2. Основные понятия о гироскопическом компасе

2. Основные понятия о гироскопическом компасе

В детстве всем приходилось играть с удивительной по своим свойствам игрушкой — волчком. Пока волчок не раскрутишь, его нельзя заставить стоять, но стоит придать ему вращательное движение, и ось его принимает вертикальное положение. Чем больше скорость вращения, тем устойчивее волчок. Хорошо раскрученный волчок всегда стремится занять устойчивое вертикальное положение, даже если его ось первоначально была наклонена. Если быстро вращающийся волчок легонько толкнуть, он, качнувшись в стороны, опять примет вертикальное положение. На этом принципе и создан гироскоп.

Симметричный металлический диск с обмоткой (ротор) поместили на оси в кардановый подвес (рис. 26) и с помощью электромагнитного воздействия заставили его быстро вращаться. Ось вращения ротора называют осью гироскопа, или осью X, ось вращения внутреннего кольца — осью Y, а наружного полукольца — осью Z. Ротор гироскопа имеет возможность вращаться относительно всех трех осей. Центр массы всей системы находится в точке пересечения осей и называется центром гироскопа.

Такую систему называют гироскопом с тремя степенями свободы, или свободным гироскопом. Свободный гироскоп обладает несколькими свойствами, и первое из них заключается в том, что ось быстро вращающегося ротора стремится сохранить полученное направление, даже если наклонять или вращать подставку, на которой размещен гироскоп. Вторым его важным свойством является способность оси ротора под действием приложенной к ней силы поворачиваться в плоскости, перпендикулярной направлению действия силы. Представим, что мы нажали сверху на горизонтальное кольцо карданового подвеса в точке А. Вместо того чтобы повернуться вокруг оси У, ось ротора повернется вокруг отвесной оси Z. Это свойство называется прецессионным движением, или прецессией.

^{Рис. 26. Гироскоп}

Предположим, что нам удалось установить ось свободного гироскопа в плоскости истинного меридиана. Но ведь Земля имеет суточное вращение вокруг своей оси, вследствие чего ее восточная часть все время опускается в пространстве, а западная поднимается. Представив вращение Земли и зная свойство оси гироскопа сохранять свое положение в пространстве, нетрудно вообразить, что ось установленного в какой-то точке Земли гироскопа через некоторое время, на наш взгляд, отклонится от плоскости истинного меридиана и от плоскости истинного горизонта.

Для превращения свободного гироскопа в прибор, способный показывать истинные направления, к нижней части его камеры по оси Z подвешивается груз (маятник), который ограничивает степень свободы относительно горизонтальной оси У. Маятник, стремясь располагаться по отвесной линии, все время будет вызывать прецессию оси ротора, пока она не совместится с плоскостью истинного меридиана, т. е. пока маятник не займет положение строго по оси Z гироскопа.

Так был изобретен гирокомпас — прибор, не зависящий от магнитных и электромагнитных полей, прибор, способный давать истинные направления. Но следует помнить, что каждый гирокомпас имеет свою постоянную инструментальную поправку (Д_гк). Эта поправка не зависит от курса корабля, она определяется при заводских испытаниях прибора и записывается в его паспорт. Следовательно, для получения истинного направления к снятому с гирокомпаса показанию курса или пеленга необходимо прибавить поправку с ее знаком:

ИК_ГК=КК_ГК+(±Д_ГК).

^{Рис. 27. Схема расположения основных частей гирокомпаса:}

^{1 — резервуар; 2 — груз; 3 — пространство между следящей сферой и гиросфе-рой; 4 — следящая сфера; 5 — гиросфера; 6 — стол; 7 — нактоуз; 8 — гироскоп}