Использование трёхстепенного гироскопа в качестве гирополукомпаса.

Курс в общем случае – это угол между опорной линией и продольной осью самолёта.

Для всякого измерителя курса обязателен элемент, стабилизирующий и обозначающий опорную линию и элемент, изображающий продольную ось самолёта.

Так, например, при отсчёте курса по КИ-13 картушка с нанесёнными делениями стабилизирует и означает магнитный меридиан, а курсовая черта – продольную ось самолёта.

ЧЭ, стабилизирующим опорную плоскость является и трёхстепенной гироскоп с горизонтально расположенной главной осью (курсовой гироскоп).

Курсовой гироскоп свойством избирательности не обладает. Он может стабилизировать любую вертикальную плоскость, способную быть опорной, но избрать из множества одну определённую самостоятельно не может. Требуется начальная выставка такого курсового гироскопа, чтобы он потом стабилизировал вполне определённую плоскость, как опорную: плоскость истинного или магнитного меридианов, плоскость ортодромии.

Курсовые приборы, в которых ЧЭ обладает свойством избирательности (КИ-13) относятся к компасам.

Курсовой гироскоп лишён этого свойства, поэтому называется гирополукомпасом.

Установим трёхстепенной гироскоп на самолёт таким образом, чтобы его главная ось лежала в плоскости земного горизонта и совпадала с продольной осью самолёта и заданным курсом полёта; внешняя рама карданова подвеса установлена таким образом, что её ось совпадает с вертикальной осью самолёта

В течении всего полёта ориентация главной оси самолёта сохранится (I свойство гироскопа).

При отклонении самолёта от заданного курса полёта угол между продольной осью самолёта и главной осью гироскопа будет составлять величину этого отклонения.

Рассмотрим возможность применения такого гироскопа в качестве указателя курса.

1. Установим гироскоп на Северном полюсе. Главная ось гироскопа горизонтальна, т.е. перпендикулярна к оси вращения Земли. Наблюдая за поведением гироскопа, увидим, что главная ось будет поворачиваться вокруг оси вращения Земли и оси внешней рамы по часовой стрелке, если смотреть на гироскоп сверху, с угловой скоростью, равной одному обороту за 24 часа; эта скорость равна и противоположна угловой скорости суточного вращения Земли, ω=15˚/час. Это движение главной оси гироскопа называется кажущимся, так как ось остаётся в пространстве неподвижной, а вращается Земля.

2. Установим гироскоп на экваторе; главная ось его горизонтальна и направлена с Запада на Восток. Как видно, через 6 часов ось его станет вертикальной относительно Земли.

Продолжая наблюдение, обнаружим, что ещё через 6 часов она вновь станет горизонтальной, но теперь плюс гироскопа будет обращён к Западу, а не Востоку как было ранее.

После полного оборота Земли гироскоп снова займёт своё исходное положение. Наблюдателю будет казаться, что гироскоп вращается вокруг плоскости горизонта и вокруг оси внутренней рамки со скоростью равной и противоположной угловой скорости суточного вращения Земли.

3. Если установить гироскоп в некоторую произвольную точку поверхности Земли, то будем наблюдать непрерывное изменение положения оси гироскопа как по отношению к плоскости меридиана, так и по отношению к плоскости истинного горизонта, происходящее вследствие суточного вращения Земли. Величина этого отклонения будет зависеть от широты места.

Как видно из примеров, свободный гироскоп в качестве устройства, запоминающего направление на Земле, длительное время использовать невозможно, так как гироскоп сохраняет неизменным своё положение относительно мирового пространства, а не Земли.

Очевидно, что для использования гироскопа в качестве прибора, запоминающего направление на Земле, т.е. в качестве датчика курса необходимо главную ось гироскопа «привязать» к координатам Земли и тем самым устранить кажущиеся уходы от суточного вращения Земли.

Для устранения этих уходов необходимо:

· Чтобы главная ось гироскопа всегда лежала в плоскости истинного горизонта;

· Чтобы главная ось гироскопа непрерывно поворачивалась в азимуте со скоростью, с которой вращается плоскость меридиана вокруг вертикали места, т.е. ω_З·sinφ

В гирополукомпасе для устранения этих уходов применены горизонтальная и широтная коррекции.

Горизонтальная коррекция предназначена для удержания главной оси гироскопа в плоскости истинного горизонта.

Широтная коррекция предназначена для компенсации ухода гироскопа в азимуте от суточного вращения Земли.