Ćwiczenie 9 ZASTOSOWANIE ŻYROSKOPÓW W NAWIGACJI

Transkrypt

1 9.1. Cel ćwiczenia Ćwiczenie 9 ZASTSWANIE ŻYRSKPÓW W NAWIGACJI Celem ćwiczenia jest pezentacja paktycznego wykozystania efektu żyoskopowego w lotniczych pzyządach nawigacyjnych Wpowadzenie Żyoskopy znajdują szeokie zastosowanie w technice. W ćwiczeniu niniejszym pzedstawiono wykozystanie ich w nawigacji lotniczej. Uządzenia żyoskopowe stosuje się w samolotach jako pzyządy samodzielne, na pzykład skętomiez, sztuczny hoyzont, żyoskopowy wskaźnik kusu lub wchodzące w skład innych badziej złożonych uządzeń jak busola żyomagnetyczna i pilot automatyczny. Żyoskopem nazywamy szybko obacające się ciało mateialne o kształcie były obotowej, któego jeden punkt (śodek masy) leżący na osi symetii jest unieuchomiony - można to uzyskać za pomocą tzw. zawieszenia Cadana pokazanego na ys (Inny sposób zamocowania zastosowany jest w modelu badanym w Ćwiczeniu 7.) a) b) Rys Schemat żyoskopu o tzech stopniach swobody: 1 - winik, 2 - amka wewnętzna, 3 - amka zewnętzna, 4 podstawa (obudowa), 5 oś Zasadniczym elementem w omawianym żyoskopie jest masywny, szybko obacający się winik (1), któego oś x (oś żyoskopowa) jest osadzona w dwóch łożyskach znajdujących się w amce (2) zwanej amką wewnętzną. Ramka ta może obacać się wokół osi y względem amki zewnętznej (3). Ta z kolei obaca się dookoła osi z (ys. 9.1-a oś pionowa (5) wychodząca z amki zewnętznej ma swobodę obotu w podstawie (4)). Jak widać na ysunku, punkt w któym pzecinają się wszystkie tzy wymienione osie pozostaje nieuchomy - jest on śodkiem uchu kulistego dla wiującego ciała. Auto ćwiczenia R. Ratajczyk, edakcja: K. Januszkiewicz, J.Gabski

2 Zastosowanie żyoskopów w nawigacji Wpowadzony w uch obotowy winik żyoskopu o tzech stopniach swobody chaakteyzuje się tym, że oś x zachowuje niezmienne położenie w pzestzeni. Ta cecha żyoskopu zyskała szeokie paktyczne zastosowanie w óżnego odzaju pzyządach i uządzeniach pzeznaczonych do utzymania zadanego kieunku na uchomych obiektach, na pzykład w nawigacji lotniczej, moskiej, itp. Pzy niskich obotach winika żyoskop nie wykazuje wyaźnie swoich własności. Ujawniają się one w pełni po osiągnięciu pzez winik wysokich szybkości, zędu kilkudziesięciu tysięcy obotów na minutę. W paktyce, z uwagi na nieidealne wyważenie winika i występujące w łożyskach opoy (siły tacia) z biegiem czasu oś żyoskopu będzie się odchylała od ustalonego położenia początkowego. Do napowadzania osi żyoskopu do piewotnego położenia służą specjalne mechanizmy koekcyjne. Dugą istotną cechą żyoskopu o tzech stopniach swobody jest - objaśnione poniżej - zjawisko pecesji. Jeżeli winik żyoskopu nie obaca się, wówczas moment sił zewnętznych pzyłożonych do jednej z amek (zewnętznej lub wewnętznej) powoduje obót tylko tej amki. Natomiast, gdy winik obaca się ze znaczną pędkością, wówczas taki sam jak popzednio moment pzyłożony do jednej amki, wywołuje obót dugiej z amek. Jeżeli w żyoskopie o tzech stopniach swobody pzedstawionym na ys.9.1-b, pzyłożymy paę sił (w płaszczyźnie pionowej) o momencie M y = P L, to żyoskop zacznie obacać się, ale nie wokół osi y, lecz wokół osi z. Po usunięciu pay sił pecesja natychmiast ustaje. Pędkość kątowa pecesji żyoskopu wynosi: My ω z =, (9.1) J ω gdzie: ω z - pędkość kątowa pecesji, M y - moment sił zewnętznych, J x - moment bezwładności winika żyoskopu względem osi x, ω x - pędkość kątowa winika żyoskopu. Dla uzyskania badzo małej pędkości kątowej pecesji żyoskopu należy pzede wszystkim dążyć do zwiększenia watości iloczynu