54. Гироскопические приборы

П онятие о гироскопе. Приборы и системы, основной частью кото­рых является гироскоп, называются гироскопическими. Гироскоп — это быстро вращающееся массивное симметричное тело, подвешен­ное в карданном подвесе и имеющее более одной степени свободы. Гироскоп (рис. 80) состоит из тяжелого ротора 1, подвешенного в карданном подвесе, имеющего две рамки: внутреннюю 2 и внеш­нюю 3. Ось вращения ротора X — X, называется главной осью гироскопа. На рис. 80 показан ротор гироскопа, который может вращаться вокруг сво­ей собственной оси и одновременно вместе с внутренней и внешней рамка­ми — вокруг двух других взаимно пер­пендикулярных осей.

Гироскоп, который имеет три оси вращения (см. рис. 80), называется ги­роскопом с тремя степенями свободы. Степень свободы — это возмож­ность гироскопа вращаться вокруг ка­кой-либо оси в пространстве.

Если закрепить одну из рамок, то гироскоп потеряет одну степень свобо­ды и будет называться гироскопом с двумя степенями свободы. Если у ги­роскопа закрепить неподвижно и вто­рую рамку, то он потеряет и вторую степень свободы. В таком виде свойст­ва гироскопа уже ничем не проявляются и тяжелый ротор с одной степенью свободы называется маховиком.

Свободный гироскоп обладает тремя основными свойствами:

1. Главная ось гироскопа X—X стремится сохранить неизменным свое направление в мировом пространстве до тех тор, пока на гиро­скоп не 'подействует внешняя сила.

2. Если к главной оси гироскопа приложить внешнюю силу, то она отклонится не в том направлении, в котором действует сила, а в направлении, перпендикулярном действию силы.

3. Быстро вращающийся ротор гироскопа не реагирует на крат­ковременную приложенную силу.

В современных гироскопах ротор является вращающейся частью электродвигателя постоянного тока или электродвигателя перемен­ного трехфазного тока.

В настоящее время гироскопы и гироскопические системы широ­ко применяются в различных областях техники: в авиации, на раке­тах и морских судах для целей навигации и автоматического управ­ления, для прокладки шахт и тоннелей, при бурении нефтяных сква­жин, при запуске искусственных спутников Земли, космических ко­раблей и т. д.

Примечание. При рулении гироскопические приборы должны быть выклю­чены и разарретированы во избежание повреждения гироскопов.

55. Указатель поворота эуп-53

Назначение и принцип действия. Электрический указатель пово­рота ЭУП-53 (рис. 81) предназначен для указания поворота само­лета вокруг вертикальной оси, а также для правильного выполне­ния разворота самолета с поперечным креном до 45° при скорости полета 500 км/ч. Принцип действия указателя поворота основан на использовании свойства гироскопа с двумя степенями свободы со­вмещать ось собственного вращения с осью вынужденного вра­щения.

Установлен ЭУП-53 на левой панели приборной доски, питается постоянным током напряжением 28,5 В. Величина тока, потребляе­мая прибором, не превышает 0,13 А.

Включается прибор в работу с помощью выключателя с надпи­сью «ЭУП», который расположен на левой панели приборной доски. Защита цепи питания от коротких замыканий осуществляется ав­томатом защиты сети АЗС-2 с надписью «ЭУП-53», установленным на щите АЗС.

Устройство и работа. Указатель поворота состоит из двух само­стоятельных приборов: указателя поворота и указателя скольже­ния, размещенных в одном корпусе.

Чувствительным элементом и основной частью в указателе пово­рота является гироскоп с двумя степенями свободы, у которого главная ось расположена горизонтально. В роли гироскопа (рис. 82) используется электродвигатель постоянного тока, ротор 1 которого вращается с частотой 6000 об/мин. Электрический гироскоп через передающий механизм воздействует на стрелку. Для успокоения колебаний стрелки 5 служит воздушный демпфер 6, со­стоящий из цилиндра, внутри ко­торого движется поршень.

Н а лицевой части прибора смонтирована шкала и указатель скольжения. На шкале указателя вправо и влево от нулевой отмет­ки имеются три деления и цифра 45° на крайних делениях. Деле­ние шкалы вправо и влево от ну­левой отметки шкалы рассчитаны на показания правильного разво­рота самолета вокруг вертикаль­ной оси с поперечными кренами 15, 30 и 45° при скорости полета 500 км/ч.

