4. Указатели курса и курсовертикали

4.1. Гироскоп Фуко 1-го рода

Простейший гироскопический прибор, обладающий при его использовании в земных условиях избирательной способностью в азимуте, а именно способностью ориентиро- вать вектор кинетического момента в направлении на Север - гироскоп Фуко 1-го рода. Он представляет собой (рис.24) двухстепенной астатический гироскоп, внешняя ось ко- торого ориентирована по вертикали места O _г. На внешней оси установлен датчик угла ДУ для съема информации об угле разворота основания относительно направле- ния на Север.

Рассмотрим работу прибора. В соответ-

ствии с третьим основным свойством гиро- скопа, поскольку основание гироскопа вра- щается, возникает гироскопический момент, составляющая которого по оси O _г равна

^M _z ^H

cosj sin a, ₍₄₄₎

где - угловая скорость Земли, - ши- рота места, - угол отклонения ^H от на- правления N на Север. При отсутствии тре-

ния в опоре уравнение движения гироскопа

вокруг оси O _г имеет вид

Ja^&& (H

cos j ) sin a 0 ₍₄₅₎

(J - момент инерции гироскопа с кожухом), т.е. совпадает с уравнением движения маят- ника. Следовательно гироскоп совершает незатухающие колебания относительно на- правления на Север. При наличии вязкого трения эти колебания затухают и гироскоп устанавливается в положение равновесия = 0, т.е. в направлении на Север. Заметим, что направление на Юг также является положением равновесия ( = 180 град удовлетво- ряет уравнению (45)), но неустойчивого. Момент (44), ориентирующий гироскоп на Се- вер, называется направляющим.

^{При наличии момента трения М}_тр ^{в подвесе гироскоп будет иметь ошибку, опреде-}

ляемую из равенства величин М_тр и М_г . При малом М_тр ошибка равна

^{a M} _тр ^{/ H}

cosj _.

Отсюда видно, что при , стремящемся к 90 град, ошибка беспредельно возрастает,

т.е. гироскоп Фуко в высоких широтах неработоспособен.

Если основание гироскопа Фуко связано с подвижным объектом, то, как нетрудно ус- тановить, гироскоп (при отсутствии трения в опоре) займет положение, при котором вектор ^H , ось подвеса гироскопа и абсолютная угловая скорость объекта компланарны. И если угловая скорость объекта соизмерима со скоростью вращения Земли, то ^H бу- дет существенно отклонено от направления на Север. Из изложенного следует, что ис-

пользование гироскопа Фуко на подвижном объекте возможно лишь при условии уста-

новки его на стабилизируемое относительно горизонта основание и при ограниченных скоростях движения V (с тем, чтобы отношение V/R было малым по сравнению с ).

По указанным причинам гироскоп Фуко в системах управления подвижных объектов практически не используется.