J x ω x (kętu winika). W żyoskopach o dwóch stopniach swobody (w żyoskopie pokazanym na ys. 9.2-a oś pionowa (5) zablokowana w podstawie) paa sił zewnętznych P pzyłożona do osi winika wywołuje jej obót zgodnie z kieunkiem momentu pay sił. a) b) Rys Schemat żyoskopu o dwóch stopniach swobody bót osi winika x żyoskopu o dwóch stopniach swobody można wywołać także obacając podstawę żyoskopu z ys. 9.2-a (pzy zablokowanej osi (5) i w kieunku pokazanym na ysunku). Jest to ównoznaczne z pzyłożeniem pay sił F do amki (ys. 9.2-b). Pzy opisie zjawisk żyoskopowych często używane jest pojęcie: moment żyoskopowy (albo moment żyostatyczny). Jest to wielkość okeślająca zmianę wektoa kętu winika wywołaną wymuszonym obotem żyoskopu. x x 2

3 Ćwiczenie n 9 dk dk Jeśli ównanie opisujące uch winika żyoskopu ( = M ) pzedstawimy w postaci M = 0, dt dt to momentem żyoskopowym 1 będziemy nazywać wielkość: dk M ży = ω z J x ω x. (9.2) dt dk Wpowadzając takie oznaczenia ównanie = M możemy zapisać w fomie ównania ównowagi jako dt M + M = 0. (9.3) 9.3. mówienie zasad działania niektóych pzyządów nawigacji lotniczej Skętomiez Służy on do okeślania kieunków i szybkości kątowej skętu samolotu. W skętomiezu zastosowany jest żyoskop o dwóch stopniach swobody, pzy czym oś obotu amki (y na ys. 9.3-a) jest ównoległa do podłużnej osi samolotu. Wyobaźmy sobie, że w chwili początkowej mamy do czynienia tylko z uchem winika wokół osi x z pędkością kątową ω x, a amka uchoma, w któej ułożyskowana jest jego oś znajduje się w płaszczyźnie poziomej. W czasie lotu, gdy samolot wykonuje skęt wokół pionowej osi, skętomiez ównież obaca się wokół tej osi. Wekto pędkości kątowej winika żyoskopu ω x zaczyna się wówczas odchylać z płaszczyzny poziomej, na skutek wywołanej pędkości kątowej ω z, w kieunku wektoa w z. Powoduje to uch obotowy amki, któy z kolei pzez mechanizm dźwigniowy jest pzekazywany na wskazówkę pzyządu. a) b) Rys Skętomiez: 1 - wskazówka, 2 - amka skętomieza, 3 - spężyna, 4 - chyłomiez popzeczny Wychylenie wskazówki z położenia śodkowego (zeowego) sygnalizuje pilotowi o skęcie samolotu wokół osi pionowej, czyli odchylenie od zamiezonego kieunku lotu. Dla zapewnienia powotu wskazówki do zeowego położenia służy zamocowana do amki spężyna (3), któa spełnia w skętomiezu olę koektoa poównaj wzó (9.3). Pzykładowo, w czasie skętu samolotu w lewo wekto kętu K o waz z osią winika - odchyli się z płaszczyzny poziomej (ys. 9.3-a) do góy i dozna obotu wokół osi z. W wyniku obotu amki oaz widocznego na ysunku mechanizmu dźwigniowego wskazówka skętomieza wychyla się w lewo i wskazuje skęt samolotu w tę samą stonę (ys. 9.3-b). Pzy skęcie w pawo koniec wektoa kętu winika K o pzemieści się w dół. Wskazówka skętomieza odchyla się wówczas w pawo wskazując skęt samolotu w pawo. 1 Jest to pojęcie analogiczne do znanego pojęcia siły bezwładności ( B = mpc ), któe pozwala zapisać ównanie dynamiki ( m = P ) w fomie ównania ównowagi P + B = 0. p C ży 3

4 Zastosowanie żyoskopów w nawigacji Wychylenie wskazówki staje tym większe, im wyższa jest pędkość kątowa samolotu w skęcie. Należy dodać, że gdy pędkość kątowa jest znikoma, to na skętomiez działa tylko niewielki moment żyoskopowy, któy nie jest w stanie pzezwyciężyć momentu opoowego spężyny koekcyjnej. Paktycznie stwiedzono, że skętomiez nie eaguje na skęt samolotu, jeśli pzy pomieniu skętu 12 km jego pędkość nie pzekacza 800 km/h. znacza to, że pzyząd nie okeśla żadnych widocznych wskazań dla watości szybkości skętu mniejszej od 1 0 /s. Skętomiez nie eaguje na