kniga_9

установитись паралельно осі вимушеної прецесії. Тому зміна напряму сили ваги внаслідок обертання Землі можна розглядати, як надання маятниковому гіроскопу вимушеної прецесії з віссю обертання, паралельною осі світу.

Рис. 225

Таким чином, головна вісь маятникового гіроскопа буде прагнути найкоротшим шляхом повернутись в напрямі осі світу, тобто повернутись за азимутом в площину меридіана і нахилитись на кут ,

який дорівнює широті місця спостереження. Все це буде проходити в усіх точках, окрім полюсів, тому що на полюсах напрям сили тяжіння не буде змінюватись і вимушена прецесія не виникає.

Розглянемо ще один окремий випадок, коли маятниковий гіроскоп установлено на екваторі (всі міркування слушні для будь-якої широти), а головна вісь гіроскопа займає строго горизонтальне положення, коли

317

ротор не обертається. Нехай в деякий початковий момент головна вісь XX розташована в горизонтальному положенні і направлена з заходу на схід (рис. 226, а). В цей момент точка підвісу лежить на напрямі дії сили ваги G , тому навколо осі чутливості YY обертаючий момент дорівнює нулю і головна вісь, згідно першої властивості вільного гіроскопа, зберігає початкове положення. В наступний момент часу внаслідок обертання Землі сила G змінить свій напрям (рис. 226, б), в той час, як вісь гіроскопа свій напрям збереже і утворить з площиною горизонту деякий кут . В результаті до головної осі через її

підшипники буде прикладена пара сил, яка змусить цю вісь прецесувати в напрямі меридіана.

Рис. 226

В кінцевому результаті головна вісь займе напрям, паралельний осі світу, тобто установиться в меридіані горизонтально і після цього маятниковий момент уже не буде виникати. Але коли кут нахилу головної осі до горизонту у вільному положенні не дорівнює широті точки спостереження, то ця вісь не зможе залишатися нерухомою, тому що маятниковий момент не дозволить їй нахилитись в меридіані на кут і зайняти паралельний до осі світу напрям. Внаслідок цього

головна вісь ідеального маятникового гіроскопа буде виконувати

318

гармонійні незгасаючі коливання, симетричні відносно площини дійсного (географічного) меридіана.

Якщо спроектувати на площину першого вертикала траєкторію, яку описує кінець головної осі маятникового гіроскопа, то ми одержимо витягнутий еліпс з малою віссю поблизу меридіана (рис. 227, а). Крайні точки траєкторії 1, 2, 3, 4, розташовані на великій осі еліпса, називаються точками реверсії. Якщо спроектувати точки реверсії на кутомірний круг, розташований горизонтально, центр якого збігається з віссю ZZ гіроскопа, ми одержимо відліки n1 , n2 , n3 , n4 ,

для ідеального гіроскопа можна одержати напрям дійсного меридіана N0 (рис. 227, б). В реальному гіроскопі, внаслідок тертя в системі

підвісу, коливання головної осі будуть слабо згасати, тому точки реверсії розташуються не ідеально симетрично відносно меридіана. Знаючи N0 , легко визначити дійсний азимут А напряму на місцевий

предмет.

A M N0 ,

де M – відлік по горизонтальному кругу при візуванні труби гіротеодоліта на місцевий предмет.

Гіротеодолітом можна визначати азимут до географічної широти

75 .

Рис. 227

319

§ 230. Будова гіротеодоліта з маятниковим гіроскопом

Гіротеодолітом (гірокомпасом) називається прилад, що об’єднує гіроскоп, який є датчиком напряму дійсного меридіана і кутомірну частину яким можна визначити напрям дійсного меридіана і прив’язки до нього напрямів на місцеві предмети. В комплект гіротеодоліта входить гіроблок, кутомірна частина, блок живлення і джерело енергії. Крім цього в комплект гіротеодоліта входять: штатив, з’єднувальні кабелі і різні допоміжні прилади, які полегшують підготовку гіротеодоліта для спостережень.

