростабилизатора телекамеры с наружным карданновым подвесом оказываются меньше, чем с внутренним, т.к. в последнем случае для получения достаточных рабочих углов поворота платформы необходимо выполнение подвеса по гантельной схеме, что приводит к значительному увеличению одного габаритного размера гиростабилизатора по сравнению с другим. Применение наружного карданного подвеса позволяет добиться минимального различия между габаритными размерами гиростабилизатора по взаимно перпендикулярным осям, что является желательным.

В то же время схема гиростабилизатора с наружным карданновым подвесом имеет следующие недостатки:

— увеличенный возмущающий инерционный момент, действующий вокруг оси наружной рамы подвеса, который возникает при переносных поворотах основания гиростабилизатора;
— пониженная жесткость рам наружного карданного подвеса по сравнению с внутренним.

Возмущающий инерционный момент, действующий по оси наружной рамы карданного подвеса, вызывает появление ошибок стабилизации, а также создает дополнительные нагрузки на приводы. Однако, как показывают исследования, в реальных условиях эксплуатации гиростабилизатора киноаппарата на кране и на вертолете, величина инерционного момента при симметричной конструкции рам оказывается незначительной. В связи с этим первый из перечисленных недостатков наружного карданного подвеса оказывается несущественным.

Одним из наиболее популярных приборов этой серии является двойной гиростабилизатор KS-4 от фирмы Glidecam. Активная гиростабилизирующая система гарантирует идеально вертикальное расположение несущего штока рамки  при любых движениях оператора.

Источником питания является аккумуляторная батарея с функцией быстрой зарядки (3 часа).

Небольшой вес конструкции позволяет использовать устройство не только с тяжёлыми камерами вещательного класса, но и с небольшими DV камкордерами, что в купе с невысокой стоимостью, делает это устройство очень привлекательным дополнением к стандартным стабилизирующим системам.