Гироскоп как основа курсового прибора

Основой курсового гироскопического прибора служит трехсте­пенный астатический гироскоп (курсовой гироскоп) с горизонталь­но расположенной главной осью, по которой направлен кинетиче-

ский момент быстровращающегося ротора (рис. 2.3). Астатиче­ским называется такой гироскоп, у которого центр массы всей си­стемы совпадает с точкой пересечения осей подвеса.

Если сумма моментов, действующих относительно всех осей, равна нулю, а вращение ротора происходит по инерции, то ги­роскоп называется свободным. Из многих свойств свободного ги­роскопа укажем два основных.

Первое — ось ротора гироскопа устойчиво сохраняет заданное ей направление в инерциальном пространстве. Степень устойчиво­сти оси ротора прямо пропорциональна массе, радиусу ротора, и угловой скорости его вращения.

Второе свойство состоит в том, что при воздействии внешне­го момента силы F ось ротора гироскопа начнет двигаться — пре­цессировать. Направление этого прецессионного движения опре­деляется правилом: вектор кинетического момента ротора Н = = /й стремится совместиться с вектором момента внешней силы MF. Угловая скорость прецессии соПр определяется соотношением

где М — момент внешней силы;

0 — угол между рамками подвеса.

Гироскоп практически безынерционен, так как с прекращением действия внешнего момента прецессия мгновенно прекращается.

Указанные свойства используются в гироскопах курсовых при­боров. Первое свойство позволяет стабилизировать направление, от которого измеряется курс вертолета. Это направление часто называют опорным направлением. Второе свойство используется для восстановления первоначального положения оси ротора при ее отклонении или для придания гироскопу определенного закона движения в инерциальном пространстве.

При использовании гироскопа в курсовых приборах для ста­билизации опорного направления главная ось гироскопа перво-

начально устанавливается в плоскости горизонта и направлена, предположим, по оси ОХ о (рис. 2.4), составляя с меридианом угол А0. В результате суточного вращения Земли и перемещения вер­толета главная ось гироскопа или, точнее, ее проекция 0Хі на пло­скость горизонта через некоторое время составит с меридианом угол А і и с плоскостью горизонта — угол 0. Для удержания оси гироскопа в горизонтальной плоскости в курсовых гироскопах име­ется механизм горизонтальной коррекции, вызывающий прецес­сию внутренней рамы курсового гироскопа к горизонтальной пло­скости. Для стабилизации главной оси гироскопа в первоначаль­ном заданном направлении применяется другое устройство — ме­ханизм азимутальной коррекции, вызывающий прецессию главной оси гироскопа по азимуту в направлении к оси 0Хо.

Если в курсовом приборе имеются устройства, позволяющие при азимутальной и горизонтальной коррекциях учитывать и вра­щение Земли, и перемещение вертолета, то такой курсовой при­бор будет измерять курс относительно текущего истинного мери­диана, а ось гироскопа будет стабилизирована по направлению к OiXo. Но в большинстве существующих гироскопических курсовых приборов азимутальная коррекция компенсирует только верти­кальную составляющую угловой скорости вращения Земли. Для этого создается момент, вызывающий прецессию главной оси ги­роскопа с угловой скоростью, равной

соо = соз sin fi, (2.2)’

где соз — угловая скорость вращения Земли;

В — широта места вертолета, вводимая в курсовой прибор вручную или автоматически.

Изменение азимута главной оси гироскопа за счет перемеще­ния вертолета в курсовых приборах не учитывается. Такие курсо­вые приборы называются гирополукомпасами, а курс, измеренный ими, — гирополукомпасным. С помощью гирополукомпасов обес­печивается полет по ортодромии.