На рис. 228 зображено гіротеодоліт ГІ-Б2, конструкція якого характерна для гіротеодолітів, що мають торсійний підвіс чутливого елемента і так звану ручну спостережувальну систему. Назви основних гвинтів та вузлів гіротеодоліта ГІ-Б2:

1.Алідада.

2.Навідний гвинт горизонтального круга.

5.Підіймальний гвинт.

14.Корпус гіроблока.

15.Колесо установки нуль-пункту.

18.Додатковий відліковий мікроскоп.

20.Гальмівний важіль.

24.Маховик ручного аретира.

27.Маховик додаткового аретира.

29.З’єднувач для підключення кабеля.

30.Основна плита.

37.Автоколіматор для спостереження точок реверсії.

38.Гвинт кріплення гіроблока.

39.Кнопка включення швидкого руху.

40.Гвинт регулювання ходу ніжок штатива.

41.Віконце для заміни лампи розжарення автоматичної спостережувальної системи.

42.Кільце для фокусування чіткості зображення.

43.Закріпний гвинт горизонтального круга.

44.Гвинт кріплення основної плити.

45.Потенціометр системи автоматичного спостереження.

46.Кришка освітлювача кругів.

47.Освітлювач автоколіматора.

48.Гвинт оптичного мікрометра.

49.Окуляр відлікового мікроскопа.

50.Ручка для переключення відлікових систем.

51.Виправний гвинт рівня при вертикальному крузі.

52.Закріпний і навідний гвинти вертикального круга.

53.Виправний гвинт рівня на алідаді горизонтального круга.

320

Рис. 228

321

Блок живлення

Рис. 229

1. Багатограничний прилад для вимірювання вихідної напруги, струму і температури. 2. Ампервольтметр для вимірювання напруги акумулятора і сили струму. 3. Потенціометр установки контрольної напруги. 4. Потенціометр регулювання вихідної напруги. 5. Вихідний з’єднувач для підключення кабеля “гіроблок-блок живлення”. 6. Перемикач фаз. 7. Перемикач багатограничного приладу з написами “ТЕМП”– “Струм”–“НАПР”–“Контр”. 8. Тумблер освітлення. 9. Сигнальна лампочка освітлення. 10. Головний вимикач. 11. Сигнальна лампочка термостата. 12. Запобіжник системи гальмування. 13. Тумблер мотора. 14. Сигнальна лампочка включення мотора. 15. Гніздо для ручника. 16. Штепсельний з’єднувач живлення. 17. Запобіжник перетворюючої частини. 18. Запобіжник термостата, освітлення і ручника. 19. Перемикач ампервольтметра. 20. Кнопка гальми.

§ 231. Визначення азимута гіротеодолітом ГІ-Б2

При визначенні азимута орієнтирного напряму за допомогою гіротеодоліта на пункті виконують наступні операції:

322

1.Установлюють гіротеодоліт над центром геодезичного пункту (центрують і нівелюють інструмент).

2.В журналі спостережень (табл. 37) заповнюють необхідні дані (назва пункту, дата спостереження, номер пуску, температура повітря, широта точки спостереження і т. ін.).

3.Приблизно, за допомогою бусолі, орієнтують вісь гіроскопа відносно меридіана.

4.Попередній прогрів гіромотора впродовж 20–30 сек.

5.Визначення та регулювання (при необхідності) нуль-пункту A1 .

Для визначення нуль-пункту спостерігають чотири точки реверсії вільних коливань чутливого елемента. В ті моменти, коли закінчується переміщення половини зображення шкали автоколіматора відносно один одного, беруть відліки a1 , a2 , a3 і a4 з точністю до десятих

долей малих поділок шкали і записують в графу “6” журналу гіроскопічного орієнтування. Якщо амплітуда коливань (рис. 230) менша 40 поділок, за відліковий індекс приймається центральний штрих нижньої половини шкали і відліки точок реверсії беруть по верхній половині шкали. Якщо амплітуда коливань більша 40 поділок, за відліковий індекс приймаються по черзі штрихи +40 і –40 верхньої половини шкали, а відліки беруть по її нижній половині.

