Навигационные системы. Часть 1. Гироскопические приборы и устройства навигационных систем: Учебное пособие, страница 12

2. НАЗНАЧЕНИЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

И ИХ ОСНОВНЫЕ ТИПЫ

2.1. Задачи, решаемые гироскопическими устройствами

Своим появлением и последующим развитием прикладная гироскопия обязана задачам навигации. И до сегодняшнего дня основной областью применения гироскопических приборов являются системы управления различного рода подвижных объектов: судов, самолетов, спутников, ракет и т.п. Как известно, управление подвижным аппаратом включает две задачи: задачу управления движением около центра масс (задачу ориентации и стабилизации  объекта) и задачу управления движением центра масс (навигационная задача). Основными источниками информации  для  решения  обеих задач и являются гироскопические приборы и устройства.

В составе систем управления  ориентацией  и  стабилизации объектов гироскопические устройства обеспечивают:

- построение системы координат, относительно которой требуется знать ориентацию объекта,

- измерение  углов, характеризующих ориентацию объекта,

- измерение составляющих угловой скорости объекта.

В составе систем навигации подвижных аппаратов гироскопические устройства решают задачи:

- построения системы координат,  в которой решается навигационная задача - счисление скорости и координат объекта;

- измерение  составляющих  линейной скорости (или ускорения) объекта в упомянутой выше системе координат.

При этом следует отметить,  что задачи построения системы координат, о которых говорилось выше,  могут решаться гироскопическим устройством либо непосредственно, т.е. путем физической реализации требуемых направлений, либо косвенно, путем выдачи  в  систему управления информации,  по которой ориентация требуемых направлений относительно объекта может быть вычислена  аналитически (как это делается в так называемых бескарданных инерциальных системах навигации).

2.2. Основные элементы гироскопических  приборов  и  устройств

Под гироскопическим  прибором  далее понимается электронно-механическая система,  работа которой использует только гироскопические эффекты.  Под гироскопическим же устройством понимается система,  которая помимо гироскопа содержит  дополнительные источники  информации о внешних физических полях,  что необходимо для решения системой возложенных на нее задач.  Таким образом,  гироскопическое устройство - более широкое понятие, чем гироприбор. Впрочем, указанное деление имеет лишь методическое значение.

Основным элементом любого гироприбора является гироскоп в кардановом подвесе. Помимо гироскопа в состав гироприбора, как правило, входят устанавливаемые на оси карданова подвеса  датчики углов  и  датчики моментов. Последние представляют собой    электромеханические устройства,  построенные по схеме обычного двигателя. Они  предназначены  для создания моментов на гироскоп, пропорциональных подаваемым на датчики  сигналам,  и  тем самым -  для управления движением гироскопа.  Кроме того,  для обеспечения   функционирования   прибора,   преобразования    его входной и выходной информации,  формирования требуемых законов управления в состав прибора входят электронные блоки,  состав  и назначение которых  определяется назначением самого гироприбора. Питание  гироприбора осуществляется от источника  электроэнергии, который, как правило, в состав гироприбора не входит.

Гироскопические устройства помимо перечисленных элементов включают, как отмечалось,  дополнительные,  не гироскопические измерители (приборы),  необходимые для выполнения  устройством своих функций. В частности, большое число гироскопических устройств включают в свой состав датчики местного горизонта (вертикали) и акселерометры. Это связано с тем, что для управления подвижными объектами в большом числе случаев требуется построить систему координат, связанную с местным горизонтом. Построить же плоскость местного горизонта гироскоп не способен.

В связи с отмеченным представляется целесообразным кратко остановиться на упомянутых датчиках  горизонта  (вертикали)  и акселерометрах.