Авиация Второй мировой
На главнуюПоиск на сайтеEnglish
 
Приборы на самолете Оборудование Оглавление

§ 55. Гиромагнитный компас ГМК-2

Назначение. Гиромагнитный компас предназначен для определения и выдерживания курса при слепом полете и для выполнения разворотов при перемене курса.

На лицевой стороне прибора под стеклом имеется прямоугольный вырез, в котором видна вертикальная картушка (шкала) для отсчета курса (фиг. 330). Картушка снабжена делениями от 0 до 360°, нанесенными через 5°, и оцифровкой через 30°; цифры соответствуют десяткам градусов, например, цифра 3 соответствует 30°, цифра 27 соответствует 270° и т. д. Отсчет курса производится против вертикальной курсовой черты, натянутой по средине прямоугольного выреза.

ГМК-2 является важным прибором для слепого полета, так как показания его безинерционны и не имеют запаздывания при отклонениях самолета от прямой 1. Это значит, что при движении самолета вокруг вертикальней оси ГМК-2 мгновенно реагирует на появившийся угол и не имеет колебаний при наличии ускорений, сопровождающих полет.

1 - Некоторое запаздывание имеется только при перемене курса (вследствие изменения девиации).

Фиг. 330. Гиромагнитный компас ГМК-2.

   Принцип действия. Действие гиромагнитного компаса основано на использовании свойств гироскопа с тремя степенями свободы, ось которого корректируется по направлению магнитного меридиана.

Расположение гироскопа на самолете таково, что его внешняя ось WW вертикальна и параллельна вертикальной оси самолета; ось вращения ротора UU горизонтальна и расположена в направлении север—юг: ось гироскопа VV направлена с запада на восток.

Коррекция гироскопа осуществляется одновременно в двух направлениях: во-первых, главная ось гироскопа удерживается в плоскости магнитного меридиана при помощи магнитной стрелки, реагирующей на повороты гироскопа вокруг его оси WW; во-вторых, главная ось гироскопа удерживается в горизонтальной плоскости при помощи маятниковой коррекции, реагирующей на поворот гироскопа вокруг его оси VV.

Таким образом независимо от положения самолета главная ось гироскопа UU всегда направлена по линии пересечения плоскости горизонта и плоскости магнитного меридиана. Отсчитывая угол между осью гироскопа UU и плоскостью симметрии самолета, получаем магнитный курс самолета. Для создания направляющей силы используется, как и в авиагоризонте, сила реакции струи воздуха.

Рассмотрим сначала работу коррекции, удерживающей ось гироскопа в плоскости магнитного меридиана, на фиг. 331.

Фиг. 331. Принципиальная схема гиромагнитного компаса ГМК-2:

1—кожух ротора, 2—ротор. 3—магниты, 4—эксцентрики, 5—сопла, 6—разгонное сопло, 7 — приемные сопла, 8— мембрана, 9—ось мембраны, 10-заслонка, 11— реактивные отверстия, 12—канал, 13, 14—герметичные камеры, 15—воздушная камера.

Чувствительным элементом этой коррекции является магнитная система, состоящая из двух параллельных магнитов 3, укрепленных на вертикальной оси. В отличие от маятниковой коррекции магнитная система не может непосредственно перерезать реактивную воздушную струю, так как момент магнитной стрелки весьма мал. Поэтому коррекция в гиромагнитном компасе предварительно усилена специальным устройством.

Вся коррекционная система помещается на внутренней рамке карданного подвеса, выполненной в виде герметичного кожуха 1, внутри которого помещается ротор 2. Магнитная система 3 свободно вращается на вертикальной оси и несет на себе эксцентрик 4, под которым находятся два воздушных сопла 5, выходящих из кожуха 1. Линия, соединяющая центры сопел, параллельна оси ротора.