oboty samolotu wokół osi podłużnej i popzecznej. Chyłomiez popzeczny Należy dodatkowo wyjaśnić, jaką olę odgywa uka szklana z kulką wewnątz zwana chyłomiezem - umieszczona na czołowej ścianie skętomieza (jak i sztucznego hoyzontu). W nawigacji lotniczej spełnia ona badzo ważne zadanie. Ułatwia pilotowi popawne wykonywanie skętu, służy do kontoli pzemieszczania się samolotu w kieunku postopadłym do lotu (to znaczy ślizgu samolotu). Chyłomiez działa na zasadzie wykozystania własności wahadła fizycznego i jego zdolności wskazywania kieunku działania siły wypadkowej w czasie pzechylania i skętu samolotu Sztuczny hoyzont Pzyząd ten służy do okeślania położenia samolotu względem płaszczyzny zeczywistego hoyzontu, tzn. do okeślania pochylenia jak i pzechyłu samolotu. Pochyleniem nazywamy kąt między podłużną osią samolotu a płaszczyzną poziomą. Pzechyłem nazywamy kąt między popzeczną osią samolotu a linią hoyzontu (tj. płaszczyzną poziomą). Pzy dobej widoczności powiezchni ziemi pilot okeśla położenie samolotu według widocznej linii hoyzontu. W takich waunkach może on nawet bez użycia pzyządów okeślić położenie samolotu względem ziemi, tj. okeślić pzybliżoną watość pochylenia i pzechyłu samolotu. Sztuczny hoyzont jest jednym z pzyządów, któy umożliwia bieżącą kontolę: lotu poziomego pzy baku widoczność oaz okeśla watość kątów pochylenia i pzechyłu samolotu. Konstukcja jego jest opata na wykozystaniu własności żyoskopu o tzech stopniach swobody, któego główna oś obotu zachowuje niezmienne położenie w pzestzeni, niezależnie od położenia samolotu. W pzyządzie tym oś obotu winika żyoskopu x jest umieszczona pionowo. Po zamontowaniu sztucznego hoyzontu w samolocie oś obotu amki wewnętznej z jest ównoległa do podłużnej osi samolotu, a oś obotu amki zewnętznej y jest ównoległa do popzecznej osi samolotu, jak to widać na ys Rys Sztuczny hoyzont: 1 - sylwetka samolotu, 2 - linia hoyzontu, 3 - chyłomiez popzeczny, 4 pokętło egulacyjne Na czołowej ścianie pzyządu znajduje się sylwetka samolotu, któą pilot po uuchomieniu pzyządu ustawia tak, aby pokyła ona się z linią sztucznego hoyzontu, jak na ys W czasie lotu sylwetka ta, związana z obudową pzyządu (czyli z kadłubem samolotu) okeśla położenie lecącego samolotu względem linii sztucznego hoyzontu. Dzięki wymienionym popzednio własnościom żyoskopu o tzech stopniach swobody położenie linii sztucznego hoyzontu względem sylwetki samolotu odzwieciedla położenie linii hoyzontu (względem samolotu). Dla zapewnienia właściwych wskazań główna oś żyoskopu powinna zajmować w czasie lotu położenie pionowe (wynika to z konstukcji pzyządu). W locie poziomym (bez pochyleń) obydwie amki żyoskopu: wewnętzna i zewnętzna utzymują niezmienne położenie względem obudowy sztucznego hoyzontu, któa pokywa się wtedy z sylwetką samolotu pzyządu. 4

5 Ćwiczenie n 9 Pzy pochyleniach samolotu związana z żyoskopem linia sztucznego hoyzontu utzymuje niezmiennie swoje położenie poziome, pzemieszcza się jednak względem sylwetki samolotu - związanej z obudową sztucznego hoyzontu - w góę lub w dół. dstęp między linią sztucznego hoyzontu, a sylwetką samolotu wskazuje jego położenie względem linii hoyzontu. Na pzykład, w locie nukowym waz z samolotem pochyla się do pzodu obudowa sztucznego hoyzontu (waz z sylwetką samolotu), zaś związana z żyoskopem pozioma linia wyobażająca linię hoyzontu pozostaje pozioma - pod sylwetką samolotu. a) b) Rys Sztuczny hoyzont - wzajemne położenie linii hoyzontu (1) i sylwetki samolotu (2) podczas: a) lotu nukowego, b) pzechyłu