книги из ГПНТБ / Лянь-Кунь Н.Н. Виды, методы и способы привязки и ориентирования элементов боевого порядка частей и подразделений войск ПВО страны (курс лекций)

Направление прецессии определяется направлением вектора внешней силы, повернутым на 90° по направлению вращения ротора. Так, если приложить силу Р к положительному направ­ лению хх', т. е. направлению, откуда ротор виден вращающим­ ся против часовой стрелки (см. рис. 10'), то прецессия будет происходить вокруг оси zz' против хода часовой стрелки, если смотреть на гироскоп сверху. Если же приложить внешнюю силу Р к отрицательному направлению главной оси, оставив направление силы Р прежним, то направление прецессии изме­ нится на обратное.

Можно пользоваться и другим правилом определения на­ правления прецессии, а именно: положительное направление главной оси гироскопа хх' стремится в результате приложения вкешней силы занять по кратчайшему пути положительное на­ правление оси г/г/'. При этом положительным считается, как и у главной оси гироскопа, тот конец оси уу', с которого вращатель­ ный момент приложенной силы Р виден направленным против хода часовой стрелки.

В гиротеодолитах используется трехстепенный маятниковый гироскоп, центр тяжести которого Сi (рис. 11) смещен вниз по оси zz' относительно точки подвеса О так, что образуется физи­ ческий маятник весом Р с приведенной длиной ОС = I. Под действием силы тяжести главная ось такого гироскопа будет всегда стремиться занять горизонтальное положение.

Положение главной оси свободного гироскопа по отношению к земному меридиану точки стояния прибора и. плоскости гори-

20

зонта с течением времени будет изменяться, так как плоскости ■меридиана и горизонта участвуют в суточном вращении Земли, а главная ось гироскопа будет сохранять свое положение в ми­ ровом пространстве. В результате суточного вращения Земли плоскость горизонта вращается вокруг полуденной линии (ли­ нии пересечения меридиана данной точки с плоскостью горизон­ та). Причем восточная половина плоскости горизонта все время опускается относительно звезд, а западная поднимается. На­ блюдателю же, находящемуся в точке установки 'гиротеодолита, будет казаться, что изменяет свое положение не плоскость горизонта, а главная ось свободного гироскопа, следящая за звездой. Видимое изменение положения главной оси относи­ тельно земных предметов вследствие суточного вращения Зем­ ли называют видимым движением гироскопа.

Для лучшего понимания сущности гироскопического опре­ деления направления истинного меридиана рассмотрим движе­ ние маятникового гироскопа, установленного на экваторе (все последующие рассуждения справедливы и для точек с другими

круг оси уу', направленной перпендикулярно плоскости чертежа, вращающий момент равен нулю, и главная ось (согласно пер­ вому свойству свободного гироскопа) сохраняет первоначаль­ ное положение.

В следующий момент, участвуя в суточном вращении Земли, гироскоп займет йовое положение в пространстве (рис. 12, поло-

Рис. 12. Схема возникновения маятникового момента

21

жение II), но направление главной оси останется в пространст­ ве неизменным и составит с плоскостью горизонта некоторый угол (5. Теперь направление силы тяжести Р не проходит через точку подвеса, поэтому появляется внешний момент M= P/sinP, который стремится повернуть гироскоп относительно оси уу'. К восточному концу' главной оси как бы подвесили груз, который стремится вернуть главную ось в плоскость горизонта. Под влиянием внешнего момента главная ось согласно второму свойству начнет прецессировать — поворачиваться вместе с ги­ роскопом вокруг оси гг' в направлении плоскости истинного меридиана (при условии, что положительное направление глав­ ной оси в начальный момент было восточным).

Таким образом, как только главная ось выходит из плоскости

плоскостью горизонта) будет максимальным, поэтому и момент М будет наибольшим, а следовательно, и скорость прецессии достигнет в это время максимальной величины.

Затем северный конец главной оси, который раньше был восточным, окажется по другую сторону от плоскости истинного меридиана (к западу от нее), при этом угол |3 начнет умень­ шаться, так как плоскость горизонта здесь будет подниматься, вызывая уменьшение угловой скорости прецессии.

