Навигационные системы. Часть 1. Гироскопические приборы и устройства навигационных систем: Учебное пособие, страница 26

Второй способ состоит в  установке  на  ГСП  контрольного элемента, например,  зеркала, с помощью которого и внешних оптических средств,  привязанных к странам  света,  определяется азимут ГСП. Этот способ трудоемок и не всегда осуществим, т.к. требует наличия в объекте оптического канала.

Существует третий метод решения задачи, основанный на использовании информации, содержащейся в сигналах элементов ГСП. Существо метода, получившего название метода гирокомпасирования, состоит в следующем.

Положим, что  ГСП приводится в плоскость горизонта по информации акселерометров или других датчиков путем подачи  сигналов на датчики моментов. В таком случае ГСП, отрабатывая горизонтальную составляющую угловой  скорости  Земли,  вращается вокруг горизонтальных осей  x  и h системы координат xhz, реализуемой ГСП, с угловыми скоростями, равными проекциям угловой  скорости  Земли  на эти оси

А это означает, что на датчики моментов гироскопов Г_x и Г_h, которые заставляют ГСП прецессировать с этими угловыми скоростями, подаются сигналы

(51)                                                                   

где Н   - кинетический момент каждого из гироскопов, К_дм - коэффициент передачи трактов "сигнал на ДМ - момент".   Но сигналы на ДМ могут быть легко измерены,  а в них, как вытекает из (51), содержится информация о текущем азимуте ГСП a.

В заключение следует отметить, что в высоких широтах метод гирокомпасирования неработоспособен, как и гироскоп Фуко 1-го рода.

6. ИЗМЕРИТЕЛИ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ

6.1. Гиротахометр

Гиротахометр (ГТ) предназначен для измерения составляющей абсолютной угловой скорости объекта в направлении оси чувствительности прибора.  Гиротахометр включает (рис.32) двухстепенной астатический  гироскоп  1, датчик  угла  2,  пружину 3 и демпфер 4.  В  реальных  конструкциях используются электрические пружины и демпфер  (см. раздел  2.2).  Выходной сигнал гиротахометра - угол   b  поворота гироскопа вокруг оси подвеса - снимается с датчика  угла 2. (Заметим, что система координат  xhz  в данном случае  связывается с объектом).

Ось  чувствительности  h   прибора  есть направление, перпендикулярное оси  подвеса прибора x и вектору кинетического момента  гироскопа при b=0.

Работает гиротахометр следующим образом. При вращении гироскопа вместе с объектом вокруг направления  h со скоростью u_h создается  гироскопический  момент вокруг оси подвеса;  он уравновешивается пружиной, степень деформации которой  фиксируется датчиком угла и является величиной, пропорциональной (в  линейном  приближении)  u_h. Для того,  чтобы убедиться в этом,  запишем уравнение моментов в проекции на ось подвеса x. С учетом принятого направления отсчета угла b (по часовой стрелке вокруг  x) оно имеет вид

         где J - момент инерции вращающейся части ГТ относительно оси  x;

u_x, u_h, u_z - составляющие абсолютной угловой скорости объекта;             с - коэффициент упругости пружины; h - коэффициент вязкого трения демпфера; -   плечо пружины и демпфера; М_вр - вредный момент. Полагая b малым, что реализуется  в  реальных  конструкциях, после преобразования уравнения, получим

           (52)

Здесь обозначено:

К  называют коэффициентом усиления ГТ,  Т - постоянной  времени ГТ. Величина l - относительный коэффициент затухания колебаний.

Из (52) видно,  что ГТ - колебательное звено.  В статике, т.е. после затухания колебаний, он выдает значение скорости с коэффициентом  усиления  К.  Основные  ошибки  гиротахометра обусловливаются вторым слагаемым в правой части (52),  погрешностью коэффициента усиления и динамической погрешностью.

6.2. Вибрационный роторный гироскоп

Вибрационный роторный  гироскоп (ВРГ) - трехстепенной гироскоп с упругим обращенным подвесом (рис.33).  Упругий подвес образуется четырьмя  стяжками 2,  с помощью которых и кольца 3 ротор 1 крепится к валу двигателя Дв.  Стяжки  имеют  конечный коэффициент упругости на кручение и весьма большой - на изгиб.