ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ИНТЕГРАТОР

ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ИНТЕГРАТОР, гироскопическое устройство, содержащее т. н. интегрирующий гироскоп, который служит для определения интеграла от воздействующей на него величины. Различают Г. и. угловой скорости и Г. и. линейных ускорений.

Г. и. угловой скорости служит для определения угла поворота объекта. Наиболее совершенным является поплавковый Г. и. (рис. 1). Ротор 1 гироскопа установлен в рамке 2, представляющей собой поплавок цилиндрич. формы; ось вращения поплавка установлена в подшипниках 3, расположенных в корпусе 4 прибора, имеющего также цилиндрич. форму. Зазор 5 между поплавком и корпусом, а также всё свободное пространство внутри корпуса заполнено жидкостью с большой плотностью. Указанная система образует жидкостный подвес. Подъёмная сила жидкости должна быть равна весу гироузла; при этом подшипники 3 подвеса оказываются практически полностью разгруженными; жидкость в зазоре между цилиндрич. поверхностями поплавка и корпуса прибора обеспечивает демпфирование, момент к-poro пропорционален угловой скорости вращения поплавка. Применение жидкостного подвеса частично предохраняет ось подвеса (ось вращения поплавка) от воздействия на неё вибраций, ударов и др. В приборе предусмотрено автоматич. регулирование темп-ры, что необходимо для поддержания постоянства плотности и вязкости жидкости, а также постоянства положения центра тяжести поплавкового гироузла и центра давления жидкости относительно оси вращения гироузла.

Рис. 1. Схема поплавкового гироскопического интегратора: а - упрощённая принципиальная; б - кинематическая; 1 - ротор; 2 - рамка (поплавок); 3 - подшипники; 4 - корпус прибора; 5 - зазор между корпусом и поплавком; 6 - датчик угла; 7 - датчик моментов; Oxyz-оси, связанные с рамкой (поплавком); - оси системы отсчёта.

При повороте объекта вокруг оси (входная ось или ось чувствительности) с угловой скоростьювозникает гироскопич. момент , где H - кинетический момент гироскопа, вызывающий вращение поплавка (рамки) вокруг оси (выходная ось) с угловой скоростью (где - угол поворота поплавка). При этом на поплавок начинает действовать момент демпфирования (6 - коэфф. демпфирования), уравновешивающий гироскопич. момент. Равенство после интегрирования даёт что позволяет по углу поворота поплавка вокруг оси , снимаемого с датчика 6, определять искомый угол поворота а объекта вокруг оси

Поплавковый Г. и. является прецизионным прибором. Основные достоинства двухстепенных поплавковых Г. и. состоят в высокой точности (собственный уход - десятые и сотые доли градуса в 1 ч); малой подверженности вибрационным, ударным и др. возмущающим воздействиям ; возможности использования для решения широкого класса задач, возлагаемых на гироскопич. устройства. Поплавковые Г. и. применяются в гироскопах направления, гировертикалях, системах гироскопич. стабилизации, используемых на различных летат. аппаратах и кораблях.

Г. и. линейных ускорений служит для определения составляющей линейной скорости центра тяжести объекта вдоль заданного направления. Г. и. представляет собой гироскоп с тремя степенями свободы, центр тяжести к-рого смещён относительно точки подвеса. Вследствие этого Г. и. чувствителен к постулат, ускорениям объекта, т. к. возникающий при этом момент сил инерции вызывает прецессию гироскопа с угловой скоростью, пропорциональной указанному моменту, т. е. величине ускорения объекта. Тогда угол прецессии будет пропорционален линейной скорости объекта, что позволяет, измерив этот угол, найти искомую скорость.

Г. и. реагирует на кажущееся ускорение объекта, т. е. на разность между абс. ускорением объекта и гравитац. ускорением (ускорением силы тяготения). Вследствие этого показания прибора пропорциональны интегралу от кажущегося ускорения, т. е. кажущейся скорости. На рис. 2 приведена принципиальная схема Г. и. с трёхстепенным неуравновешенным (тяжёлым) гироскопом гиромаятникового типа. Ротор 1, установленный в гирокамере 2, статически неуравновешен относительно оси качания O‘x‘ в наружном кардановом кольце (рамке) 3; относительно оси (Oy) вращения рамки система полностью уравновешена. Для обеспечения перпендикулярности оси Oz гироскопа к оси (Oy) служит система коррекции, состоящая из контактного приспособления 4 я управляемого им стабилизирующего двигателя 5.

Рис. 2. Принципиальная схема гироскопического интегратора линейных ускорений: 1 - ротор, 2 - гирокамера; 3 - наружное карданово кольцо (рамка); 4 - контактное приспособление; 5 - стабилизирующий двигатель; 6 - потенциометр; - оси системы отсчёта; Oxyz - оси, связанные с гирокамерой.

Г. и. реагирует на составляющую w линейного ускорения объекта вдоль оси Показания Г. и. (величина линейной скорости объекта), пропорциональные уг-

лу а поворота рамки 3, снимаются с потенциометра 6. Если ось , совпадающая с продольной осью объекта, горизонтальна, то из формулы для угловой скорости прецессии наружной рамки после интегрирования получается а = , где v₀ - нач. скорость

вдоль оси , H- кинетич. момент гироскопа; т - масса ротора и гирокаме-ры; 1 - смещение вдоль оси Oz центра тяжести ротора и гирокамеры относительно точки подвеса; v - искомая составляющая скорости объекта вдоль оси , к-рая и определяется по значению угла, снимаемого с потенциометра 6.

Если объект движется под углом к плоскости горизонта (в частности, вертикально), то для определения скорости v объекта из угла а следует вычесть тот угол, на к-рый повернётся рамка под действием силы тяготения.

Г. и. линейных ускорений применяются гл. обр. в ракетной технике. Возможно применение Г. и. в гироинерциальной вертикали (см. Гировертикаль), где он заменяет акселерометр и интегратор. А. Ю. Ишлинский, С. С. Ривкин.