Гироскопические приборы (Измеритель вращения).

Гироскоп – быстро вращающееся симметричное тело, которое в свою очередь может изменять угловое положение оси симметрии.

Если точка пересечения O совпадает с центром масс, то такой гироскоп называется астатический или безразличным к начальному положению осей.

Если на астатическом гироскопе не действует никакие силы, в том числе силы трения в осях карданного подвеса, то такой гироскоп называется свободным или идеальным.

Если центр масс не совпадает с точкой О, то такой гироскоп называется тяжелым или гироскопическим маятником.

Основные свойства свободного гироскопа.

1. Свойство инерции – способность сохранять вектор собственного вращения неизменны в мировом пространстве.

2. Свойство прецессии – поведение гироскопа под действием момента внешних сил.

При приложении момента внешних сил вектор собственного вращения стремится совместиться с вектором момента внешних сил по кратчайшему расстоянию, при этом движение осуществляется с постоянной скоростью в плоскости перпендикулярной действию сил.

Ускорение Кориолиса.

- Центростремительное ускорение

- Кориолисово ускорение.

Для определения кориолисова ускорения нужно повернуть вектор относительной скорости на 90⁰ по направлению перекрестного движения.

, где М_вн– кинетический момент гироскопа.

, где - угловая скорость собственного вращения.

;

Скоростной или двухстепенной гироскоп.

Самолет разворачивается относительно вертикальной оси Y, гироскоп стремится сохранить вектор собственного вращения, но он лишен одной из степени свободы и поэтому принудительно происходит вместе с корпусом поворот вектора собственного вращения и поэтому возникают силы реакции, создавая внешний момент относительно оси Y, совпадающий с вектором угловой скорости разворота и из-за этого гироскоп начинает прецессировать, т.е. поворачиваться относительно оси X, стремясь совместить вектор собственного вращения с вектором момента внешних сил и этот момент прецессии уравновешивается моментом пружины и получается, что каждый значение угла скорости разворота самолета соответствует определенный угол рамки.

Лекция №13

Интегрирующий гироскоп

Является двухстепенным гироскопом.

Принцип действия:

при развороте самолёта относительно оси У по аналогии со скоростным гироскопом, в подшипниках рамки возникают силы реакции, в результате чего гироскоп начинает прецессировать относительно оси Х. При этом в демпфере возникает сила пропорциональная угловой скорости прецессии. Эта сила создает момент относительно оси Х. В результате этого гироскоп начинает прецессировать в горизонтальной плоскости относительно У. Эта угловая скорость прецессии не может быть иной как угловой скоростью разворота самолета. В итоге устанавливается такая угловая скорость поворота рамки относительно оси Х, которая равна угловой скорости разворота самолета. А угол поворота рамки равен интегралу от угловой скорости разворота самолета.

Применяется в бортовых системах управления (автопилоты) для уменьшения статической погрешности.

Авиагоризонт

Предназначен для определения углов крена и тангажа и представляет собой трехстепенной гироскоп с вертикально расположенной осью собственного вращения.

Определение угловых координат трехстепенным гироскопом основано на первом свойстве гироскопа – свойстве сохранять неизменным вектор собственного вращения в мировом пространстве. Поэтому трехстепенной гироскоп может измерить только 2 угловых координаты, совпадающие с осями вращения рамок гироскопа и не может измерить угловую координату относительно оси собственного вращения.

При данной схеме расположения рамок угол крена определяется как угол поворота корпуса прибора относительно оси вращения наружной рамки. Угол тангажа определяется как угол поворота наружной рамки относительно оси вращения внутренней рамки.

;

φ – угол широты местоположения самолета.

Для устранения ухода оси собственного вращения от вертикали применяют системы вертикальной коррекции гироскопа. Наиболее распространен вариант – с использованием электролитического маятника.

Аналогом авиагоризонта является гировертикаль, выдающая информацию об углах крена и тангажа в виде электрических сигналов. Для повышения точности выдаваемой информации применяется централизованная гировертикаль (ЦГВ).

Гирополукомпас (ГПК)

Представляет собой трехстепенной гироскоп с горизонтально расположенной осью собственного вращения.

Не имеет собственной направляющей силы, устанавливающей вектор собственного вращения в плоскость какого-либо меридиана, следовательно является и полукомпасом.

Система горизонтальной коррекции работает так:

в случае ухода или отклонения вектора скорости собственного вращения из плоскости горизонта, с электролитического маятника, расположенного на внутренней рамке, снимается сигнал, который поступает на ЭД, расположенный на оси вращения наружной рамки. Этот ЭД создает момент вдоль оси вращения наружной рамки. Гироскоп при этом прецессирует, стремясь совместить вектор скорости собственного вращения с вектором этого момента и при этом возвращается в плоскость горизонта.

Для компенсации ухода оси собственного вращения в горизонтальной плоскости от вращения Земли применяется азимутальная коррекция.

Гироиндукционный компас

комбинация индукционного компаса и гирополукомпаса.

Индукционный датчик – азимутальный корректор, постоянно приводящий ось собственного вращения в плоскость магнитного меридиана.

Лекция №14

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