Гироскопический курсоуказатель ГКУ-1 - Погрешности ГКУ и способы ее компенсации

Погрешности от наличия угла закручивания торсионов.  В установившемся режиме работы гиросфера рассогласована со следящей сферой на величину закручивания торсионов. В зависимости от величины сигналов управления гиросферой изменяется угол закручивания горизонтальных торсионов. При этом изменяется положение следящей сферы по отношению к гиросфере вокруг оси горизонтальных торсионов. В связи с этим ИГ дополнительно наклоняется на угол, пропорциональный сигналу коррекции, что приводит к возмущениям в цепи выработки маятникового момента. Смещение сигнала ИГ на постоянную величину изменяет в установившемся режиме положение главной оси гиросферы по отношению к плоскости горизонта, не нарушая ее положения по отношению к плоскости меридиана. Однако если сигнал ИГ  быстро изменить на некоторую величину, то во время перехода в новое положение равновесия в горизонте гиросфера уходит из плоскости меридиана и возвращается в эту плоскость лишь в конце переходного периода.
Положение следящей сферы в азимуте отличается от положения гиросферы на величину угла закручивания вертикальных торсионов, которая изменяется в соответствии с изменением сигналов управления и может достигать 1-2˚. Для компенсации погрешности от закручивания вертикального торсиона в следящую систему курса наряду с величиной курса поступает величина угла рассогласования с датчика угла. Напряжения, пропорциональное указанным величинам, алгебраически складываются, в результате двигатель следящей системы курса развернет роторы датчиков курса на величину истиннго курса.
Погрешности из-за воздействия ускорений. При движении корабля постоянным курсом и скоростью главная ось гиросферы удерживается в плоскости истинного меридиана во всем диапазоне широт и скоростей, на которые рассчитана схема коррекции. При маневрировании корабля возникают инерционные силы, вызванные ускорениями, под действием которых на ЧЭ ГКУ инерционные погрешности. Сущность этих погрешностей в режиме ГК та же, что и у двухгироскопного ГК. Разница в том, что возникающие во время маневрирования силы инерции не возмущают гироскоп, поскольку он астатический и обладает нейтральной плавучестью. Силы инерции воздействуют на маятник ИГ и корпус гироблока.
При воздействии сил инерции на ИГ вырабатывается дополнительный сигнал, пропорциональный меридиональной составляющей ускорения. Этот сигнал вызывает дополнительное закручивание горизонтальных и вертикальных торсионов, которое будет продолжаться до тех пор, пока действуют ускорения. Это приведет к отклонению гиросферы от положения равновесия, в котором она находилась до начала маневра. По окончанию действия ускорения гиросфера, совершая затухающие колебания, начнет приходить к своему положению равновесия.
Т.о., погрешности двухрежимного ГКУ на маневре пропорциональны:
— возмущениям, поступающим в цепь управления от ИГ;
— продолжительности действия возмущений, т. е. продолжительности маневра;
— крутизне маятникового и демпфирующего моментов.
В отличие от ГК в ГКУ апериодический переход гиросферы в новое положение равновесия можно получить при значении периода НЗК, отличающимся от 84,4 мин. Без учета скорости корабля оно определяется выражением:
,
где С_В – крутильная жесткость вертикальных торсионов.
Составляет это период несколько сот минут.
Инерционную погрешность (ИП) в ГКУ трудно исключить путем настройки схемы управления на величину периода, отвечающего условию невозмущаемости. Одной из причин этого является то, что для получения больших периодов к гироскопу должны прикладываться весьма малые управляющие моменты, величины которых соизмеримы с возмущающими моментами. Поэтому применяется более простой способ устранения ИП. Маятник ИГ сильно задемпфирован, а углы его отклонения от равновесного положения ограничены до относительно малой величины. Предусмотрен рабочий режим работы ГК с относительно большим оптимальным периодом НЗК 150−160 мин, что позволяет значительно уменьшить ИП.
Погрешности на качке. В ГКУ качка, воздействуя на маятник ИГ вызывает его колебания относительно вертикали. При этом с ИГ поступают сигналы, которые приводят к периодическим изменениям углов закручивания торсионов в такт качке.
Если бы качка действовала только на маятник ИГ, то знакопеременные моменты, прилагаемые к гиросфере, не приводили бы при симметричной качке к изменению положения равновесия главной оси. Но гироблок подвешен в горизонтальном кардановом кольце и имеет для стабилизации положения следящей сферы маятниковость. Поэтому следящая сфера вместе с торсионным подвесом также будет раскачиваться в такт качке вокруг оси, параллельной главной оси гиросферы. При качке на румбах N-S раскачивается только маятник ИГ, на румбах EW – только следящая сфера. При промежуточных румбах одновременно раскачиваются маятник ИГ и следящая сфера.
В результате наложения этих двух знакопеременных колебаний, происходящих во взаимно перпендикулярных плоскостях, появляется постоянная составляющая вредного момента вокруг вертикальной и горизонтальной осей гиросферы. Горизонтальные торсионы имеют жесткость во много раз больше, чем вертикальные, поэтому вертикальная составляющая моментов от горизонтальных торсионов по абсолютной величине значительно превосходят остальные вертикальные моменты. Она и образует постоянный вертикальный момент, вызывающий погрешность ГК на качке.
Погрешность ГК на качке называется четвертной погрешностью. Величина ее может достигать нескольких десятых градусов. Наиболее рациональным способом предупреждения четвертной погрешности является применение ИГ с сильно демпфированным маятником.
Погрешности ГКУ в режиме гироазимута
Основной погрешностью в режиме ГА является собственный дрейф гироскопа. Эту погрешность можно уменьшить до величины нестабильности скорости ухода гироскопа. Для этого достаточно ввести в схему управления постоянный сигнал, напряжение которого пропорционально постоянной составляющей скорости ухода гироскопа, и просуммировать его с сигналом датчика угла гироскопа в соответствующих масштабе и фазе, как и при вводе корректирующих сигналов. В результате этого к гироскопу относительно горизонтальной оси окажется приложенным момент, который скомпенсирует постоянную составляющую скорости ухода гироскопа.
При воздействии на гиросферу ускорений качки ГА имеет дополнительный систематический уход, который возникает из-за появления постоянной составляющей момента по горизонтальной оси гироскопа. Знакопеременные сигналы ИГ вызывают меняющийся в такт качке момент, накладываемый торсионами на гиросферу вокруг ее вертикальной оси. Благодаря одновременному раскачиванию следящей сферы в такт качке вокруг оси ее подвеса проекция знакопеременного момента дает постоянную составляющую на горизонтальную ось, которая и вызывает систематический уход ГА на качке.
Применение ИГ с большой постоянной времени и гидравлического демпфера на оси подвеса следящей сферы существенно уменьшается погрешность ГА на качке.
Влияние ускорений от маневрирования на нестабильность ухода ГА теоретически зависит от времени действия ускорений и мало по величине. Поэтому они не имеют существенного значения.

Смотрите также

До свидания братаны

Управление подводной лодкой при всплытии в надводное положение

Сопротивление движению подводной лодки