5.3. Понятие о гирокомпасировании

Что касается приведения ГСП в плоскость горизонта или определения ее положения относительно горизонта, то эта задача довольно легко решается с помощью устанавли- ваемых на ГСП акселерометров или других аналогичных по назначению датчиков.

Более сложно решается задача определения азимута ГСП, т.е. угла между направ- лением на Север и направлением оси ГСП (система координат , реализуемая ГСП, показана на рис.30). Существуют следующие способы решения этой задачи.

Первый способ предусматривает использование датчика ДУ при предварительно от- горизонтированной ГСП и при знании азимутальной ориентации объекта. Но определе- ние азимута объекта - тоже достаточно сложная задача.

Второй способ состоит в установке на ГСП контрольного элемента, например, зеркала, с помощью которого и внешних оптических средств, привязанных к странам света, определяется азимут ГСП. Этот способ трудоемок и не всегда осуществим, т.к. тре- бует наличия в объекте оптического канала.

Существует третий метод решения задачи, основанный на использовании информации, содержащейся в сигналах элементов ГСП. Существо метода, получившего название ме- тода гирокомпасирования, состоит в следующем.

Положим, что ГСП приводится в плоскость горизонта по информации акселерометров

или других датчиков путем подачи сигналов на датчики моментов. В таком случае ГСП, отрабатывая горизонтальную составляющую угловой скорости Земли, вращается вокруг горизонтальных осей и системы координат , реализуемой ГСП, с угловыми ско- ростями, равными проекциям угловой скорости Земли на эти оси

_x cosj sin a ,

_h ^{cosj cosa.}

А это означает, что на датчики моментов гиро- скопов Г и Г , которые заставляют ГСП прецесси- ровать с этими угловыми скоростями, подаются сигналы

_{1 1}

^S_x ^K _дм ^H _x

^K _дм ^H

cosj sin a,

_{1 1}

^S_h

₍₅₁₎

^K _дм ^H _h

^K _дм ^H

cosj cosa,

где Н - кинетический момент каждого из ги- роскопов, К_дм - коэффициент передачи трак- тов "сигнал на ДМ - момент". Но сигналы на ДМ могут быть легко измерены, а в них, как вытекает из (51), содержится информация о текущем азимуте ГСП .

В заключение следует отметить, что в вы-

соких широтах метод гирокомпасирования неработоспособен, как и гироскоп Фуко 1-го рода.

6. Измерители угловой скорости

6.1. Гиротахометр

Гиротахометр (ГТ) предназначен для измерения составляющей абсолютной угловой скорости объекта в направлении оси чувствительности прибора. Гиротахометр включает (рис.32) двухстепенной астатический гироскоп 1, датчик угла 2, пружину 3 и демпфер

4. В реальных конструкциях используются электрические пружины и демпфер (см. раз- дел 2.2). Выходной сигнал гиротахометра - угол поворота гироскопа вокруг оси под- веса - снимается с датчика угла 2. (Заметим, что система координат в данном случае связывается с объектом).

Ось чувствительности прибора есть направление, перпендикулярное оси подвеса прибора и вектору кинетического момента ^H гироскопа при =0.

^{Работает гиротахометр следующим образом. При вращении гироскопа вместе с объек-}

том вокруг направления со скоростью u создается гироскопический момент вокруг оси подвеса; он уравновешивается пружиной, степень деформации которой фиксируется датчиком угла и является величиной, пропорциональной (в линейном приближении) u . Для того, чтобы убедиться в этом, запишем уравнение моментов в проекции на ось под- веса . С учетом принятого направления отсчета угла (по часовой стрелке вокруг ) оно имеет вид

J (b^&&

u^&_x )

H u_h sin(90 b )

H u_z sin b

cl²b

hl²b^&

M _вр 0,

где J - момент инерции вращающейся части ГТ относительно оси ;

u , u , u - составляющие абсолютной угловой скорости объекта; с - коэффициент упругости пружины; h - коэффициент вязкого трения демпфера; ^l - плечо пружины и демпфера; М_вр - вредный момент. Полагая малым, что реализуется в реальных конст- рукциях, после преобразования уравнения, получим

_T ²_b&&

2lT b^& b

^{K u}_h

K (H

^1Ju&_x

^u_z ^b

^{H 1M} _вр ^).

(52)

Здесь обозначено:

_{K H (cl}²₎ ¹_,

_{T J / cl}² _{, l}

_{hl / 2}

_Jc;

К называют коэффициентом усиления ГТ, Т - постоянной времени ГТ. Величина - от-

носительный коэффициент затухания колебаний.

Из (52) видно, что ГТ - колебательное звено. В статике, т.е. после затухания колеба- ний, он выдает значение скорости с коэффициентом усиления К. Основные ошибки ги- ротахометра обусловливаются вторым слагаемым в правой части (52), погрешностью ко- эффициента усиления и динамической погрешностью.