При некотором угле ро скорость прецессии окажется равной скорости вращения плоскости меридиана (в связи с суточным вращением. Земли). В этот момент главная ось будет неподвиж­ на относительно земных, предметов. При этом северный конец главной оси будет все чаще находиться над плоскостью гори­ зонта, а следовательно, и прецессионное движение будет про­ должаться в том же направлении, однако его угловая скорость будет меньше угловой скорости плоскости меридиана. Поэтому, после того как угол главной оси и плоскости горизонта окажет­ ся меньше величины угла ро, видимое движение гироскопа ста­ нет обратным, т. е. главная ось снова начнет сближаться с плоскостью меридиана.

В результате суточного вращения Земли главная ось пере­ сечет плоскость горизонта и северная ее часть окажется ниже плоскости горизонта (угол Р станет отрицательным). Теперь си­ ла тяжести Земли создает момент М обратного направления, т. е. груз окажется как бы подвешенным к другому концу глав­ ной оси (к западному). В соответствии со вторым свойством гироскопа появится прецессия обратного направления: главная ось получит вращательное движение вокруг оси гг' по направ­ лению к меридиану. Продолжая движение под плоскостью го-

22

ризонта, северный конец главной оси гироскопа достигнет пло­

Когда угол, образованный главной осью с плоскостью гори­ зонта, окажется равным Р0>главная ось гироскопа станет снова неподвижной относительно земных предметов.

В следующий момент главная ось гироскопа опять начнет приближаться к плоскости меридиана:

Таким образом, сила тяжести и суточное вращение Земли вызывают незатухающие гармонические колебания главной оби маятникового гироскопа, симметричные относительно плоскос­ ти истинного меридиана.

В гиротеодолитах над гироскопом установлен угломерный инструмент так, что его вертикальная ось совмещена с точкой подвеса гироскопа. Путем проектирования точек реверсии на лимб теодолита с помощью автоколлимационной трубы сни­ мают отсчеты п,\, п2,..., пп и по ним вычисляется средний отсчет N0t который соответствует линии пересечения плоскости меридиана с плоскостью горизонтального круга. Зная N0, истинный азимут направления на местный предмет определяет­ ся по формуле:

A = M -N 0,

где М — отсчет по горизонтальному кругу при визировании тру­ бы теодолита на местный предмет..

Вследствие наличия трений колебание главной оси гироско­ па вокруг оси прецессии происходит с постепенным затуханием (рис. i3). Поэтому для определения динамического равновесия N0 чувствительного элемента нужно в пуске отнаблюдать три последовательные точки реверсии.

23

линии Ов, лежащей несколько восточнее меридиана, а среднее

П--у-Пя— линии Оа, расположенной западнее меридиана. Фак­

тор затухания мал, поэтому можно принять ^ aON0= eON0. Тогда среднее из написанных полусумм даст значение положе­

4.АВТОМАТИЧЕСКИЙ ТОПОПРИВЯЗЧИК, ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ

ИПРИНЦИП РАБОТЫ

Автоматический топопривязчик представляет собой комплект специальных приборов (смонтированных обычно на автомобиле ГАЗ-69), предназначенных для автомеханического определения координат точек и азимутов ориентирных направлений. Он нахо­ дится на вооружении топогеодезических подразделений Войск ПВО страны и используется для подачи начальных точек в пози­ ционные районы частей родов войск, привязки и ориентирования элементов боевых порядков при топогеодезической подготовке в ограниченные сроки. Кроме того, топопривязчик может быть использован в качестве навигационного средства для вождения колонн войск ночью и на местности, сложной для ориентирова­ ния.

Принцип работы топопривязчика основан на непрерывном автомеханическом решении прямой геодезической задачи (по­ дробно изложенной в следующей главе курса лекций) путем по­ дачи в счетно-решающий прибор с определенной дискретностью данных о пройденном пути и дирекционном угле направления движения машины. По этим данным счетно-решающий прибор определяет приращения координат в каждом элементарном

прямоугольном треугольнике и по ним — координаты точек

(рис. 14).

21

Если кривая LN представляет путь топопривязчика (рис. 15) от исходной L до искомой точки N, то при условии знания координат исходной точки и дирекционного угла направления а0 продольной оси машины на этой точке координаты искомой точ­ ки N определяются суммированием:

20v=Xi -J-E ох ;

О

Yn — X l + 2 8у.

