╬сюЁєфютрэшх ыхЄрЄхы№э√ї ряярЁрЄют

Тем №14. Системы измерения курс и курсовертик ли.

З нятие №2 (2 ч с ).

1. Курсовой гироскоп (гирополукомп с).

Курсовым н зыв ется трехстепенной ст тический гироскоп с вертик льно р сположенной осью н ружной р мы. Гл вн я ось курсового гироскоп н ходится в горизонт льной плоскости и з ним ет произвольное по отношению к осям ЛА положение, н пример, в исходном состоянии перпендикулярн к оси ОХ1 ЛА и к з д нному н пр влению ОХ0 полет (рис. 1).

Курсовой гироскоп предн зн чен для измерения угл отклонения ЛА от з д нного курс (угл рыск нья (). При повороте ЛА н угол ( вместе с ним относительно шк лы III, з крепленной н оси н ружной р мы гироскоп , перемещ ется индекс И, н несенный н корпусе прибор , жестко связ нного с ЛА. Поскольку гл вн я ось гироскоп сохр няет неизменным свое положение в простр нстве, то положение индекс И относительно отметки О, н несенной н шк ле, и является мерой углового отклонения ЛА от з д нного н пр вления полет .

Трехстепенной ст тический гироскоп не обл д ет в отличие, н пример, от м гнитного комп с , способностью уст н влив ться по н пр влению мериди н , т к к к его гл вн я ось сохр няет (с точностью до собственных уходов) то положение в инерци льном простр нстве, к кое он имел к оконч нию времени р згон ротор . Поэтому р ссм трив емый гироскоп н зыв ется гирополукомп сом (ГПК). Основными погрешностями ГПК, к к и любого гироскоп , являются к жущийся уход, собственный уход и к рд нн я погрешность.

2. Основные погрешности ГПК и способы их устр нения.

2.1 К жущийся уход ГПК из-з вр щения Земли.

Сост вляющие вектор (з угловой скорости вр щения Земли (рис. 14.13. ) для точки О, н ходящейся н широте (, р вны:

горизонт льн я сост вляющ я (зг=(з'cos(;

вертик льн я сост вляющ я (зв=(з'sin(.

Пусть ГПК сориентиров н в точке О следующим обр зом (рис. 2б):

гл вн я ось лежит в плоскости горизонт , причем вектор Н н пр влен н восток Е;

ось внутренней р мы Х (ось подвес гиромотор ) горизонт льн и н пр влен н север N;

ось н ружной р мы н пр влен по местной вертик ли Z.

При т ком р сположении горизонт льн я сост вляющ я (зг полностью проецируется н ось внутренней р мы, вертик льн я сост вляющ я (зв - н ось н ружной р мы ГПК.

Н блюд тель из космос (в соответствии с рис. 2б) будет видеть, что:

1. Гл вн я ось ГПК сохр няет неизменным свое положение в инерци льном простр нстве;

2. Верхний левый конец плоскости горизонт подним ется, пр вый нижний - опуск ется. Это обусловлено горизонт льной сост вляющей (зг угловой скорости вр щения Земли и происходит со скоростью, р вной (зг;

3. Плоскость горизонт вр щ ется вокруг местной вертик ли Z. Это обусловлено вертик льной сост вляющей (зв угловой скорости вр щения Земли и происходит против ч совой стрелки, если смотреть с конц вектор (зв, со скоростью, р вной (зв.

Н блюд тель, н ходящийся н Земле, ее вр щение не ощущ ет. Поэтому он будет видеть, что:

1. Вектор Н подним ется н д плоскостью горизонт с угловой скоростью (х, р вной по величине и противоположной по зн ку горизонт льной сост вляющей (зг угловой скорости вр щения Земли, то есть (х= -(зг;

2. Вектор Н вр щ ется в плоскости горизонт с угловой скоростью ((, р вной по величине и противоположной по зн ку вертик льной сост вляющей (зв угловой скорости вр щения Земли, то есть ((= -(зв.

Угловые скорости (х и (( в д нном случ е есть скорости к жущегося уход ГПК из-з вр щения Земли вокруг осей внутренней и н ружной р м соответственно.

Величин уход (=(('t в плоскости горизонт , обусловленн я вертик льной сост вляющей (зв угловой скорости вр щения Земли, является погрешностью ГПК в измерении курс . Он устр няется системой зимут льной широтной коррекции - моментной или кинем тической (см. тему N13, з нятие N2).

Величин уход (=(х't из плоскости горизонт , обусловленн я горизонт льной сост вляющей (зг угловой скорости вр щения Земли, компенсируется систем ми межр мочной или м ятниковой коррекции.

2.2 К жущийся уход ГПК из-з движения ЛА.

Предположим, что Земля не вр щ ется. Пусть ГПК, н ходящийся н северном полюсе N, выст влен т к, что ось его н ружной р мы вертик льн , гл вн я ось - горизонт льн (рис. 3 ).

При перемещении ЛА к экв тору ось н ружной р мы ГПК будет вместе с ЛА повор чив ться в инерци льном простр нстве, но по отношению к Земле всегд будет ост в ться вертик льно (если ЛА летит горизонт льно). При этом гл вн я ось ГПК, сохр няя неизменным свое н пр вление в инерци льном простр нстве, относительно Земли будет повор чив ться и н экв торе з ймет вертик льное положение, вследствие чего гироскоп "сложится".

