ГИРОКОМПАС

ГИРОКОМПАС, механич. указатель направления истинного (географического) меридиана, предназначенный для определения курса объекта, а также азимута (пеленга) ориентируемого направления. Преимущества Г. по сравнению с магнитным компасом состоят в том, что он указывает направление географического (а не магнитного) меридиана, что на его показания существенно меньше, чем на магнитный компас, влияют перемещающиеся металлич. массы (железо, сталь) и электромагнитные поля и что его точность в условиях маневрирования и колебаний объекта значительно выше. Принцип действия Г. основан на использовании свойств гироскопа и суточного вращения Земли; его идея была предложена франц. учёным Л. Фуко.

Гирокомпас Фуко представляет собой двухстепенной астатич. гироскоп, ось к-рого перемещается в плоскости горизонта и благодаря возникающему из-за вращения Земли гироскопич. моменту стремится совместиться с плоскостью меридиана. Г. Фуко не нашёл применения на подвижных объектах, подверженных колебаниям, но его идея была использована при разработке нек-рых образцов наземных Г.

На подвижных объектах широко применяются одно- и двухроторные Г., основанные на использовании трёхсте-пенных гироскопов.

В однороторном мореходном Г. используется трёхстепенной гироскоп, центр тяжести к-рого смещён в его экваториальной плоскости ниже точки подвеса, т. е. позиционный гироскоп. В зависимости от способа создания маятникового эффекта различают Г. с маятником, Г. с ртутными сосудами, Г. с косвенной коррекцией. В Г. с маятником (рис. 1) ротор / заключён в гирокамеру 2, к нижней части к-рой подвешен груз 3. Гирока-мера установлена в наружном кардано-вом кольце (на рис. не показано), ось вращения к-рого расположена вертикально. Когда ось AB ротора не находится в плоскости меридиана (отклонена на Восток или на Запад), она, стремясь в соответствии со свойствами трёхстепенного гироскопа сохранять своё направление по отношению к звёздам, будет вследствие вращения Земли отклоняться от плоскости горизонта (напр., её конец В, если он отклонён к Востоку, будет приподниматься, как бы следя за восхождением звёзд). Вместе с осью AB будет отклоняться и гирокамера 2 с грузом 3 относительно плоскости горизонта. В результате относительно точки подвеса возникнет момент силы тяжести, к-рый вызовет прецессионное движение оси AB к плоскости меридиана. В своём движении ось AB "проскочит" плоскость меридиана и тогда под действием момента силы тяжести она начнёт прецессировать в обратном направлении и т. д. После погашения этих колебаний спец. демпфером ось AB устанавливается в плоскости меридиана.

Рис. 1. Принципиальная схема чувствительного элемента однороторного гирокомпаса с маятником: 1 - ротор; 2 - гирокамера; 3 - груз.

В Г. с ртутными сосудами (рис. 2) ротор 1 и гирокамера 2 отбалансированы так, что их общий центр тяжести совмещён с точкой подвеса. С гирокамерой связана система сообщающихся сосудов 3, частично заполненных ртутью. К правому сосуду прикреплена т. н. лапа 5, связывающая сосуды с гирокам-ерой. При отклонении оси гироскопа от плоскости горизонта избыток ртути в одном из сосудов обусловливает приложение к гироскопу момента силы тяжести, аналогичного соответствующему моменту в Г. с маятником.

Рис. 2. Принципиальная схема чувствительного элемента одно-роторного гирокомпаса с ртутными сосудами: 1 - ротор; 2 - гирокамера; 3 - сосуды с ртутью; 4 - соединительная трубка; 5 - лапа.

В Г. с косвенной коррекцией используется трёхстепенной астатич. гироскоп, на гирокамере к-рого установлен маятник (акселерометр), фиксирующий угол отклонения оси гироскопа от плоскости горизонта. На основании информации об этом угле в приборе формируются сигналы моментов коррекции, к-рые прикладываются к гироскопу с помощью соответствующих датчиков моментов, установленных на осях карданова подвеса гироскопа. Подобные приборы могут также работать в режиме гироскопа направления.

Из однороторных Г. применяются в основном Г. с ртутными сосудами.

Двухроторный Г. Чувствит. элемент этого Г. (рис. 3) - гиросфера, или поплавок, представляет собой полую сферу 1. В гиросфере помещены гироскопы 2 и 3, гидравлич. успокоитель для погашения собств. колебаний и др. элементы. Оси собств. вращения гироскопов 2 и 3 расположены горизонтально, а оси прецессии - вертикально и связаны с шарнирным механизмом спарником 4, к-рый соединён пружинами 5 с корпусом гиросферы. В исходном положении (при невращающихся роторах) оси гироскопов составляют с направлением NS гиросферы равные углы е = 45°. Центр тяжести гиросферы находится на её вертикальной оси ниже её геометрич. центра, что обеспечивает, как и в одно-роторном Г., необходимый маятниковый момент. Гиросфера помещена в жидкость и поэтому в подвесе имеет место лишь вязкое трение. Для обеспечения невоз-мущаемости Г. ускорениями объекта параметры системы подбирают так, чтобы период прецессионных колебаний гиро-сферы при отсутствии затухания составлял 84,4 мин. Наличие в Г. двух гироскопов существенно снижает погрешности прибора при качке корабля. Погрешности Г. при прямом курсе и постоянной скорости хода корабля не превышают неск. десятых долей градуса. Г. весьма широко распространены на кораблях мор. флота.

Рис. 3. Принципиальная схема чувствительного элемента двухро-торного гирокомпаса. NS и WE - направления север - юг и восток - запад; H1, H₂ - кинетические моменты гироскопов; 1 - гиросфера; 2, 3 - гироскопы; 4 - спарник; 5 - пружины.

Разновидность Г.- гирогоризонт-компас, предназначенный для определения курса корабля и углов отклонения его относительно плоскости горизонта. А. Ю. Ишлинский, С. С. Ривкин.