samolotu Pzy pzechyłach samolotu działanie sztucznego hoyzontu jest nieco inne. ś obotu amki zewnętznej jest skieowana (jak podano wyżej) ównolegle do popzecznej osi samolotu. W związku z tym, podczas pzechyłu samolotu waz z nim pzechyla się obudowa sztucznego hoyzontu i oś obotu amki zewnętznej. W tym czasie amka wewnętzna utzymuje niezmienne położenie (oś winika jest pionowa), a zatem obaca się ona względem osłony pzyządu; dzięki temu obaca się ównież linia sztucznego hoyzontu, a to w konsekwencji wskazuje pzechył samolotu. Aby wskazania sztucznego hoyzontu nie były obaczone zbyt dużym błędem, stosuje się uządzenia koekcyjne. W omawianym pzypadku sztucznego hoyzontu zastosowano dwa mechanizmy koekcyjne, umożliwiające pawidłowe działanie pzyządu. Piewszy z nich zapewnia właściwe wskazania pzyządu nawet pzy pełnym obocie samolotu wokół osi podłużnej (oś y-y na ys.9.6), dugi natomiast utzymuje pionowe położenie osi winika żyoskopu. to skótowy opis działanie tych dwóch uządzeń koekcyjnych, któych ideowy schemat pokazuje ys Piewszy z systemów koekcji działa następująco. Załóżmy, że amka pomocnicza (4) byłaby nieuchomo związana z obudową pzyządu (lub jej w ogóle nie było). Wtedy pzy pzechyłach samolotu (obotach dookoła podłużnej osi samolotu, ównoległej do osi y-y) pas czaszy kulistej (7) - wyobażający sztuczny hoyzont - opałby się o łożyska osi z-z, uniemożliwiając pawidłowe wskazania pzyządu. Wobec tego amka pomocnicza musi obacać się (usuwać), umożliwiając w ten sposób obót pasa kulistego wokół osi y-y. Zealizowano to w ten sposób, że na osi y-y amki wewnętznej (2) umieszczono komutato dwusegmentowy (8) ze szczotkami związanymi z amką zewnętzną (3). Wówczas nawet badzo mały pzechył samolotu powoduje obót komutatoa względem szczotek. Pojawiający się w tym czasie na szczotkach sygnał elektyczny pzekazywany jest do silnika elektycznego (6). Powoduje on popzez pzekładnię zębatą (5) obót (usuwanie się) amki pomocniczej (4), umożliwiający nieoganiczony obót pasa kulistego. bót amki pomocniczej zmienia z kolei położenie komutatoa względem szczotek i tym samym znika sygnał uuchamiający silnik elektyczny (6). mówiona wyżej koekcja spełnia olę pomocniczą, a jej chaakte zależy od konstukcji pzyządu. 5

6 Zastosowanie żyoskopów w nawigacji Rys Schemat ideowy sztucznego hoyzontu systemy koekcji 1 - winik żyoskopu 2 - amka wewnętzna 3 - amka zewnętzna 4 - amka pomocnicza 5 - pzekładnia zębata 6 - silnik ustawiania amki pomocniczej 7 - pas czaszy kulistej z linią sztucznego hoyzontu 8 - komutato ze szczotkami ustawiania amki pomocniczej 9 - komutato ze szczotkami dla wychyleń w płaszczyźnie xz 10 - silnik momentowy dla koekcji wychyleń w płaszczyźnie xz 11 - komutato ze szczotkami dla koekcji wychyleń w płaszczyźnie xy 12 - silnik momentowy dla wychyleń w płaszczyźnie xy 13 - obudowa pzyządu (związana z kadłubem samolotu). Dugi system koekcji jest konieczny dla utzymania pionowego położenia osi żyoskopu, bowiem wskutek istniejących opoów łożysk następuje z biegiem czasu odchylenie się osi winika żyoskopu od położenia początkowego (ustalonego). Załóżmy, że oś żyoskopu x-x wychyliła się w płaszczyźnie xz od pionu, a pozostałe amki nie zmieniły w tym czasie swojego położenia. Wówczas komutato dwusegmentowy (9) osadzony na osi y-y obaca się względem szczotek, połączonych z amką zewnętzną (3). Sygnał elektyczny pojawiający się na szczotkach na skutek obotu komutatoa pzekazywany zostaje następnie do silnika koekcyjnego (10), któego stojan związany jest z amką pomocniczą (4), a