Исследование основных свойств гирокомпаса “Яхта” и оценка его погрешностей, страница 2

          Особенностью работы рассматриваемого типа гироскопа является то, что он не допускает больших углов закрутки его торсионов. Поэтому ДНГ должен быть смонтирован в изделии таким образом, чтобы в процессе работы при наличии достаточно больших углов поворота судна углы закрутки указанных торсионов оставались малыми.

          С этой целью гироскоп, включающий в себя ротор Р (рис. 3) и двигатель Дв его привода, устанавливается в кардановом подвесе, имеющем 2 кольца: наружное НК и внутреннее ВК. Разгрузка торсионов осуществляется двумя следящими системами, в которые входят:

          - датчики угла ДУ_у и ДУ_z, измеряющие углы отклонения ротора гироскопа от исходного положения и вырабатывающие сигналы U_дуи U_дz, пропорциональные этим углам;

          - преобразователь сигнала ПС, осуществляющий усиление напряжений U_ду  и U_дzи преобразование их в напряжения U_cу и U_cz, управляющие работой двигателей ДC_у и ДC_z;

          - стабилизирующие двигатели ДC_у и ДC_z, разворачивающие кольца карданова подвеса таким образом, чтобы уменьшить напряжения U_ду и U_дz и, как следствие, углы закрутки торсионов ДНГ.

          Гироскоп, установленный в карданов подвес и снабженной следящей системой для разгрузки торсионов, способен работать при произвольном движении судна, оставаясь, по-прежнему, астатическим гироскопом с 3-мя степенями свободы. Для того, чтобы превратить его в гирокомпас необходимо решить две задачи:

          - приложить к ротору Р вокруг внутренней оси ОУ подвеса момент, пропорциональный углу b отклонения главной оси гироскопа от плоскости горизонта;

          - обеспечить демпфирование колебаний ротора относительно плоскостей меридиана и горизонта, которые возникают после выполнения первой задачи.

          Для измерения отклонения главной оси гироскопа от плоскости горизонта на кольце ВК устанавливается акселерометр[1] А_N-S, который и вырабатывает электрическое напряжение, пропорциональное углу b.

          Указанное напряжение поступает в преобразователь ПС_b сигнала b, который, в свою очередь, формирует сигнал  управления гироскопом  c требуемым коэффициентом пропорциональности К₁/cosj. Этот сигнал после суммирования в сумматоре å_У с другими сигналами поступает на датчик момента ДМ_у, установленный в ДНГ, который и накладывает на ротор требуемый момент вокруг оси оу.

          Как известно, под воздействием момента, развиваемого ДМ_у, гироскоп начнет совершать прецессионные, практически незатухающие колебания относительно плоскости горизонта и меридиана. Для гашения указанных колебаний сигнал К₂b, снимаемый с ПС_b, подается после его суммирования с другими сигналами в сумматоре å_Z  на датчик момента ДМ_z; аналогичный датчику ДМ_у, но создающий момент, воздействующий на ротор гироскопа вокруг оси оz. После того, как колебания гироскопа затухнут, его главная ось будет находиться вблизи плоскости меридиана и горизонта.

          Погрешность установившейся ориентации оси гирокомпаса относительно указанных плоскостей зависит от многих факторов, в числе которых основными являются:

          - наличие вертикальной составляющей угловой скорости вращения Земли;

          - движение судна;

          - дрейф гироскопа, возникающий в результате наличия инструментальных погрешностей, изменения температуры, наличия нутационных колебаний.

          В результате вращения Земли с угловой скоростью W₃ плоскость меридиана поворачивается в пространстве вокруг местной вертикали с угловой скоростью, равной , где  - широта места судна, на котором расположен компас. Поэтому для сохранения неизменной ориентации относительно меридиана главная ось гироскопа должна так же вращаться в пространстве. Для того, чтобы это вращение было возможно, к ротору гироскопа вокруг оси оу необходимо приложить момент .

          Указанный момент формируется по сигналу акселерометра А_N-S. Однако в результате этого главная ось оказывается отклоненной от плоскости горизонта на угол b, величина которого зависит от коэффициента передачи канала коррекции по оси оу. В свою очередь, наличие угла b порождает отклонение главной оси гироскопа от направления меридиана.

          Для устранения указанных отклонений формируется сигнал коррекции гироскопа, пропорциональный . С этой целью в вычислитель вводится информация о широте места судна. Указанный сигнал после суммирования с другими сигналами в сумматорах å1  и å_У  поступает на датчик моментов ДМ_у. Момент, создаваемый ДМ_у будет вызывать прецессию ротора гироскопа вокруг оси оz с требуемой скоростью и угол отклонения оси гироскопа от плоскости горизонта, будет теперь определяться только неточностью формирования корректирующего сигнала.

 В результате движения судна, как и в других типах гирокомпасов, возникает скоростная девиация. Для ее устранения в вычислитель вводится наряду с широтой j значение скорости судна V.  Вычислитель используя эту информацию вырабатывает сигналы коррекции, пропорциональные V_N /R и (V_E /R) tg j. Первый сигнал после суммирования с другими на сумматорах å2 и  å_Z поступает на датчик момента ДМ_z. Второй - вместе с сигналом, пропорциональным   поступает на датчик моментов ДМ_у.