Для удерж ния гл вной оси ГПК в плоскости горизонт применяется, к к было уже ск з но, межр мочн я или м ятниковые системы коррекции. Уход же ГПК в плоскости горизонт ("в зимуте") из-з движения ЛА з висит от вид тр ектории.

Пусть ЛА перемещ ется из точки А в точку В, причем в точке А гл вную ось ГПК (вектор Н) совместим с вектором W путевой скорости.

Если ЛА будет двиг ться по локсодромии, то ее проекция н горизонт льную плоскость, построенную в точке А, есть крив я линия (рис. 3б).

При этом в точке В вектор Н уже не будет совп д ть с вектором W, то есть имеет место к жущийся уход ГПК в плоскости горизонт , обусловленный движением ЛА по криволинейной тр ектории.

Проекция ортодромии н горизонт льную плоскость есть прям я линия (рис. 3в). При этом в точке В, т кже к к и в точке , вектор Н совп д ет с вектором W, то есть в этом случ е к жущегося уход ГПК в зимуте не будет.

Получим выр жения для сумм рного к жущегося уход из-з вр щения Земли и перемещения ЛА. Пусть ЛА движется по локсодромии с постоянным истинным курсом (и, с путевой скоростью W и в к ждый момент времени н ходится в точке О с текущей широтой (. Свяжем с этой точкой сопровожд ющую геогр фическую пр вую систему координ т ONZE, оси которой н пр влены следующим обр зом:

ON - лежит в плоскости горизонт и н пр влен н север;

OZ - по линии местной вертик ли;

OE - лежит в плоскости горизонт и н пр влен н восток.

Проекции вектор путевой скорости н оси ON и OE обозн чим: WN и WE - северн я и восточн я сост вляющие путевой скорости.

З счет северной сост вляющей ЛА перемещ ется по мериди ну и вр щ ется в инерци льном простр нстве с угловой скоростью

(n=(WN/R), где R - р диус Земли (высоту полет не учитыв ем ввиду ее м лой величины по ср внению с R Земли), вектор которой лежит в плоскости горизонт и н пр влен в отриц тельную сторону оси ОЕ, поэтому в выр жении зн чения (N стоит зн к "минус".

З счет восточной сост вляющей ЛА перемещ ется по п р ллели и вр щ ется в инерци льном простр нстве с угловой скоростью

(е=(WE/(R'cos()), вектор которой совп д ет по н пр влению с вектором угловой скорости вр щения Земли. Построим в точке О сумм рный вектор (з + (е и р зложим его н горизонт льную (проекция н ось ON) и вертик льную (проекция н ось OZ) сост вляющие

(г=((з + (Е )'cos(=(зг +WЕ/R;

(в=((з + (Е )'sin(= (зв+(WЕ/R)'tg(,

где (зг=(з'cos(, (зв=(в'sin( - горизонт льн я и вертик льн я сост вляющие угловой скорости вр щения Земли. Если скомпенсиров ть к жущийся уход ГПК в зимуте, то он может быть использов н в к честве ук з теля истинного курс . Одн ко н высоких широт х (в р йоне полюсов) компенс ция сост вляющей (WЕ/R)'tg( невозможн , т к к к в этом случ е tg((Г. Следов тельно, в полярных р йон х с молетовождение при движении по локсодромии с помощью ГПК осуществить нельзя. Это возможно только при движении по ортодромии. Необходимо иметь в виду, что зимут льный уход ГПК из-з движения ЛА по ортодромии отсутствует. Следов тельно, при движении по ортодромии зимут льный уход ГПК обусловлен только вертик льной сост вляющей (зв угловой скорости вр щения Земли. Этот уход

компенсируется систем ми зимут льной широтной коррекции - моментной или кинем тической.

Следует отметить, что н пр вление и величин к жущегося уход ГПК не з висят от н пр вления и величины кинетического момент , з висят только от его ориент ции, вид тр ектории, геогр фической широты мест , т кже от н пр вления и величины скорости движения ЛА.

Плоскость ортодромии вр щ ется вокруг местной вертик ли с угловой скоростью, р вной (зв.

Если скомпенсиров ть уход гироскоп в зимуте из-з (зв, то он будет строить эту плоскость. При этом ГПК является ук з телем ортодромии.

В этом случ е ГПК (н ряду с строномическими средств ми, которые здесь не р ссм трив ются) обеспечив ет возможность н виг ции в полярных р йон х.

Плоскость ортодромии в исходном пункте м ршрут ИПМ з д ется н ч льным путевым углом ортодромии НПУО, отсчитыв емым от северного н пр вления геогр фического мериди н , причем в ИПМ этот угол р вен истинному курсу (рис. 4), то есть НПУО = (ипм (рис.14.20).

С помощью ГПК это осуществляется, н пример, выст вкой его гл вной оси Z( в плоскости геогр фического мериди н ИПМ и последующей компенс цией зимут льного уход из-з (зв с помощью системы моментной широтной коррекции. При этом в промежуточном пункте м ршрут ППМ гл вн я ось Z( не будет совп д ть с геогр фическим мериди ном ППМ (рис. 4), но будет сохр нять н пр вление геогр фического мериди н ИПМ.

От этого н пр вления и измеряется ортодромический курс. Если в ГПК применяется кинем тическ я зимут льн я широтн я коррекция, то произвольное положение его гл вной оси в простр нстве (плоскости горизонт