1.6. ИНЕРЦИАЛЬНАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА С ОРИЕНТИРУЕМОЙ ПО СТРАНАМ СВЕТА ПЛАТФОРМОЙ

Рассмотрим ИНС, гироплатформа которой помимо того, что находится в горизонте, постоянно ориентирована по странам света. Как указано в разд. 1.2, для удержания платформы в меридиане на моментный датчик азимутального гироскопа должен подаваться сигнал, пропорциональный абсолютной угловой скорости географического трехгранника на его ось 0. Управление гироплатформой по азимуту производится в этом случае по разомкнутому циклу, так что между северной осью платформы и плоскостью меридиана может накапливаться ничем не устраняемое рассогласование. При горизонтировании платформы подобного недостатка не существует, так как вследствие действия ускорения силы тяжести в отношении ошибок ИНС образуется замкнутая система (см. рис. 1.3). Такое действие на ИНС вектора можно назвать дисциплинирующим.

Было бы целесообразно дисциплинирующее действие вектора распространить и на азимутальный канал гироплатформы. Это можно сделать введением между элементами гироплатформы дополнительной связи, придающей платформе свойства гирокомпаса (гирокомпасируемая платформа).

В гирокомпасируемой платформе акселерометры соединены с моментными датчиками гироскопов таким образом, что платформа наряду с обычными функциями (сохранение горизонтального положения) выполняет также функции гирокомпаса, т. е. автоматически устанавливается по географическому меридиану [26]. В отличие от обычной схемы сигнал северного акселерометра подается теперь не только на восточный гироскоп (для горизонтирования платформы относительно восточной оси но и на азимутальный гироскоп (рис. 1.12).

Предположим, что платформа постоянно находится в горизонте и отклонена от плоскости меридиана на угол а (рис. 1.13). Тогда при неподвижном объекте вектор кинетического момента восточного гироскопа вращается (прецессирует) в инерциальном пространстве со скоростью

что возможно лишь при подаче на моментный датчик этого гироскопа сигнала от северного акселерометра 1. Но этот сигнал может возникнуть только при наклоне платформы вокруг восточной оси Следовательно, первоначальное предположение о горизонтальности платформы неверно: отклонение а платформы от плоскости меридиана обязательно сопровождается отклонением платформы от плоскости горизонта вокруг восточной оси возникновением сигнала от северного акселерометра и прецессированием

Рис. 1.12. Гирокомпасируемая платформа

Рис. 1.13. Векторы при отклоненной платформе

мы по азимуту (вследствие поступления этого сигнала на азимутальный гироскоп), в сторону уменьшения а. Отклонение платформы от плоскости горизонта устраняется системой горизонтирования. Вследствие жесткой связи с этим отклонением одновременно устраняется и отклонение а платформы от плоскости меридиана.

В дальнейших рассуждениях на некоторое время примем предположение, что вертикальная составляющая угловой скорости вращения Земли отсутствует. Тогда можно сделать вывод, что равновесным положением платформы может быть только положение, когда платформа горизонтальна и находится в плоскости меридиана. Конечно, благодаря горизонтальной составляющей скорости вращения Земли в инерциальном пространстве вращается и вектор кинетического момента северного гироскопа, что указывает на приложение к этому гироскопу момента со стороны моментного датчика. Момент создается сигналом, поступающим на моментный датчик со стороны ИНС. Необходимое дополнение момента вырабатываемого ИНС, до требуемого значения т. е. момент

создается за счет поступления на моментный датчик сигнала от восточного акселерометра. Но это предполагает наклон платформы относительно северной оси на угол, пропорциональный моменту (1.31). В равновесном состоянии указанный наклон отсутствует, так как равновесное значение угла а равно нулю.

Учтем теперь влияние вертикальной составляющей угловой скорости вращения Земли Из-за этой составляющей в установившемся режиме платформа отклонена от горизонта относительно восточной оси на угол , необходимый для того, чтобы поступающий с северного акселерометра на азимутальный

гироскоп сигнал вызывал скорость прецессии по азимуту, равную Следовательно, равновесным положением является положение, когда платформа находится в плоскости меридиана и отклонена от горизонта вокруг оси на угол пропорциональный

Пусть теперь объект движется по поверхности Земли, например, вдоль меридиана. Тогда наряду с углом возникает скоростная девиация платформы а, обусловленная тем, что горизонтальная составляющая угловой скорости географического трехгранника по которой платформа устанавливается в азимуте, отклонена от плоскости меридиана. В ИНС, изображенной на рис. 1.5, угол сводится к нулю за счет подачи на моментный датчик азимутального гироскопа сигнала (1.9). Этот сигнал вызывает такую же прецессию, какая в его отсутствии возникала бы от угла Труднее обстоит дело с ликвидацией ошибок, вызванных скоростной девиацией а.

При эксплуатации гирокомпасов на скоростную ошибку вносят коррекцию по специальным таблицам или графикам в соответствии со скоростью и курсом корабля. В ИНС учет влияния ошибки а становится более сложным, и точное его осуществление возможна лишь при использовании внешней информации о скорости. По этой причине для высокоскоростных объектов, когда девиацией а пренебрегать нельзя, гирокомпасирование платформы в процессе нормальной эксплуатации ИНС неприемлемо.

С другой стороны, управление платформой в азимуте по разомкнутому циклу также не обеспечивает требуемой точности: наряду с неконтролируемой ошибкой в азимуте возникают порожденные ею ошибки в горизонтировании платформы. Эти трудности показывают, что от ИНС со свободной в азимуте гироплатформой можно ожидать большей точности, чем от ИНС с ориентируемой по странам света платформой.

Рассмотренное здесь гирокомпасирование обычно используется лишь для первоначальной выставки платформы по странам света и производится при неподвижном относительно Земли объекте.