БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ВОЕНМЕХ»

им. Д. Ф. УСТИНОВА

Кафедра систем обработки информации и управления

Ю.С. Александров

НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Часть 1

Гироскопические приборы и устройства навигационных систем

Учебное пособие

С.-Петербург

2008

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Перечень сокращений 3

Введение 4

1. Основные сведения из теории гироскопа 5

1.1. Движение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной точки 5

1.2. Уравнения движения гироскопа 6

1.3. Основные свойства движения гироскопа 8

1.4. Гироскопический момент. Принцип Д’Аламбера для гироскопа 12

1.5. Уравнения движения гироскопа в кардановом подвесе 15

1.6. Уравнения движения гироскопа во вращающейся системе координат 17

1.7. Гироскоп как звено системы автоматического регулирования 19

2. Назначение гироскопических устройств и их основные типы 20

2.1. Задачи, решаемые гироскопическими устройствами 20

2.2. Основные элементы гироскопических приборов и устройств 21

2.3. Выходная информация акселерометра 23

2.4. Типы гироскопических устройств 24

3. Гирогоризонты 25

3.1. Гирогоризонт и гировертикант 25

3.2. Невозмущаемый маятник 27

3.3. Гиромаятник. Гирогоризонт с коррекцией 30

3.4. Гирогоризонт с шулеровской коррекцией 31

4. Указатели курса и курсовертикали 34

4.1. Гироскоп Фуко 1-го рода 34

4.2. Маятниковый гирокомпас 35

4.3. Гирополукомпас 36

4.4. Курсовертикали 38

5. Гиростабилизаторы 40

5.1. Одно- и двухосные гиростабилизаторы 40

5.2. Трехосный гиростабилизатор 42

5.3. Понятие о гирокомпасировании 43

6. Измерители угловой скорости 44

6.1. Гиротахометр 44

6.2. Вибрационный роторный гироскоп 45

6.3. Гиротрон 47

7. Интеграторы угловой скорости 49

7.1. Гироскопический интегратор угловой скорости. Поплавковый интегрирую-

щий гироскоп 49

7.2. Динамически настраиваемый гироскоп 51

7.3. Волновой твердотельный гироскоп 53

8. Измерители параметров поступательного движения 53

^{8.1. Гироскопический интегратор линейных ускорений} 53

8.2. Негироскопические измерители линейных ускорений 55

9. Оптические гироскопы 56

9.1. Принцип работы оптических гироскопов 56

9.2. Лазерный датчик угловой скорости 58

9.3. Волоконный оптический гироскоп 59

10. Гироскопические приборы и устройства космических летательных аппара- 60

_тов

10.1. Особенности задач управления космическими летательными аппаратами 60

10.2. Гироорбитант 60

10.3. Гиродин 61

11. Опоры гироскопических приборов 63

11.1. Основные требования к опорам и их типы 63

11.2. Газо- и гидростатическая опоры 64

11.3. Электростатическая опора (подвес) 65

11.4. Магнитная опора. Криогенный гироскоп 66

Литература 67

Контрольные вопросы 68

Задачи 69

Предметный указатель 70

Перечень сокращений

А - акселерометр

ВОГ - волоконный оптический гироскоп ВРГ - вибрационный роторный гироскоп ГВ - гировертикаль

ГИЛУ - гироскопический интегратор линейных ускорений

ГИУС - гироскопический интегратор угловой скорости

ГК - гирокомпас ГО - гироорбитант ГПК - гирополукомпас ГС - гиростабилизатор

ГСП - гиростабилизированная платформа

ГТ - гиротахометр

ДВ - двигатель

ДМ - датчик момента

ДНГ - динамически настраиваемый гироскоп

ДУ - датчик угла

ДУС - датчик угловой скорости

КЛА - космический летательный аппарат ЛДУС - лазерный датчик угловой скорости ОГС - одноосный гиростабилизатор

ПИГ - поплавковый интегрирующий гироскоп

СМК - система маятниковой коррекции СМРК – система межрамочной коррекции ТГС - трехосный гиростабилизатор