Особенности поведения гироскопа с двумя степенями свободы

Многие гироскопические системы создаются на базе гироскопов с двумя степенями свободы. В зависимости от типа дополнительных связей, которыми снабжаются названные гироскопы они разделяются на интегрирующие и дифференцирующие. Имеются гироскопические приборы, обеспечивающие получение выходных сигналов с более сложными зависимостями от измеряемой величины, но в данной работе они рассматриваться не будут.

Особенностью двухстепенных гироскопов является то, что, будучи лишенными одной степени свободы, их роторы должны поворачиваться вокруг зафиксированной оси совместно с основанием, на котором прибор установлен. Допустим, что с помощью винта d_c (рис. 2.26) мы зафиксировали наружное кольцо НК карданова подвеса. Тогда при повороте судна вокруг наружной оси ОС с некоторой угловой скоростью ω, с позиции уже рассмотренных ранее свойств, гироскоп будет воспринимать этот поворот как действие некоторого внешнего момента М_с, направление которого совпадает с направлением вектора угловой скорости поворота судна. Под действием этого момента он начнет прецессировать вокруг оси ОВ таким образом, чтобы кратчайшим путем совместить свой вектор Н кинетического момента с вектором момента М_с или, что то же самое, с вектором ω угловой скорости вращения основания. Таким образом, можно считать, что гироскоп реагирует на угловую скорость вращения основания вокруг зафиксированной оси ОС, совершая прецессию вокруг свободной оси ОВ. Ось ОС в такого типа приборах называют осью чувствительности или измерительной осью, в то время как ось ОВ – осью прецессии.

Это же поведение можно объяснить и иначе. При повороте судна гироскоп совершает вынужденное вращение совместно со своим основанием, в результате чего возникает гироскопический момент М_г вокруг оси ОВ, который и приводит к появлению описанной выше прецессии. Учитывая это, можно сформулировать следующее правило прецессии:

Важно!

При наличии вращения основания двухстепенного гироскопа вокруг его оси чувствительности гироскоп начнет прецессировать таким образом, чтобы кратчайшим путем совместить вектор своего кинетического момента с вектором угловой скорости вращения основания.

Более подробно свойства приборов, построенных на базе гироскопов с двумя степенями свободы, будут рассмотрены ниже.

Ротор гироскопа может быть подвешен не только в наружном кардановом подвесе, как это было рассмотрено выше, но и во внутреннем. При этом, как правило, используется упругий карданов подвес. Рассмотрим кинематическую схему и свойства указанного прибора, который на практике получил название динамически настраиваемого гироскопа.