Гироскоп. Теория и применение (1238804), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Обратим еще внимание на характерную трудность, которая возникает ири попытке решить уравнения движения гироскопической системы на электронных вычислительных машинах. Собственные 36! !О.З. Передаточные функпии гироскопа Мг Рис. Дйа. Третий вариант структурной схемы яля системы уравнений 60,29!. м, Рис. Г0.9. Аналоговая схема решения системы уравнений П0.29). частоты прецессии и нутаций почти всегда на несколько порядков отличаются одна от другой. Поэтому вычисление одного-единственного прецессионного колебания требует одновременно вычисления большого числа нутационных колебаний. При использовании цифровых вычислительных машин это может привести к значительным погрешностям и к большому вычислительному времени.
Трудностей 1О. Элементы инженерной теории гпроскопои 362 можно ожидать и при использовании аналоговых вычислительных машин, например при нормировании уравнений или в случае Рнс. 10.10. Структурная слакав Ння системы уравнений 110.22).
включения самописца на выход машины. В подобных случаях можно зачастую достичь лучших результатов, если с самого начала прибегнуть к упрощенным в силу большого кинетического момента приближенным уравнениям, т.е. к техническим уравнениям гироскопа. Глава 11 Гироскопические приборы. Классификация и общие свойства В настоящей главе наряду с общим обзором различных типов гироскопических приборов мы займемся изучением некоторых явлений, которые могут возникать в целом ряде приборов: эффекты трения, колебаний, разгона и выбега гироскопов.
Представляется целесообразным рассмотреть их в общем виде независимо от конкретного устройства и специального назначения того нли иного прибора. 11Л. Классификация гироскопических приборов К подразделению гироскопических приборов на классы можно подходить с разных точек зрения. Одну из возможных классификаций демонстрирует сводная таблица на стр.
364 †3. В ней главным является функциональный признак. Такого рода классификация в значительной мере совпадает и с подразделением приборов по определенным конструктивным признакам. У позиционных гироскопов — хранителей направления (гл. 12) используется свойство свободного гироскопа сохранять неизменным в пространстве направление кинетической оси. Но такого рода некорректируемые приборы можно использовать только в течение ограниченного промежутка времени, так как неизбежные возмущающие моменты приводят с течением времени к уходу кинетической оси от первоначального положения. Во избежание этого можно прибегнуть к контролю и коррекции направления оси гироскопа. Коррекция достигается главным образом при помощи более или менее жесткой связи гироскопа с чувствительным элементом, указывающим направление (индикатор направления), например магнитной стрелкой или маятником.
Путем объединения индикатора направления с гироскопом — хранителем направления при надлежащей регулировке удается устранить или значительно снизить присущие обоим этим элементам погрешности, возникающие вследствие того, что индикаторы направления подвержены колебаниям, а хранители направления — медленному уходу.
Корректируемые позиционные гироскопы выходят за пределы класса собственно 364 11. Гироскопические приборы. Классификация и общие свойства Гироскопичесиие Псэичиснные сироскпиь 1гнрпскппы — хранители нппрааленннг Гирасксиикеские «пенисы (гироскопы, обладающее пабкрательапстыа направления) беэ коррекции с коррекцией «Свободные гироскопы» Измерители углов Гироскопы для прямо- линейного полета Свободные курсовые гироскопы Курсовые гироскопы Компасные курсовые ги- роскопы Гироскопические вер- тикали (вертиканты) Гироскопические гори- зонты Деклннометрические гиро- скопы Инклинометрические гиро- скопы Одно-, двух- и трекротор- ные гирокомпасы Пространственные компасы Гироуказатели меридиана Измерительные компасы Гироскопические теодо- литы Гиронасадки приборов — хранителей направления.
Они способны самостоятельно устанавливаться в требуемом направлении. Этот процесс называют также коррекцией гироскопа от индикатора направления. Но ввиду того, что корректирующие устройства обычно оказывают слабое воздействие на гироскоп, этн приборы отнесены в таблице к разряду позиционных гироскопов. В гироскопических компасах, приведенных во второй колонке таблицы, гироскоп способен самостоятельно устанавливаться в нужном направлении.
У всех перечисленных в этой колонке приборов это достигается в конечном счете благодаря вращению Земли. Роль базового направления здесь играет либо направление на север, либо направление оси вращения Земли (у инклинометрического гироскопа). К различным вариантам гироскопического компаса мы еще вернемся в гл.
!3. Среди стабилизирующих гироскопов (третья колонка) надо различать два вида. Гироскопы, применяемые для непосредственной стабилизации, непосредственно участвуют в силовом балансе стабилизируемого объекта (гл. 14); более универсальными и большей частью более гибкими являются системы косвенной стабилизации, в которых гироскоп обычно служит только измерительным элементом, управляющим стабилизируемым объектом через усилительную сервосистему. К подобным приборам, разработанным и выполнен- 366 приборы Сгабализиррющиг гироскопы Поварагмые гиРоскопы !гпроскапеке кве измерители угловой скорости) Проеме гироскопы непосредственная ствбплпзвцпя косвенная скзбплпззцпя Гироинтеграторы ли- нейных ускорений Гироакселерометры Управляющие гиро- скопы Релейные гироскопы Гироскопы с жест- ной связью Вибрационные гиро- скопы Гироскопы нетради- ционного устройства Активные успокоигели бо ртовой качки Гироскопические рамы и платформы со следящими си- стемами Р-поворотный гироскоп (гирогахометр) 1-.
