Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ГЛАВА VIII. ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОРИЕНТАЦИИ ОБЪЕКТАВ настоящей главе рассматриваются гироскопические приборы и системы, представляющие собой измерительные элементы автопилотов, головок самонаведения летательных и морских аппаратов, гирорулевых систем инерциальной навигации и др., предназначенные для определения положения объекта (корабля, самолета или ракеты) в пространстве и для измерения угловых и линейных скоростей и ускорений движения различных объектов. Гироскопические приборы и системы применяются в авиации, ракетной технике и морском флоте, а также на космических кораблях для определения курса и направления истинной вертикали, для автоматического управления самолетами, ракетами и судами; в артиллерии, авиации и на танках они используются для сохранения заданного направления прицела. Кроме этого, в горнорудной и нефтяной промышленности эти устройства применяются при прокладке шахт и тоннелей, при бурении скважин для определения соответствующих направлений и т. д. На кораблях и самолетах, плавание и полет которых происходит в основном при установившемся режиме движения, а время выполнения маневров невелико, применяют курсовые системы и гироскопические вертикали, корректируемые с помощью физического маятника и магнитного компаса. На летательных аппаратах, непрерывно выполняющих сложные маневры с большими ускорениями, в качестве курсовых приборов и гировертикалей используются гироскопические приборы, не корректируемые физическим маятником или магнитным компасом. Такие приборы и системы представляют собой гироскопические стабилизаторы. Широкое применение гироскопических стабилизаторов объясняется тем, что гироскопы, устанавливаемые на платформе гиростабилизатора, обладают повышенной сопротивляемостью по отношению к моментам внешних сил и в большей мере, чем обычные «негироскопические» твердые тела, наделены способностью сохранять направление оси своего ротора неизменным в инерциальном пространстве. Простейшим гироскопическим стабилизатором является астатический гироскоп. Для придания гироскопу необходимой свободы вращения его заключают в специальный подвес. Наиболее широкое применение нашел карданов подвес с прецизионными шарикоподшипниковыми опорами, хотя в отдельных случаях в зависимости от требуемой точности и условий эксплуатации используются гидростатический, газодинамический, электростатический, магнитный и другие типы подвесов. В настоящее время за рубежом ведутся широкие работы по созданию гироскопических приборов, в которых отсутствует быстровращающееся твердое тело (лазерные и ядерные гироскопы). Однако указанные приборы не вышли пока из стадии лабораторных исследований. 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯПриборы и системы, представляющие собой гироскопические чувствительные элементы, строятся с использованием симметричных быстровращающихся гироскопов; при этом в основу методов исследования таких приборов положена теория быстровращающегося симметричного гороскопа [2], [5], [8].
Рис. VIII. 1. Симметричный быстровращающийся гироскоп Симметричным быстровращающимся гироскопом (рис. VIII. 1) называют быстровращающееся твердое тело, одна из точек О которого закреплена, а эллипсоид инерции относительно этой точки является эллипсоидом вращения; ось вращения эллипсоида инерции совпадает .с осью собственного вращения гироскопа. Если на гироскоп не действует момент внешних сил, то такой гироскоп называют свободным. В случае, если осевой момент инерции С больше экваториального момента инерции Л, как это показано на рис. VIII. 1, то кинематику свободного движения симметричного гироскопа можно представить как равномерное качение без скольжения круглого конуса П (полодии), жестко скрепленного с гироскопом, по поверхности другого конуса Г (герполодий), неподвижного в абсолютном пространстве. При этом ось конуса герполодии совпадает с направлением вектора образующих конусов Г и П. Такое движение гироскопа называют свободной регулярной прецессией, или нутадией. У быстровращающегося гироскопа угол между вектором 0 и осью Если на гироскоп действует момент М внешних сил, то его движение в соответствии с законом моментов количества движения определяется уравнением
Векторная производная по времени от вектора Амплитуда нутационных колебаний гироскопа мала и практически затухает под влиянием диссипативных моментов, поэтому в технических приложениях часто движение вектора В этом случае уравнение (VIII. 1) преобразуется к виду
где Н — постоянный по модулю кинетический момент гироскопа. Тогда имеем
где Рассматривая движение гироскопа в подвижной системе координат, переносная угловая скорость которой равна
где Если центр тяжести (ц. т.) гироскопа не совпадает с точкой О его опоры и положение центра тяжести гироскопа относительно точки О определяется радиусом-вектором
где
В процессе поворота оси Гироскопический момент
|
1 |
Оглавление
|