Подобно всякому одногироскопному компасу, нестабилизированному относительно его главной оси, рассматриваемый прибор подвержен влиянию качки. У него также возникает четвертная девиация, хотя механизм ее образования несколько иной, чем у обычного компаса.
Физическую природу возникновения четвертной девиации легко уяснить из рис. 3.2. Хотя гиросфера гирокомпаса и уравновешена, она образует вместе со следящей сферой маятниковую систему.
При качке эта система совершает колебания относительно точки подвеса. Нас интересует составляющая этих колебаний в плоскости Е — W. Учитывая весьма малый период собственных колебаний, можно считать, что эта маятниковая система следит за положением кажущейся вертикали, т. е. непрерывно устанавливается под углом
к истинной вертикали. Напомним, что на регулярной бортовой качке . На тот же угол поворачиваются оси прецессии. Одновременно меридиональные силы инерции воздействуют на индикатор горизонта. Если бы постоянная времени индикатора горизонта была равна нулю, снимаемый с него сигнал в точности соответствовал бы приложенному ускорению.
Поскольку на качке оси двигателей стабилизации рассогласуются с осями соответствующих торсионов вследствие колебаний чувствительного элемента в плоскости Е—W, это привело бы к появлению постоянной составляющей момента горизонтальной стабилизации относительно оси прецессии OZ.
В результате получается полная аналогия с обычным одногироскопным гирокомпасом, у которого постоянный вертикальный момент создает четвертную девиацию на качке.
В действительности у индикатора горизонта имеется существенная постоянная времени. Благодаря этому чувствительный элемент индикатора горизонта не успевает следить за меридиональным ускорением. Возникающие за счет небольших перемещений моменты малы и не приводят к образованию заметных девиаций.
Чтобы убедиться в этом, определим величину постоянной составляющей момента по оси OZ гирокомпаса.
Очевидно, , причем определяется из уравнения
(3.12)
Найдем частное решение последнего уравнения в виде
.
Подставляю правую часть полученного равенства в (3.12) и сравнивая члены с одинаковыми гармониками, получим:
где
Таким образом, момент равен
Постоянная часть момента , очевидно, будет
Приравнивая момент направляющему моменту, получим следующее выражение четвертной погрешности рассматриваемого гирокомпаса:
Как видно, величина четвертной девиации существенно зависит от постоянной времени индикатора горизонта.
Например, при сек множитель для возможных периодов качки лежит в пределах . Вследствие столь малых величин указанного множителя четвертная девиация ГК с КУ пренебрежимо мала.
Особенность рассматриваемого гирокомпаса заключается еще и в том, что карданов подвес ЧЭ не позволяет снимать отсчет курса в плоскости горизонта.
Величина соответствующей этому кардановой ошибки определяется известной формулой
,
где - компасный курс в горизонтальной плоскости;
- угол крена;
- угол дифферента.
Из этой формулы видно, что карданная ошибка достигает максимума на четвертных курсах. При регулярной бортовой качке с амплитудой 10° величина карданной ошибки не превышает .
Вопросы для самоконтроля
1. В чем заключается отличие гирокомпасов с НУ от ГК с КУ?
2. Какой элемент ГК с КУ является основным источником информации, позволяющий превратить свободный гироскоп в гирокомпас?
3. Виды погрешностей присуще ГК с КУ?