Безплатна жироскоп и махало жирокомпас

Определяне азимут страна жироскопичен метод, основан на собственост на главната ос на свободната жироскоп поддържа непроменена пространствена посока и главната ос на увиснали жироскоп изпълнява хармонични трептения равновесно положение, което съвпада с меридианната равнина на дадена точка.

Фиг. 46. ​​Схема свободен хороскоп

1 - носеща ос на външния пръстен; 2 - лагерите на оста на въртене на ротора; 3 - вътрешен карданен пръстен; 4 - ротор маховик; 5 - ос на вътрешния лагерен пръстен; 6 - външната карданен пръстен; 7 - тяло (база)

Фиг. 47. Схема на gorokompasa на махалото

(. Фигура 46) Свободен жироскоп се нарича жироскоп с три степени на свобода, центърът на тежестта на сензорния елемент (SE) и giromotora кардан пръстени, която съвпада с точката на пресичане на три оси - суспензия точка О и общата ос въртящ момент на триене е нула. масивна ротора маховика 4 се суспендира в два кардан пръстени - вътрешния 3 и външния 6, представляващо кардан която осигурява три степени на свобода за три взаимно перпендикулярни оси:

• въртене на ротора 2 в лагерите около основната ос X;
• Ротор въртене с вътрешния пръстен на лагера кардан 5 около хоризонтална ос кардан Y;
• ротор с две носещи пръстени един около оста кардан 2.

За положителната посока на Х-ос получаване край на вала, когато се гледа на ротора, която е насочена обратно на часовниковата стрелка. Оста на ротора свободното жироскоп, който се върти (

20OOO ÷ 30OOO оборота / мин) е устойчив, т. Е. Способността да се запази същото оригиналната посока в пространството (независимо от основата на въртене).

Стабилност собственост на свободен основната ос жироскоп може да се използва за насочване, обаче, се дължи на оста на въртене на Земята позиция (по отношение на Земята) промени. Ос X, въртящ се около оста Z променя позицията си в хоризонтална равнина, по отношение на меридианната равнина ( "азимут"), и въртящ се около Y оста - във вертикална равнина спрямо хоризонталната равнина ( "височина"). ос движение, причинено от въртенето на Земята, има редовен характер постоянна скорост в даден ширина.

В действителност на ъгловата скорост на движение на жироскоп ос зависи от редица случайни фактори (триене, играта в лагерите, в центъра на промени гравитационни и други.) И случайна променлива. Жироскоп ос движение се извършва под действието на външно момент сила в равнина, перпендикулярна на действаща сила. Следователно, за да се определи посоката на движение на сила вектор трябва да се завърти на 90 ° около оста на жироскопа в посоката на въртене на ротора. Това движение се нарича прецесия. Ъгловата скорост (пропорционална момент прецесия ОП - Mw външната сила и обратно пропорционална на ъглов момент на жироскоп H:

където Р и L - външна сила и момент рамо (разстоянието от точката на спиране до точката на прилагане на сила); аз и Ω- главница инерционен момент и ъгловата скорост на прецесия жироскопи rotora.Uglovaya курс на разположение днес е 0,5-1 ° / ч и затова използването им за ориентация все още не е възможно.

Жирокомпас махало (фиг. 47) има две напълно (спрямо осите X и Z) и един ограничен (по отношение на оста Y) степени на свобода. За разлика от свободен жироскоп център на тежестта на увиснали жироскопичен SE чрез точката за натоварване Q е изместен по ос Q1. Под действието на натоварване Q жироскоп ос Х винаги ще се стреми да поеме положение успоредно на равнината на хоризонта.

Действие махало жирокомпас се основава на свойствата на жироскопа и въртенето на земята. За повърхност точка всеки пръст върху Ф е ширина, например, точка G ', векторът ъглово ω скорост на Земята могат да бъдат представени като два компонента в две взаимно перпендикулярни посоки (Фигура 48).: Линията на пресичане на хоризонт равнина и меридиан ω1 и отвес O2, тогава:

ω1 = ω COS φ, (1.7.2)

Ω1 хоризонтална компонента на въртене на земята се нарича ъгловата скорост на хоризонталната равнина (в пространството около линията на пресичане на хоризонталната равнина) и меридиан (източната половина E хоризонт е винаги намалена и Западна W - лежи). Вертикална компонент 0) 2 наземна нарича въртене ъглова скорост на въртене на равнината на меридиана в пространството около отвесната линия (меридиан на север край винаги се движи на запад). Наблюдател намира в О, промяната се възприема като промяна в надморската височина и азимут на слънцето и звездите.

Ако жироскопа ос хоризонтално и отклонена на ъгъл α на изток на меридианната равнина, компонентът на ъглово ω1 скорост на Земята може да бъде разложен на компоненти: за карданен ос Y - ω3; Х-оста - ω4. По този начин:

ω3 = ω COS φ φ грях, (1.7.3)

ω4 = ω COS φ защото α,

Въртенето на хоризонталната равнина около X променя жироскоп ос леко в пространството въртене ъглов giromotora скорост и не оказва влияние върху характера на оста на движение. Въртенето на хоризонталната равнина около кардан ос Y с въртене на земята предизвиква непрекъснато изменение на ъгъла на наклон спрямо хоризонталната ос жироскоп (изток ос завършват винаги се издига, Western - се понижава), създавайки по този начин външен момент сила в жирокомпас, и се нарича полезен компонент на въртене на Земята. Това се случва само когато α = 0, т.е., в равнина меридиан ω3 = 0 ..; в друго положение на оста (α ≠ 0) съединение с безплатна жироскоп махало осигурява автоматично поява момент на външната сила и съответния прецесионния движение. Тази точка се нарича жироскоп насочване въртящ момент М, и могат да бъдат получени от изрази (1.7.1) и (1.7.3.):

Мп = Nω cosφ sinα (1.7.4)

Шофиране махало жирокомпас се използва успешно във всички геодезически жирокомпас.