Когда магниты параллельны оси ротора, заслонка перекрывает сопла поровну. Ротор приводится в быстрое вращение (10 000—12 000 об/мин.) воздушной струей, вытекающей из сопла 6. Небольшая часть воздуха направляется из кожуха 1 в два вертикальных сопла 5 и вытекает из них мимо эксцентрика 4 двумя слабыми воздушными струями. Действие этих струй на эксцентрик весьма незначительно и не нарушает равновесия магнитной системы, поэтому систему можно считать свободной. Сила воздушных струй, выходящих из сопел 5, одинакова в том случае, если магниты параллельны оси ротора, по соотношение сил изменяется при малейшем повороте эксцентрика.

В том случае когда ось ротора направлена не по магнитному меридиану, одно из сопел будет открыто больше другого и из него будет выходить более сильная струя воздуха.

Сами по себе эти струи малы и их реакция не может оказать требуемого воздействия на гироскоп. Для преобразования их в направляющую силу служит пневматическое реле, усиливающее разность давлений струй воздуха, выходящих из сопел 5.

Для этой цели над соплами 5 размещены два встречных приемных сопла 7, соединенных трубками с герметичными камерами 13 и 14. Камеры разделены резиновой мембраной 8, центр которой может поступательно перемещаться вместе с осью 9 и заслонкой 10. Приемные сопла 7 воспринимают давление струй воздуха, выходящих из кожуха 1. Если одна струя сильнее, то под влиянием создавшейся разности давлений мембрана 8 передвинется в ту или другую сторону. Основная масса воздуха из кожуха 1 устремляется по каналу 12 в воздушную камеру 15, из которой вытекает двумя сильными струями вверх и вниз через два щелевидных отверстия 11.

Над этими отверстиями проходит заслонка 10 и перекрывает их пополам в том случае, если мембрана 8 находится в среднем положении. Если мембрана прогнулась вправо, то заслонка закрывает верхнее отверстие и открывает нижнее; при прогибе мембраны влево открывается верхнее отверстие и закрывается нижнее.

Итак, при отклонении северного конца оси гироскопа к востоку давление в камере 14 будет больше, чем в камере 13, мембрана 8 передвинет заслонку 10 влево, нижнее отверстие 11 закроется, а верхнее откроется. Струя воздуха, выходящая из верхнего отверстия 11, создает реактивную силу, направленную вниз, и прецессия гироскопа будет направлена к магнитному меридиану (фиг. 332, экспликация см. фиг. 331).

Фиг. 332. Действие коррекции, приводящей ось гироскопа в плоскость магнитного меридиана.

Как только ось гироскопа совпадет с плоскостью меридиана, магниты будут параллельны оси ротора, и давления в приемных соплах, а также в камерах 13 и 14 будут одинаковы, так как эксцентрик перекроет отверстия поровну. В этом случае мембрана 8 и заслонка 10 займут среднее положение, и прецессия гироскопа прекратится, так как реакции воздушных струй будут взаимно уравновешиваться.

Над этими отверстиями проходит заслонка 10 и перекрывает их пополам в том случае, если мембрана 8 находится в среднем положении. Если мембрана прогнулась вправо, то заслонка закрывает верхнее отверстие и открывает нижнее; при прогибе мембраны влево открывается верхнее отверстие и закрывается нижнее.

Если северный конец оси гироскопа отклонится на запад, то весь механизм коррекции сработает в обратную сторону, и прецессия гироскопа будет снова возвращать его ось в плоскость магнитного меридиана.

При возникновении горизонтальных ускорений гироскоп будет сохранять с достаточной точностью направление по магнитному меридиану, несмотря на значительные колебания магнитной стрелки вправо и влево относительно магнитного меридиана. Это объясняется тем, что скорость прецессии гироскопа весьма мала — в среднем 0,2° в секунду; период же качания магнитной стрелки можно принять равным 2 сек.; независимо от амплитуды колебаний стрелки за время одного периода гироскоп отклонится всего на +0,2°.

При виражах центробежные силы могут значительно отклонить магнитную стрелку в сторону от магнитного меридиана, что вызовет прецессию гироскопа вокруг вертикальной оси-Величина ошибки после виража зависит от первоначального курса и угла разворота и может достигать Зч-4°. Время возвращения гироскопа к меридиану после выхода самолета на новый курс равно примерно длительности виража.

Гиромагнитный компас тем точнее, чем меньше трение в подшипниках карданного подвеса и чем точнее отбалансирован гироскоп.

Точность работы прибора увеличивается с увеличением кинетического момента гироскопа вследствие уменьшения скорости прецессии (уменьшается ошибка на вираже). Повышение чувствительности системы коррекции также способствует увеличению точности работы гирокомпаса.

При определении курса ось вращения гироскопа может иметь наклон относительно плоскости горизонта, но для повышения точности показаний прибора обязательно горизонтальное положение оси гироскопа. Это вызвано тем, что трение в оси магнитной системы имеет минимальное значение при вертикальном положении оси вращения магнитов. Необходимость в расположении оси гироскопа по горизонту вызывается также тем, что под влиянием трения в подшипниках и несбалансированности гироскоп может постепенно наклониться на такой угол, при котором прибор не может работать. Рассмотрим работу коррекции, удерживающей ось гироскопа в плоскости горизонта.

Горизонтальное направление оси гироскопа поддерживается маятниковой коррекцией, аналогичной по принципу действия коррекции авиагоризонта (фиг. 333).

Воздушная камера коррекции имеет, кроме двух вертикальных щелей, две горизонтальные, из которых выходят две струи: одна на запад, другая на восток. Маятник подвешен на горизонтальной оси вместе с двумя заслонками, имеющими горизонтальные срезы. При наклонах оси гироскопа относительно горизонта одна заслонка открывает отверстие, другая закрывает противоположное отверстие, вследствие чего появляется направляющая сила, под воздействием которой ось гироскопа возвращается в горизонтальное положение.

   Работа ГМК-2. Для уяснения работы гиромагнитного компаса ГМК-2 проследим путь воздуха через прибор (см. фиг. 331).

Для нормальной работы гиромагнитного компаса необходимо, чтобы через него проходило 40—60 л воздуха в минуту. Для этого перепад давлений должен быть не менее 80 мм рт. ст.; большой перепад (свыше 100 мм рт. ст.) нежелателен, так как ротор приобретает слишком высокие обороты, что ускоряет износ его подшипников.

Под влиянием перепада давлений наружный воздух устремляется внутрь прибора через фильтр. Пройдя ряд отверстий вокруг подшипника, воздух проходит в подвижную часть прибора через пять отверстий в нижней оси рамки гироскопа. Для предотвращения больших утечек в нижнем фланце посажено уплотняющее кольцо так же, как в авиагоризонте.

Далее воздух проходит по каналу рамки и попадает в кожух ротора через пять отверстий в боковой оси; здесь также установлено уплотняющее кольцо. В кожухе ротора имеется воздушное сопло, через которое воздух попадает ь кожух и приводит ротор в быстрое вращение.

Из кожуха ротора часть воздуха проходит в корпус прибора через два малых сопла магнитного узла. Эти сопла создают разность давлений при перекрытии их эксцентриком.

Остальной воздух из кожуха ротора протекает через канал в камеру реле, откуда поступает в корпус прибора через два реактивных отверстия магнитной коррекции и два отверстия маятниковой коррекции. Весь воздух, проходящий в корпус прибора, попадает затем по трубопроводу в помпу или в трубку Вентури или же выбрасывается наружу, в зависимости от способа питания прибора.

Так же, как и авиагоризонт, прибор ГМК-2 должен иметь по возможности малые сопротивления для прохода воздуха в каналах, переходах и трубопроводах. Для этой цели необходимо иметь трубопровод достаточного сечения и небольшой длины и следить за состоянием фильтра.

Дата публикации на сайте: 28.11.2012

      Обсудить на форуме


©AirPages
2003-