14.1.2. Принцип визначення напрямку меридіана маятниковим гіроскопом з торсіонним підвісом

Основною зовнішньою силою, що впливає на роботу маятникового гіроскопа, є добове обертання Землі навкруги своєї осі, в результаті якого площина горизонту, нерухома для земного спостерігача, обертається в світовому просторі навкруги полудневої лінії *. Обертання відбувається таким чином, що східний край площини горизонту весь час опускається по відношенню до нерухомих зірок, а західний - підіймається.

Чим більша широта місця, тим повільніше площина горизонту обертається навкруг полудневої лінії. На полюсах цього обертання не буде, на екваторі воно максимальне, і його швидкість дорівнює швидкості добового обертання Землі.

Реагуючи на добове обертання Землі, маятниковий гіроскоп в своєму видимому русі здійснює незгасаючі гармонічні коливання. При цьому північний кінець головної осі описує еліпс, мала вісь якого суміщена з площиною меридіана, а велика розташована в площині, нахиленій до площини горизонту на компенсуючий кут β_κ (рис. 14.5.). В точках 1 і 2 еліпса кут нахилу головної осі гіроскопа дорівнюватиме компенсуючому куту β_κ і швидкість прецесійного руху дорівнюватиме швидкості обертання площини меридіана. Спостерігачу в цих точках північний кінець головної осі гіроскопа здається непорушним щодо площини меридіана.

Точки (на рис. 14.5. точки 1 і 2), в яких швидкість видимого азимутного руху осі гіроскопа дорівнює нулю і змінює свій напрямок на 180°, називаються точками реверсій.

Якщо точки реверсій спроектувати на горизонтальний круг теодоліта і знімати відліки, то середнє значення N₀ із отриманих відліків n_i відповідатиме проекції положення динамічної рівноваги головної осі на горизонтальний круг або напрямку істинного меридіана даної точки.

Якщо М - відлік на земний предмет, а N₀ - відлік, що відповідає напрямку істинного меридіана, то азимут (a) напрямку на цей земний предмет дорівнюватиме

a = M – N₀.

хід

Рис. 14.5. Схема визначення напрямку меридіана маятниковим гіроскопом

*Полуднева лінія – лінія перетину площин меридіана та горизонту.

Побудовані за таким принципом гіроскопічні прилади отримали назву гіротеодолітів (гірокомпасів).

Визначення азимутів напрямків на земній поверхні за допомогою спеціальних геодезичних гіроскопічних приладів отримало назву гіроскопічного орієнтування.

Гіроскопічне орієнтування в порівнянні з астрономо-геодезичними методами визначення азимутів напрямків володіє кількома суттєвими перевагами

Ці переваги полягають:

- в швидкості і автономності визначення азимутів орієнтирних напрямків;

- в проведенні робіт незалежно від умов погоди, пори року і доби, геодезичного забезпечення району робіт і його фізико-географічних особливостей;

- у можливості визначення азимутів напрямків в закритих приміщеннях й підземних спорудах.

Питання: 1. Якими властивостями володіють симетричні тіла при швидкому обертанні?

2. Назвіть та покажіть на рисунку основні осі гіроскопа.

3. В чому полягає принцип визначення напрямку істинного меридіана маятниковим гіроскопом?

4. Що називається точкою реверсії?

5. Дайте визначення методу гіроскопічного орієнтування та назвіть його переваги.