winik z osią obotu z-z amki zewnętznej (3). Moment obotowy M o odpowiednim zwocie wywołany pzez silnik (10) działa na amkę (3) i zgodnie z zasadą akcji i eakcji ównież na amkę pomocniczą (4). Ramka ta nie może zmienić swego położenia względem pzyządu, natomiast pod wpływem momentu M amka zewnętzna (3) ma tendencje do obotu względem osi z-z. Pojawiający się wówczas efekt żyoskopowy powoduje, że amka wewnętzna (2) obaca się wokół osi y-y, a to z kolei umożliwia obót osi żyoskopu x-x do chwili zajęcie właściwego położenia (pionowego). Po osiągnięciu pzez oś winika wspomnianej pozycji komutato zajmuje położenie neutalne wobec szczotek i tym samym znika sygnał elektyczny pzekazywany do silnika momentowego. Analogicznie pzebiega koekcja pzy wychyleniu się osi winika z położenia pionowego w płaszczyźnie xy. Sygnał elektyczny ze szczotek komutatoa (11) pzekazywany jest do silnika koekcyjnego (12), któy z kolei wywiea moment na amkę wewnętzną. Dalszy pzebieg koekcji osi winika w płaszczyźnie xy jest podobny do tego w płaszczyźnie xz. Zastosowane w omawianych uządzeniach koekcyjnych silniki mogą pacować pzy poślizgu 100% (moment silnika jest tak mały, że nie wywołuje zauważalnego obotu) i z tego względu noszą one nazwę silników momentowych. Dodać należy jeszcze, że oba silniki koekcyjne mogą działać jednocześnie, niezależnie od siebie. Na zakończenie omawiania uządzeń koekcyjnych tzeba wspomnieć jeszcze o tzw. zgubnej koekcji. Aby ułatwić pacę silników koekcyjnych i skócić czas koekcji, do amek wewnętznej i zewnętznej podwiesza się ciężaki, któe ustawiają zgubnie oś winika w położenie zbliżone do pionowego, nawet pzy niepacującym uządzeniu. 6

7 Elektyczny żyoskopowy wskaźnik kusu Ćwiczenie n 9 Służy on do dodatkowej kontoli utzymywania w czasie lotu zaplanowanego kieunku lotu (kusu). Pzed statem samolotu, w celu zealizowania zaplanowanego lotu pilot ustawia pieścień kusu (skalę obotową na kesce kusowej) w odpowiednie położenie wg busoli magnetycznej, a następnie ealizuje ustalony kieunek lotu. Konstukcja pzyządu opata jest na żyoskopie o tzech stopniach swobody, jak pokazuje to ys Rys Elektyczny żyoskopowy wskaźnik kusu: 1 pieścień kusu, 2 silniczek koekcji, 3 komutato, 4 pokętło ustawiania pieścienia kusu Ze względu na bak możliwości technicznych całkowitego wyważenia winika żyoskopu oaz na występujące siły tacia w łożyskach, oś winika żyoskopu w czasie lotu będzie stale odchylała się (z płaszczyzny poziomej) od ustalonego położenia. W celu napowadzania jej do piewotnego położenia zamontowany jest w gónej części amki zewnętznej silniczek koekcyjny oaz komutato osadzony na osi amki wewnętznej. Silniczek ten ma za zadanie ciągłe napowadzanie osi winika w takie położenie, aby zawsze była ona postopadła do osi obotu amki zewnętznej. Realizuje się to w następujący sposób. Z chwilą, gdy oś winika x odchyli się ze swego położenia poziomego na pzykład w dół, wówczas popzez styki komutatoa podawane jest napięcie do uzwojenia winika silniczka koekcji. Winik silniczka ma wtedy tendencję do obotu i usiłuje obócić amkę zewnętzną. Można sobie wyobazić, że silnik ten wywołuje pewien (niewielki) moment sił zewnętznych, któy chce obócić amkę zewnętzną. Wówczas pojawia się zjawisko pecesji i oś winika żyoskopu obaca się w kieunku postopadłym do zamiezonego kieunku obotu amki zewnętznej. Po osiągnięciu pzez oś winika położenia poziomego (jest ona wówczas postopadła do osi amki zewnętznej) znika napięcie na stykach winika silniczka koekcyjnego i tym samym pzestaje on działać Busola żyomagnetyczna keśla ona i utzymuje kus magnetyczny. Służy także do okeślania kątów skętu samolotu wokół osi pionowej. Konstukcja busoli jest skomplikowana ze względu na dużą liczbę współpacujących elementów. Wyóżnia się dwa zespoły mające decydujący wpływ na jej pacę: nadajnik magnetyczny - busola magnetyczna, żyoagegat, składający się z żyoskopu o tzech stopniach swobody i elektycznego (potencjometycznego) układu pzekazywania. 7