Угловая скорость разворота самолета для поперечного крена в 15° составляет 1,1°/с; для попе­речного крена 30° — 2,3 /с и для крена 45°—47с

Внизу лицевой части прибора расположен указатель скольжения, который служит для указа­ния скольжения самолета и рабо­тает на принципе свойств физического маятника. Состоит из стек­лянной трубки, заполненной жидкостью (толуолом). Внутри труб­ки помещен стеклянный шарик, который указывает скольжение са­молета.

Указатель поворота работает следующим образом. При поворо­те самолета вокруг вертикальной оси на гироскоп действует момент внешней силы, благодаря ему в гироскопе возникает гироскопиче­ский момент, который поворачивает ротор гироскопа и рамку вокруг оси X — X. Стрелка прибора отклоняется и показывает наличие раз­ворота самолета вокруг вертикальной оси. После прекращения по­ворота самолета гироскопический момент исчезает и под действием пружин 3 главная ось ротора гироскопа устанавливается параллель­но поперечной оси самолета, а стрелка указателя поворота — в ну­левое положение.

При повороте самолета относительно поперечной и продольной осей гироскопический момент отсутствует и стрелка указателя не отклоняется от нулевого деления шкалы.

П редполетный осмотр и поль­зование указателем поворота в полете. Перед полетом внешним осмотром убедиться в целостно­сти корпуса, стекла прибора, от­сутствии отслоений белой краски на отметках шкалы и стрелке, а также в креплении прибора к при­борной доске. Жидкость, запол­няющая трубку указателя сколь­жения, должна быть прозрачной и не иметь пузырьков воздуха.

При осмотре прибора стрелка должна стоять на нулевой отмет­ке шкалы. Допускается отклоне­ние стрелки на ± 1°. При горизон­тальном положении самолета ша­рик указателя скольжения дол­жен находиться в центре трубки. Затем следует включить питание указателя поворота и по истече­нии 2—3 мин проверить его на ра­ботоспособность. Для чего на­жать рукой на левую панель при­борной доски, создав ей некоторое движение вокруг вертикаль­ной оси. Если стрелка отклоняется, прибор исправен.

В полете необходимо пользоваться одновременно показаниями указателя поворота и указателя скольжения.

Положения стрелки указателя поворота и шарика указателя скольжения при различных эволюциях самолета показаны на рис. 83.

1. Прямолинейный полет со скольжением на левое крыло. Стрелка указателя поворота остается против среднего индекса, так как самолет не поворачивается вокруг своей вертикальной оси. Шарик указателя скольжения под действием силы тяжести скатывается влево от центра трубки.

2. Прямолинейный полет без скольжения. Стрел­ка указателя поворота находится против среднего индекса шкалы, а шарик указателя скольжения под действием силы тяжести нахо­дится в центре трубки.

3. Прямолинейный полет со скольжением на правое крыло. Стрелка указателя поворота остается против среднего индекса, а шарик указателя скольжения скатывается впра­во от центра трубки.

4. Левый вираж с внутренним скольжением. Стрелка указателя поворота отклоняется влево, а шарик указателя скольжения под действием центробежной силы скатывается влево от центра трубки.

5. Левый правильный вира ж. Стрелка указателя пово­рота отклоняется влево от среднего индекса шкалы в результате прецессии гироскопа. Шарик указателя скольжения остается в цент­ре трубки, так как на шарик действует сила тяжести и центробеж­ная сила. Он устанавливается по равнодействующей этих двух сил, которая проходит через центр трубки.

6. Левый вираж с внешним скольжением. Стрел­ка указателя поворота отклоняется влево от среднего индекса шка­лы, а шарик указателя скольжения под действием центробежной силы — вправо от центра трубки.

7. Правый вираж с внешним скольжением. Стрелка указателя поворота отклоняется вправо, а шарик указате­ля скольжения — влево.

8. Правый вираж правильный. Стрелка указателя по­ворота отклоняется вправо, а шарик указателя скольжения остается

в центре.

9. Правый вираж с внутренним скольжением. Стрелка указателя поворота и шарик указателя скольжения от­клоняются вправо.

Таким образом, сопоставление показаний указателя поворота и указателя скольжения позволяет поддерживать прямолинейный го­ризонтальный полет и совершать правильные (координированные) развороты.