Глава 2.СИЛОВЫЕ ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

В силовых гироскопических системах вредное влияние внешней нагрузки устраняется тем, что к гироскопу прикладывается искус­ственно создаваемый стабилизирующий момент, уравновешивающий мо­мент нагрузки.

Р ис. 5.1. Схема однокомпонентного силового гироскопа

 

В однокомпонентном силовом гироскопе (рис. 5.1) обеспечивает­ся силовая стабилизация относительно оси внешней рамки подвеса ги­роскопа. Стабилизирующий момент относительно оси внешней рамки подвеса гироскопа создается си­стемой стабилизации, состоящей из датчика стабилизирующего сигнала усилителя и стабилизирующего или разгрузоч­ного мотора .

Допустим, что относительно оси внешней рамки подвеса гиро­скопа действует момент нагрузки Мн • Согласно закону _прецессии под влиянием момента Мн гиро­скоп начинает прецессировать так, что его ось (точнее, век­тор кинетического момента К) будет приближаться к вектору момента кратчайшим путем, враща­ясь вокруг оси внутренней рамки подвеса (оси х). При этом в дат­чике стабилизирующего сигнала формируется сигнал, который че­рез усилитель У_p поступает на стабилизирующий мотор М_р. С помощью стабилизирующего мотора создается стабилизирующий момент М_р относительно оси внешней рамки подвеса гироскопа. Направление ста­билизирующего момента зависит от знака стабилизирующего сигнала (а следовательно, от направления прецессии гироскопа, вызванной мо­ментом нагрузки) и всегда противоположно направлению момента на­грузки.

Ось, относительно которой обеспечивается силовая стабилизация, называют осью чувствительности. Ось, относительно которой, прецессирует гироскоп и снимается стабилизирующий сигнал, называют осью прецессии. В рассмотренной схеме (рис. 5.1) осью чувствительности является ось внешней рамки подвеса гироскопа, а осью прецессии - ось внутренней рамки.

Исследуем, как влияет на положение оси силового гироскопа вращение его основания, с которым связана система отсчета , вокруг оси прецессии. Обозначим угловую скорость вращения основания гироскопа вокруг оси прецессии (рис. 5.1). Вместе с осно­ванием будет вращаться и внешняя рамка подвеса. Внутренняя рамка будет удерживаться гироскопом, стремящимся сохранить неизменное направление своей оси в пространстве. Вследствие этого появится рассогласование и образуется сигнал, воздействующий на стабилизи­рующий.двигатель . В результате к гироскопу будет приложен разгрузочный момент относительно оси чувствительности . Разгрузочный момент вызовет прецессию гироскопа, что приведет к вращению оси гироскопа за его основанием.

Однокомпонентный силовой гироскоп с коррекцией. Чтобы получить однокомпонентную силовую гироскопическую вер­тикаль необходимо плоскость внешней рамки подвеса гироскопа уста­новить в вертикальное положение. При этом датчик сигнала коррек­ции связывается с осью чувствительности, а коррекционный мо­тор коррекции с осью прецессии силового гироскопа (рис. 5.2). В.результате создается коррекционный момент относительно оси пре­цессии. Под действием этого момента гироскоп, прецессируя, застав­ляет вращаться внешнюю рамку вокруг оси чувствительности и устанавливает ее в требуемое положение (рис. 5.2). При отклонении плоскости внешней рамки подвеса гироскопа от вертикального положе­ния в маятниковом датчике образуется сигнал коррекции, воздей­ствующий через усилитель У_к на мотор коррекции (рис. 5.2).

В результате относительно оси прецессии гироскопа будет соз­дан коррекционный момент . Под действием коррекционного момента гироскоп прецессирует так, что вектор кинетического момента стремится совместиться с вектором коррекционного момента.

Рис. 5.2. Схема однокомпонентного силового гироскопа с маятниковой коррекцией

 

При этом внешняя рамка подвеса гироскопа, вращаясь вокруг оси чувствительности , устанавливается в вертикаль­ное положение.

При отсутствии коррекционного момента внешний момент действующий от­носительно оси чувствитель­ности гироскопа , уравновешивается стабилизирующим моментом . Если от­носительно оси прецессии х приложить коррекционный мо­мент , то под действием этого момента внутренняя рам­ка подвеса гироскопа повер­нется вокруг оси х. В ре­зультате изменится угол , равновесие моментов относительно оси нарушится, и гироскоп начнет вращаться вокруг оси чувствительности . При этом коррек­ционный момент будет постепенно убывать. Когда внешняя рамка под­веса гироскопа придет в требуемое положение, коррекционный момент обратится в нуль, равновесие моментов относительно оси чув­ствительности восстановится, и вращение гироскопа вокруг этой оси прекратится.

Двухкомпонентная гироскопическая платформа

Одна из возможных схем двухкомпонентной платформы приведена на рис. 5.3. Рассмотрим эту схему.

Нa платформе Р установлено два двухстепенных гироскопа , Платформа имеет две степени свободы относительно осей , и которые одновременно являются осями чувствительности гироско­пов. Оси , и являются осями прецессии гироскопов (рис. 5,3). Гироскоп управляет стабилизирующим мотором и обеспечивает ста­билизацию платформы относительно оси . Таким образом, совокуп­ность двух силовых гироскопов обеспечивает стабилизацию платфор­мы Р относительно.двух взаимно перпендикулярных осей и .

Рис. 5.3. Схема двухком­понентной гироплатформы

С помощью маятниковой коррекции можно обеспечить горизонталь­ное положение платформы. Один маятник системы коррекции должен быть связан с осью , а второй - с осью . Коррекционные мо­менты должны создаваться относительно осей и .