8 Zastosowanie żyoskopów w nawigacji Rys Busola żyomagnetyczna: 1 - nadajnik magnetyczny - busola magnetyczna, 2 - żyoagegat, 3 - wskaźnik kusu Nadajnik magnetyczny - busola magnetyczna keśla ona, a następnie utzymuje kus magnetyczny samolotu dzięki własnościom ustawiania się igły magnetycznej w kieunku południka magnetycznego danego miejsca. Zawieszeniu Cadana zapewnia poziome położenie obudowy igły magnetycznej (óży). Zewnętzny pieścień Cadana jest podwieszony na spężynach, służących do amotyzacji wstząsów powstałych pzy lądowaniu samolotu i jego wibacji. Czas uspokojenia igły (óży) wynosi około 20 sekund, a dopuszczalne pochylenie obudowy nadajnika do 17 stopni w każdą stonę. Pzed większymi wychyleniami igły chonią ją zdezaki gumowe. Na pokywie obudowy busoli są umieszczone cztey magnesy stałe kompensacyjne. Nadajnik magnetyczny ma m.in. następujące wady: dużą bezwładność igły, błędy wynikające z wychylenia igły z położenia poziomego w czasie skętów i ewolucji samolotu, bak wskazań igły pzy obocie samolotu wokół osi poziomej, ważliwość na części feomagnetyczne, ospzęt elektyczny oaz na zewnętzne pola magnetyczne (anomalie magnetyczne). W celu wyeliminowania lub oganiczenia do minimum powyższych wad zastosowano żyoagegat waz ze wskaźnikami kusu. Pozwoliło to między innymi na umieszczenie nadajnika daleko od części feomagnetycznych i ospzętu elektycznego (tj. własnego pola magnetycznego). Umieszcza się go zazwyczaj w tylnej części samolotu. Za pomocą pzewodów elektycznych nadajnik magnetyczny (posiadający pieścień potencjometyczny) jest połączony popzez wzmacniacz i silniczek uzgodnienia ze szczotkami potencjometu żyoagegatu. Żyoagegat Służy on do podawania względnej watości wskazań nadajnika magnetycznego i dokładnego okeślania kąta skętu samolotu wokół osi pionowej (popzez wskaźniki kusu). Wskaźniki są umieszczone na desce ozdzielczej w kabinie pilota. Żyoagegat składa się z żyoskopu o tzech stopniach swobody, pieścieniowego potencjometu osadzonego na osi amki zewnętznej żyoskopu i silniczka uzgodnienia (koekcji). Pzedstawiamy teaz współdziałanie żyoagegatu z nadajnikiem magnetycznym (busolą) w czasie lotu samolotu. Jeśli istnieje zgodność wskazań kieunku lotu samolotu pzez nadajnik magnetyczny i żyoagegat, wówczas do silniczka uzgodnienia nie jest podawane napięcie. W momencie pojawienia się óżnicy (nawet badzo nieznacznej) między kieunkiem lotu wskazanym pzez nadajnik magnetyczny (busolę) i kieunkiem wskazanym pzez żyoagegat, wtedy na wejściu wzmacniacza jest podawane napięcie z potencjometów żyoagegatu i nadajnika magnetycznego. Napięcie to, po jego wzmocnieniu, uuchamia silniczek uzgodnienia (koekcji), któy popzez pzekładnię zębatą obaca szczotki potencjometu w żyoagegacie tak, aby napięcie na wejściu wzmacniacza było ówne zeu. znacza to, że kieunek lotu wskazywany pzez żyoagegat i nadajnik magnetyczny jest taki sam. Koekcja ta będzie się zawsze powtazała, gdy tylko kieunek lotu wskazywany pzez nadajnik magnetyczny będzie óżny od wskazywanego pzez żyoagegat. 8