Рис. 230

Одночасно з визначенням нуль-пункту вимірюють період вільних коливань TВ чутливого елемента. Для цього після першої точки реверсії в момент суміщення центральних штрихів включають

323

секундомір. В момент суміщення центральних штрихів після третьої точки реверсії секундомір зупиняють. Виміряну величину TВ записують в графу “6” журналу з точністю до десятих долей секунди.

6.Після визначення нуль-пункту розганяють гіромотор і під час розгону гіромотора виконують перший прийом геодезичної прив’язки орієнтирних напрямів. Відліки лімбу записують в графі “9” журналу гіроскопічного орієнтування.

7.Після повного розгону гіромотора приступають до спостережень прецесійних коливань. Для цього знаходять зображення шкали автоколіматора, закріплюють алідаду, суміщають навідним гвинтом алідади центральні штрихи шкали і супроводжують їх в такому положенні до першої точки реверсії. В момент зупинки шкал перестають крутити маховик навідного гвинта, а в момент початку руху шкал в зворотному напрямі включають секундомір. Спостерігаючи в додатковий окуляр відлікового мікроскопа, беруть

відлік по лімбу n1 і записують його в графу “3” журналу

гіроскопічного орієнтування.

Після цього спостерігають другу точку реверсії. В момент точки реверсії зупиняють додаткову стрілку секундоміра, записують півперіод коливань в графу “2” журналу і знову пускають додаткову стрілку секундоміра. Беруть відлік n2 по лімбу на точку реверсії і

записують його в журнал у графу “3”. В третій і четвертій точках реверсії також знімають покази секундоміра (по додатковій стрілці) і відліки n3 і n4 записують в журнал відповідно в графи “1” і “3”.

ізаписують в графу “5” журналу.

8.Включають гіромотор і виконують повторну прив’язку орієнтирних напрямів.

324

9.Після зупинки гіромотора визначають нуль-пункт A0 , як

описано в п. 5. Результати вимірювань записують в графу “7” журналу. Описані дії називають пуском.

§ 232. Опрацювання результатів вимірювання

Після закінчення спостережень в журналі виконують наступні обчислення:

1. За виміряними моментами часу точок реверсій обчислюють значення напівперіодів прецесійних коливань, як різниці двох послідовних відліків часу. Результати обчислень записують в графу “2” журналу.

записують їх в графи “6” або “7”, залежно від того до чи після прецесійних коливань спостерігаються вільні коливання. Потім обчислюють півсуми:

результати також записують в графи “6” або “7”. Остаточне значення нуль-пункту обчислюють, як середнє значення із двох останніх півсум за формулою:

ізаписують в графи “6” або “7”.

3.Поправку за нуль-пункт N обчислюють за значенням нульпункту A0 , виміряному в кінці пуску за формулою:

N A0C .

Значення N записують в графи “5” і “8”. Коефіцієнт C вибирають для даної широти з урахуванням періоду вільних коливань з таблиць, які подаються в паспорті даного приладу. Коефіцієнт C завжди від’ємний.

325

4.Обчислюють відлік Nср на положення динамічної рівноваги

прецесійних коливань чутливого елемента за формулою Nср N1 N2

2

і записують його в графу “5” журналу. Додають до цього відліку поправку N з урахуванням знака і обчислюють відлік N0 , який

відповідає положенню динамічної рівноваги прецесійних коливань чутливого елемента в пуску при вільному (не закрученому) положенні

торсіона і електропідведення. Відлік N 0 записують в графи “5”, “10” і

“12” журналу.

5. Обчислюють і записують в графи “9” і “11” журналу значення подвійної колімаційної помилки ( 2C ), а також значення M1 і M 2 , які

7.Геодезичні азимути напрямів обчислюють за формулою:

AГ A A ,

де A – поправка в астрономічний азимут за перехід до геодезичного азимута (поправка Лапласа), її можна визначити по “карті поправок в астрономічний азимут для переходу до геодезичного азимута”.

8. Обчислюють дирекційні кути орієнтирних напрямів за формулою: