Занятие №2 (2 часа).

1. Курсовой гироскоп (гирополукомпас).

Курсовым называется трехстепенной астатический гироскоп с вертикально расположенной осью наружной рамы. Главная ось курсового гироскопа находится в горизонтальной плоскости и занимает произвольное по отношению к осям ЛА положение, например, в исходном состоянии перпендикулярна к оси ОХ1 ЛА и к заданному направлению ОХ0 полета (рис. 1).

Курсовой гироскоп предназначен для измерения угла отклонения ЛА от заданного курса (угла рысканья ). При повороте ЛА на угол вместе с ним относительно шкалы III, закрепленной на оси наружной рамы гироскопа, перемещается индекс И, нанесенный на корпусе прибора, жестко связанного с ЛА. Поскольку главная ось гироскопа сохраняет неизменным свое положение в пространстве, то положение индекса И относительно отметки О, нанесенной на шкале, и является мерой углового отклонения ЛА от заданного направления полета.

Трехстепенной астатический гироскоп не обладает в отличие, например, от магнитного компаса, способностью устанавливаться по направлению меридиана, так как его главная ось сохраняет (с точностью до собственных уходов) то положение в инерциальном пространстве, какое она имела к окончанию времени разгона ротора. Поэтому рассматриваемый гироскоп называется гирополукомпасом (ГПК). Основными погрешностями ГПК, как и любого гироскопа, являются кажущийся уход, собственный уход и карданная погрешность.

2. Основные погрешности ГПК и способы их устранения.

2.1 Кажущийся уход ГПК из-за вращения Земли.

Составляющие вектора з угловой скорости вращения Земли (рис. 14.13. а) для точки О, находящейся на широте , равны:

горизонтальная составляющая зг=зcos;

вертикальная составляющая зв=зsin.

Пусть ГПК сориентирован в точке О следующим образом (рис. 2б):

главная ось лежит в плоскости горизонта, причем вектор Н направлен на восток Е;

ось внутренней рамы Х (ось подвеса гиромотора) горизонтальна и направлена на север N;

ось наружной рамы направлена по местной вертикали Z.

При таком расположении горизонтальная составляющая зг полностью проецируется на ось внутренней рамы, а вертикальная составляющая зв - на ось наружной рамы ГПК.

Наблюдатель из космоса (в соответствии с рис. 2б) будет видеть, что:

1. Главная ось ГПК сохраняет неизменным свое положение в инерциальном пространстве;

2. Верхний левый конец плоскости горизонта поднимается, а правый нижний - опускается. Это обусловлено горизонтальной составляющей зг угловой скорости вращения Земли и происходит со скоростью, равной зг;

3. Плоскость горизонта вращается вокруг местной вертикали Z. Это обусловлено вертикальной составляющей зв угловой скорости вращения Земли и происходит против часовой стрелки, если смотреть с конца вектора зв, со скоростью, равной зв.

Наблюдатель, находящийся на Земле, ее вращение не ощущает. Поэтому он будет видеть, что:

1. Вектор Н поднимается над плоскостью горизонта с угловой скоростью х, равной по величине и противоположной по знаку горизонтальной составляющей зг угловой скорости вращения Земли, то есть х= -зг;

2. Вектор Н вращается в плоскости горизонта с угловой скоростью , равной по величине и противоположной по знаку вертикальной составляющей зв угловой скорости вращения Земли, то есть = -зв.

Угловые скорости х и в данном случае есть скорости кажущегося ухода ГПК из-за вращения Земли вокруг осей внутренней и наружной рам соответственно.

Величина ухода =t в плоскости горизонта, обусловленная вертикальной составляющей зв угловой скорости вращения Земли, является погрешностью ГПК в измерении курса. Она устраняется системой азимутальной широтной коррекции - моментной или кинематической (см. тему N13, занятие N2).

Величина ухода =хt из плоскости горизонта, обусловленная горизонтальной составляющей зг угловой скорости вращения Земли, компенсируется системами межрамочной или маятниковой коррекции.

2.2 Кажущийся уход ГПК из-за движения ЛА.

Предположим, что Земля не вращается. Пусть ГПК, находящийся на северном полюсе N, выставлен так, что ось его наружной рамы вертикальна, а главная ось - горизонтальна (рис. 3а).

При перемещении ЛА к экватору ось наружной рамы ГПК будет вместе с ЛА поворачиваться в инерциальном пространстве, но по отношению к Земле всегда будет оставаться вертикально (если ЛА летит горизонтально). При этом главная ось ГПК, сохраняя неизменным свое направление в инерциальном пространстве, относительно Земли будет поворачиваться и на экваторе займет вертикальное положение, вследствие чего гироскоп "сложится".