9 Ćwiczenie n 9 Pzycisk uzgodnienia Pędkość uzgodnienia żyoagegatu z nadajnikiem wynosi około /min, więc na pzykład po wykonaniu figu wyższego pilotażu, kiedy układ może być nieuzgodniony nawet o kąt uzgodnienie nastąpiłoby wówczas dopieo po ponad 60 minutach od wykonania ewolucji. W celu zwiększenia szybkości uzgodnienia wskaźników kusu (steowanych żyoagegatem) ze wskazaniami nadajnika magnetycznego używany jest pzycisk uzgodnienia. Wciśnięcie go powoduj zmianę pzełożenia pzekładni zębatej silniczka uzgodnienia, dzięki czemu poces uzgodnienie odbywa się z pędkością 20 0 /s. Wskaźnik kusu Służy do wskazywania kieunku lotu (kusu) i kątów skętu samolotu wokół osi pionowej. Wskazówka pzyządu w postaci taczy, na któej jest naysowana sylwetka samolotu i linia kusu jest steowana pzez żyoagegat. Pzetwonica Pzekształca pąd stały na pzemienny tójfazowy. W pzyządach żyoskopowych są stosowane silniki o wysokich obotach (zędu kilkudziesięciu tysięcy obotów na minutę) i dużym momencie bezwładności winika. Są to silniki asynchoniczne klatkowe z zewnętznym winikiem, zasilane pądem pzemiennym tójfazowym o podwyższonej częstości. Zainstalowane w stoisku pzetwonice pzekształcają pąd stały o napięciu 24 V na pzemienny tójfazowy o napięciu 36 V i częstości, około 400 Hz Pzebieg ćwiczenia Kolejno włączyć: zasilanie postownika ys.9.9 włącznik (1), zasilanie pzetwonicy dla wybanej gupy pzyządów: skętomiez, sztuczny hoyzont i elektyczny żyoskopowy wskaźnik kusu - ys.9.9 włącznik (2). Rys Widok stoiska ozmieszczenie włączników i pzyządów: 1 włącznik postownika, 2 i 3 włączniki pzetwonic, 4 pzycisk szybkiego uzgodnienia, 5 skętomiez, 6 sztuczny hoyzont, 7 elektyczny żyoskopowy wskaźnik kusu, 8 wózek, 9 busola magnetyczna, 10 żyoagegat, 11 wskaźnik kusu Uwaga! Nie wolno włączać obu pzetwonic jednocześnie ze względu na zbyt duże obciążenie postownika. Po upływie około dwóch minut od włączenia pzetwonicy należy pzystąpić do wykonywania opisanych poniżej czynności. 9

10 Zastosowanie żyoskopów w nawigacji Skętomiez 1. Wykonywać skętomiezem - nie unosząc go z siedziska - uchy posuwiste (lot poziomy samolotu). Podczas pouszania pzyządem należy obsewować jego wskazówkę oaz chyłomiez. Ponowić obsewacje wskazówki i chyłomieza, ale dokonując obotów skętomieza (pzechylanie samolotu). 2. Unieść skętomiez i obacać nim wokół poziomej osi popzecznej (pochylanie samolotu), zwacając uwagę na to, co popzednio. 3. Tzymając pzyząd w dłoni obacać nim delikatnie wokół osi pionowej w jedną i dugą stonę (skęt samolotu), co pewien czas wstzymując uch i zmieniając jego szybkość. bsewować wskazówkę oaz chyłomiez, jak ównież amkę wewnętzną żyoskopu. Należy także zwócić uwagę na spężynę zamontowaną w pzyządzie, a szczególnie na jej olę koektoa. 4. dłożyć skętomiez na miejsce Sztuczny hoyzont 1. Wykonywać pzyządem - nie unosząc go z siedziska - uchy posuwiste (lot poziomy samolotu). bsewować w tym czasie: linię sztucznego hoyzontu, uchy amek, włączenie się głównego silniczka koekcyjnego (popzez pzekładnię zębatą) oaz silniczków koekcyjnych amek, zwócić uwagę na olę ciężaka pzymocowanego do amki zewnętznej. 2. Wykonywać uchy obotowe (pzechylanie samolotu) i ponowić obsewacje tych samych elementów. 3. Unieść pzyząd i wykonywać nim łagodne oboty w obie stony - wokół jego osi popzecznej (pochylanie samolotu), zwacając uwagę na to, co popzednio. 4. Tzymając pzyząd w dłoni poziomo obacać nim wokół osi pionowej w jedną i dugą stonę (skęcanie samolotu). 