о

Таким образом, задачи по определению координат точек и дирекционных углов направлений в топопривязчике решаются автоматически и непрерывно в процессе движения.- Комплект специальных приборов топопривязчика включает: датчик пути, визирное устройство, гироскопический курсоукаЗатель и курсо­ прокладчик.

Датчик пути представляет собой кинематическую цепь, с помощью которой пройденный путь от переднего колеса топо­ привязчика поступает в курсопрокладчик.

Визирное устройство предназначено для ориентирования привязчика на начальной точке и для определения дирекцион­ ного угла направления с точки стояния на какие-либо местные предметы (ориентиры) или элементы боевого порядка. Визирное устройство представляет собой монокуляр буссоли ПАБ-2 с угломерным кольцом и отсчетным механизмом. Это устройство укреплено на кронштейне на правой стороне передней стенки автомобиля. Оптическая ось монокуляра визирного устройства при нулевых установках параллельна продольной оси автомоби­

25

ля. Для горизонтирования визирного устройства на кронштейне имеются соответствующие приспособления и маховички.

Гироскопический курсоуказатель предназначен для опреде­ ления дирекционного угла продольной оси .машины. Основными частями гирокурсоуказателя являются: гироскоп, следящая си­ стема гироскопа, горизонтирующее устройство, коррективное устройство и синхронная передача. Назначение и устройство гироскопа принципиально не отличаются от рассмотренного в гиротеодолитах. Следящая система и синхронная передача слу­ жат для отработки угла поворота машины от первоначального положения и ввода его в приборы курсопрокладчика.

Курсопрокладчик предназначен для выработки прямоуголь­ ных координат положения топопривязчика и вычерчивания, про­ ходимого им пути на карте или планшете. Входными данными для работы курсопрокладчика являются дирекционный угол на­ правления движения машины, поступающий с гирокурсоуказа­ теля, и пройденный путь, поступающий от датчика пути.

На планшете курсопрокладчика может укрепляться карта масштабов 1:25 000, 1:50 000 или 1:100 000, в связи с чем для вы­ черчивания пути на карте того или иного масштаба имеется переключатель масштабов.

Точность определения координат привязываемых точек за­ висит от удаления привязываемой точки от начальной опорной, т. е. зависит от длины маршрута, а также, характера рельефа. Точность привязки может быть выражена средними ошибками, приведенными в табл. 1.

III. ПОЛЕВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТОПОГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

При привязке элементов боевого порядка различными спо­ собами полевые топогеодезические работы заключаются в изме­ рении горизонтальных и вертикальных углов, расстояний, пре­ вышений и высот точек. Количество углов и расстояний, подле-

26

жащих измерению, зависит от применяемого способа привязки. Выбор же способа привязки, в свою очередь, зависит от коли­ чества, удаления и видимости пунктов геодезической сети или точек местности, используемых в качестве опорных, характера местности в позиционном районе и положения привязываемых точек относительно опорных.

Полевые топогеодезические работы по привязке элементов боевого порядка выполняются топогеодезическими подразделе­ ниями или специальными командами. Обычно в составе такой команды должно быть 5—6 человек: командир (он же выполня­ ет измерения с помощью углоизмерительного прибора.), записы­ вающий, два промерщика расстояний и один-два реечника.

Для производства полевых измерений каждая команда должна иметь следующие приборы, инструменты и принадлеж­ ности:

—углоизмерительный прибор;

—мерную ленту с комплектом шпилек или дальномерную

рейку:

две-три вехи;

—колья для закрепления точек на местности;

—топографическую карту крупного масштаба;

— каталог координат геодезических пунктов или выписку из каталога координат;

—бланки для записи результатов полевых измерений;

—таблицы (логарифмов или натуральных значений триго­ нометрических функций);

—справочные топогеодезические материалы;

—чертежно-письменные принадлежности (хордоугломер, циркуль-измеритель, карандаш, резинку и др.);

—шанцевый инструмент (топор, лопату).

1.ИЗМЕРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УГЛОВ

С помощью углоизмерительных приборов (теодолитов, бус­ солей) измеряются на местности обычно не сами углы, а гори­ зонтальные направления, образующие эти углы.