!г- и гз-поворот- ные гироскопы (ин- тегрирующие, дваж- ды интегрирующие и дифференцирующие) Р))ь Р1п Р10- и др. по- воротные гироскопы (со смесительным сьемом) Указатели ориентации ным в разнообразных вариантах, относятся и стабилизированные платформы, играющие роль гироцентралей. Платформы такого рода могут быть использованы как в качестве хранителей направления, так и в качестве самоустанавливающихся систем. Приборы такого типа, отвечающие высоким требованиям, как, например, в технике инерциальной навигации, можно сначала использовать в их основном режиме, а затем перевести (нажатием кнопки) с режима поиска в режим хранения направления. Подобные приборы будут описаны в гл.
16. Повороти!не гироскопы, служащие для измерения угловой скорости (четвертая колонка), первоначально применялись в качестве указателей поворота в авиационной технике. В настоящее время они находят разнообразное применение в роли измерительных и управляющих гироскопов, прежде всего в системах автоматического управления. При этом используются не только так называемые Р-поворотные гироскопы, у которых выходная величина пропорциональна измеряемой (угловой скорости оз); в настоящее время построены также приборы, способные выполнять функции интегрирующих и дифференцирующих элементов (так называемые Вповоротные и Р-поворотные гироскопы). В качестве измерительных датчиков в системах позиционного регулирования часто находят применение приборы комбинированного типа (т.
е. приборы Гироскоп тор- педы Хоузлла Монорельсовая дорога Корабельные гироскопы Гироскопиче- ские гасители колебаний Гнроскопняе- ские рамы и платформы с двнгателямн стабилизации Приводные ги- роскопы вибра- торов Сервогиро- скопы !1.1, Классификация гироскопических приборов 366 !!. Гаооскопкческае приборы. Класскфккацаа а обшие свойства со смесительным съемом), в первую очередь так называемые Р1- поворотные гироскопы. Изучение свойств поворотных гироскопов мы отложим до гл. 15.
В пятой колонке таблицы указаны приборы, которые в принятой классификации нельзя отнести ни к одной из рассмотренных групп. От названных выше приборов они отличаются главным образом областью применения, принципом работы или конструкцией. Мы на них останавливаться не будем. Существуют гироскопические приборы, которые по принципам устройства или выполняемым функциям следовало бы поместить одновременно в несколько колонок сводной таблицы. К ним относится, например, гироскопический прибор, в котором поворотный гироскоп н гироскопический горизонт (позиционный гироскоп) объединены таким образом, что эта компактная конструкция позволяет получать полную информацию о состоянии полета.
Такого рода универсальные гироскопические приборы в таблицу не включены. Кроме того, в таблице не отражены те гироскопы, которые не являются собственно гироскопами, т. е. не имеют вращающихся масс. К ним относятся приборы, рабочими элементами которых являются вибрирую!цие камертоны, пластинки или кольца. С помощью этих приборов можно измерять угловую скорость (подобно гиротахометру). Такого рода приборы, часто называемые «экзотическими гироскопами», здесь не рассматриваются. Часто производят классификацию гироскопических приборов по числу степеней свободы гироскопа.
Если ротор гироскопа имеет одну опорную точку и полную свободу вращения вокруг нее, то, согласно принятому в физике определению, он имеет три степени свободы. Если ось симметрии ротора может двигаться лишь в одной определенной плоскости, то ротор имеет две степени свободы. Со времен классических исследований в области теории гироскопов под гироскопом принято понимать собственно ротор. Поэтому, когда говорят о гироскопе с тремя степенями свобода!, под этим подразумевают, что ротор имеет три степени свободы.
Наряду с этим, и прежде всего в литературе на английском языке, название гироскоп укоренилось за кожухом вместе с находящимся в нем ротором. Степень свободы, обусловленная возможностью поворота ротора относительно кожуха, в расчет не принимается. В случае идеальных синхронных гироскопов такой образ мыслей еще можно было бы оправдать, однако ввиду сложного движения, свойственного реальным гироскопам, он может привести к ошибочным заключениям. Поэтому во избежание недоразумений следует различать число степеней свободгя с учетом вращения ротора и число измерительных степеней свободы.
В английских и американских публикациях из области гироскопической техники обычно принимается в расчет только число измерительных степеней свободы. Таким образом, название гироскоп с двумя степенями свобода! (Тъ'о Оедгее о1 Ргеег(от звт Мд. Трение Оуго, сокращенно ТРГ Пуго) соответствует классическому гироскопу с тремя степенями свободен или гироскопу с двумя измерительными степенями свободы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