5. dstawić pzyząd na miejsce Elektyczny żyoskopowy wskaźnik kusu 1. Wcisnąć pokętło i obacając nim ustawić pieścień kusowy na zadany kus. 2. Unieść pzyząd i wykonywać nim łagodne uchy. bsewować zachowanie się pieścienia kusu w takcie pouszania pzyządu. dstawić pzyząd na miejsce i poównać jego wskazanie z ustawieniem początkowym. 3. Wykonać następnie szybkie uchy pzyządem i ponowić czynności wymienione popzednio. Po zakończeniu tej części ćwiczenia należy: wyłączyć zasilanie pzetwonicy dla badanych wcześniej pzyządów ys. 9.9 włącznik (2), włącznikiem (3) uuchomić pzetwonicę dla busoli żyomagnetycznej, po upływie około dwóch minut od jej włączenia można pzystąpić do badania busoli żyomagnetycznej. 10

11 Ćwiczenie n Busola żyomagnetyczna 1. Wykonywać wózkiem uchy postępowe (np. pzemieszczać go wzdłuż kawędzi stołu) i obsewować wskaźniki kusu. 2. bacać łagodnie wózkiem, a następnie w taki sam sposób wykonywać nim dowolne uchy i obsewować wskaźniki kusu. Poównać ich wskazania z tym, co pokazuje busola magnetyczna. 3. Wcisnąć na kilka sekund pzycisk szybkiego uzgodnienia - ys. 9.9 pzycisk (4) i zanotować kus pokazywany pzez wskaźniki. Zdjąć żyoagegat z wózka i wykonać nim łagodnie w powietzu dowolne uchy, a następnie postawić go na stole obok nieuchomego wózka. Zanotować to, co pokazują wskaźniki kusu. Po około 5 minutach odczytać ponownie wskazywany kus. Powinien on powoli zbliżać się do watości piewotnej, gdyż busola magnetyczna pozostawała cały czas w spoczynku. Powtózyć uchy żyoagegatem i po jego odstawieniu użyć pzycisk szybkiego uzgodnienia. Zwócić uwagę na czas twania tym azem pocesu uzgodnienia kusu. 4. Zdjąć żyoagegat z wózka i postawić go w pobliżu kawędzi stołu. Pzycisnąć na kilka chwil pzycisk szybkiego uzgadniania i zanotować kus wskazywany pzez wskaźnik kusu. bócić wózek około 60 0 (uważać na pzewody). bsewować pzez pewien czas wskaźniki kusu; ich wskazania będą dążyły do tego, co widać na skali busoli magnetycznej. Powtózyć to samo, co popzednio, ale z użyciem pzycisku szybkiego uzgodnienia. 5. Wyłączyć zasilanie pzetwonicy i obsewować wnętze żyoagegatu. Silnik żyoskopu wytacając oboty zmienia położenie osi winika, z poziomego (w czasie pacy żyoagegatu) do pawie pionowego - pzy nieuchomym winiku. Zjawisko to jest wynikiem celowego niewyważenia amki wewnętznej (obudowy silniczka). Należy zwócić uwagę na kieunek działania momentu zewnętznego i kieunek pędkości pecesji amki zewnętznej. 6. Po wyłączeniu żyoagegatu odnaleźć dysze na bocznej powiezchni obudowy silnika. Wyloty dyszy usytuowane są w płaszczyźnie postopadłej do osi obotu winika żyoskopu i pzechodzącej pzez oś obotu amki wewnętznej żyoskopu, jaką jest obudowa silnika. Dyszami wypływa część powietza z wentylatoa winika. Uzyskany w ten sposób moment od sił eakcji odpowiada zewnętznej paze sił pzyłożonej do obudowy silnika, czyli do amki wewnętznej. Ta paa sił nie może wywołać bezpośednio obotu amki wewnętznej, gdyż działa ona w płaszczyźnie pzechodzącej pzez oś obotu tejże amki. Istnienie jej powoduje jednak obót amki zewnętznej, nadając jej wymuszoną pędkość kątową pecesji wokół osi pionowej. Wynikiem tego jest pecesja amki wewnętznej (wokół osi poziomej), ustawiająca oś własną winika żyoskopu w położeniu poziomym (docelowym). Należy zauważyć, że moment pay sił eakcji (stumienia powietza) względem osi pionowej zanika z chwilą zajęcia pzez oś winika żyoskopu poziomej pozycji. Celem zaobsewowania omówionego wyżej zjawiska należy włączyć zasilanie pzetwonicy na około 2 sekundy. peację tę można powtózyć kilka azy, co ułatwi zanotowanie kieunku pecesji amki zewnętznej oaz amki wewnętznej w chwili uuchamiania silnika. 11