Для измерения горизонтальных углов углоизмерительный прибор центрируется, т. е. устанавливается строго над центром точки, при которой измеряется угол. Центрирование выполняет­ ся обычно по отвесу (в теодолитах некоторых типов вместо отве­ са имеется оптический центрир). Затем прибор нивелируется для приведения плоскости лимба в горизонтальное положение. Нивелирование (теодолитов) выполняется с помощью подъем­ ных винтов и уровня. Порядок работы по нивелированию теодо-

27

Лита был рассмотрен ранее при изложении проверок ТТ-2. Пос­ ле нивелирования необходимо вновь проверить центрирование теодолита.

При измерении горизонтальных углов лимб остается непо­ движным, перемещается вместе с алидадой нанесенный на ней штрих-указатель (нулевой штрих верньера).. Так как оцифров­ ка на лимбе возрастает по направлению часовой стрелки, то при наведении и снятии отсчетов будем иметь отсчет по правой точке В больший, чем по левой А (рис. 16). Величина угла АОВ будет равна разности отсчетов (из большего Мв вычитается меньший Ма). Возможны случаи, когда при перемещении трубы в гори­ зонтальной плоскости штрих-указатель перейдет через нулевое деление лимба. Тогда отсчет по правой точке В окажется мень­ ше отсчета по левой точке А (рис. 17). В этом случае для полу­ чения угла АОВ нужно к отсчету на правую точку приба­ вить 360° и из полученной суммы вычесть отсчет на левую точ­ ку А.

. 2.10’

та на'левую точку, то к отсчету на правую точку нужно предва­

Измерение горизонтальных углов производится двумя полуприемами при «круге лево» и при «круге право», что обеспечи­ вает контроль и повышает точность измерений.

В случаях, когда необходимо измерить при данной точке один горизонтальный угол, применяют способ измерения от­ дельного угла, если же требуется измерить несколько углов, то используют способ круговых приемов.

28

Способ измерения отдельного угла

Первый полуприем. Устанавливают прибор в положение «круг право». Вращением алидадной части теодолита наводят зрительную трубу в правую точку (направление, образующее правую сторону измеряемого угла). Вращая зрительную тру­ бу в вертикальной плоскости, добиваются совмещения горизон­ тальной линии-сетки с изображением визируемой точки. Точное наведение выполняется наводящим винтом лимба (ввинчива­ нием), добиваясь изображения точки (визирного цилиндра, основания вехи) симметрично относительно нитей биссектора или совмещения с вертикальной линией сетки, после чего сни­ мают отсчет по верньеру I (ближнему от окуляра) и записывают градусы, минуты и секунды ((ЕОО'ЗО") в графу 4 полевого жур­ нала (табл. 2). По верньеру II (дальнему) отсчитывают минуты и секунды 0Г00" и записывают их ниже в той же графе 4 жур­ нала. Среднее из полученных отсчетов (0(У45")х.записывают в графу 5. Значки градусов, минут и секунд обычно ставят толь­ ко в верхней строке. Затем, открепив зажимной винт алидады, наводят зрительную трубу теодолита в левую точку и снимают отсчеты по обоим верньерам (1= 230°37/30" и 11 = 30^00") и записывают их в графу 4. Среднее значение из отсчетов по обоим верньерам (3745") также записывается в графу 5. На этом заканчивается первый полуприем.

Второй. полуприем. Открепив зажимной винт зрительной трубы, переводят ее через зенит, тем самым устанавливают теодолит в положение «круг лево». Лимб теодолита переставля­ ют на произвольный угол для того, чтобы отсчеты в этом полуприеме производились на других частях лимба по сравнению с предыдущим полуприемом. Порядок измерения углов остается

результаты работ считаются приемлемыми. В противном случае проверяют вычисления и, если они ошибок не содержат, следо­ вательно, имеются ошибки в измерениях, которые должны быть выполнены заново. В целях повышения точности увеличивают число приемов измерения угла. Среднее значение из всех прие­ мов и будет окончательным значением величины угла. Допусти­ мое расхождение в значениях угла, между приемами не должно' превышать 45" (полуторной точности верньера).

29