Жироскопи навигация устройство, основният елемент от които е бързо въртящ се ротор, монтиран така, че неговата ос на въртене може да се върти. Три степени на свобода (възможно въртене ос) ротора жироскоп се предвидени две рамки кардан. Ако такова устройство не бъде разгледано от външно смущение, тогава собствената ос на въртене на ротора поддържа постоянна ориентация в пространството. Ако тя действа върху външната момента сила, с тенденция да се върти около собствената си ос на въртене, то започва да се върти не около посоката на момента около оста и перпендикулярно на нея (прецесия).
Фиг. 1. Гироскопи с три степени на свобода (два кардана рамки), кинематична схема. Iy - собствена ос на въртене на ротора, по протежение на която е насочена кинетичен момент; I0 - референтния посоката на въртящия момент; J - ъгъл отклонение вътрешната кардан рамка; WJ - ъглова скорост на суспензията вътрешната рамка (прецесия); MQ - по време на смущаващ външната сила; WQ - ъглова скорост на външната рамка на суспензията (нутация).
В добре базирана (астатична) и бързо се върти монтиран жироскоп на лагери на високо незначително триене момент на външните сили е практически отсъства, докато жироскоп запазва почти непроменена ориентация в пространството. Следователно, може да се посочи ъгъла на завъртане на основата, върху която е фиксирана. Това е начина, френският физик Жан Фуко (1819-1868) за първи път демонстрира земната ротация. Ако оста на въртене на жироскопа за ограничаване на пролетта, когато съответните го зададете, да речем, на въздухоплавателно средство, за извършване на обратен завой, на жироскоп се деформира пролетта, докато не бъде базирана на момента на външната сила. В този случай, на силата на компресия или разширяване на пролетта е пропорционална на ъгловата скорост на самолета. Това е принципът на работа на своя самолет сигнал и много други жироскопите инструменти. Тъй като носещата триенето е много малък, за да се поддържа въртенето на ротора жироскопичен не се изисква много енергия. За това забиване въртене и да се поддържа въртене обикновено достатъчно ниска мощност електродвигател или сгъстен въздух.
Primenenie.Giroskop често се използва като сензор елемент сочи жироскопите устройства и как сензор въртене ъгъл или ъгловата скорост на устройства за автоматично управление. В някои случаи, като например gyrostabilizer, жироскопи се използват като генератори момент на сила или енергия.
Вижте. Също маховик. Основни приложения жироскопи - корабоплаване, въздухоплаване и космонавтика (виж инерционни навигационни.). Почти всеки мореплавателни съдове е оборудван с дълго пътуване жирокомпас за контрол на ръчно или автоматично кораб, някои оборудвани gyrostabilizer. Системите за управление на огъня, военноморски артилерийски много повече жироскопи, осигуряване на стабилна референтна рамка или измерване на ъглова скорост. Без жироскоп не може да се контролира автоматично торпеда. Самолети и хеликоптери, оборудвани с жироскопите устройства, които осигуряват надеждна информация за системите за стабилизиране и навигация. Такива устройства включват изкуствен хоризонт, gyrovertical, жироскопичен указател руло и завой. Гироскопи могат да бъдат както посочващи устройства, сензори и автопилот. Много самолети са предвидени gyrostabilised магнитни компаси и друго оборудване - навигационни визьори, камера с жироскоп, жироскоп секстант. В военни авиационни жироскопи се използват също в забележителности от въздуха на стрелец и бомбардировките. Жироскопи различни функции (навигация, електрически) предлагат в различни размери в зависимост от условията на работа и необходимата точност. жироскопични устройства ротор с диаметър 4-20 см, с по-малка стойност се отнася до космически устройства. Диаметрите на жиростабилизатори на ротори корабни измерени метра.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
А жироскопичен ефект се създава същия центробежната сила, която действа върху въртележка върти, например върху маса. На опорната точка на таблицата има въртележка сила и момент, под действието на което оста на въртене въртележка отклонява от вертикалата и центробежната сила на въртящата се маса, предотвратяване на промяна в ориентацията на равнината на въртене, и причинява въртележка върти около вертикалната този начин се поддържа предварително определена ориентация в пространството. В този въртене, наречен прецесия жироскоп ротор отговаря приложи въртящ момент сила около ос, перпендикулярна на оста си на въртене. Принос към масата на ротора, този ефект е пропорционална на квадрата на разстоянието от оста на въртене, тъй като колкото по-голям радиус, по-голям от една страна, на линейно ускорение и от друга страна, рамото на центробежната сила. Ефект на масата и нейното разпределение в ротора се характеризира с "инерционен момент", т.е. резултат от сумиране на продуктите от цялата му съставка маса квадрата на разстоянието на оста на въртене. Пълното завъртане на жироскопичен ефект на ротора се определя от неговата "ъглов момент", т.е. продукта от ъгловата скорост (в радиани в секунда) в момент на инерция около собствената си ос на въртене на ротора. ъглов инерцията - количеството вектор като не само числена стойност, но и посоката. Фиг. 1, ъгловата инерция е представен чрез стрелката (която е пропорционална на продължителността на времето), насочена по оста на въртене, в съответствие с "десен правило": където доставя Свределче, ако тя се върти в посоката на въртене на ротора. Прецесия и въртящ момент също се характеризира с количествата вектора. Посоката на ъгловата скорост на прецесия и момент на сила вектор, свързани с правилото дясната съответната посока на въртене.
Вижте. Vector също.
Гироскопи с три степени на свобода
Фиг. 1 е опростена кинематична схема на жироскоп с три степени на свобода (три ротационни оси) и въртене в него са показани от извити стрелки. Инерцията на мастна представени с права стрелка насочена по оста си на въртене на ротора. Въртящият момент се прилага чрез натискане с пръст, така че да има компонент, перпендикулярна на оста си на въртене на ротора (вторите двойки сили създават вертикална полуос, фиксирани в рамка, която е свързана към основата). Според законите на Нютон, момент на сила трябва да се създаде кинетична момент, което съвпадна с него по посока на и пропорционално на размера му. От същата кинетична момента (свързано със собственото въртене на ротора) е фиксирана по размер (задача постоянна ъглова чрез скорост, например, моторни), това изискване законите на Нютон може да се извършват само от въртенето на оста на въртене (по посока на вектора на външната момента сила), което води до увеличаване на ъглов момент на проекцията върху тази ос. Това въртене е прецесия, която беше споменато по-горе. увеличения процент прецесия с външна момента на сила и намалява с увеличаване на ъгловата скорост на ротора.
Жироскопични индикатор позиция. Фиг. 2 показва пример на приложение на жироскоп в индекса на въздухоплаването скорост трикратно (giropolukompas). Въртенето на ротора на лагера топката се създава и поддържа от сгъстен въздух насочва към набраздена повърхност на ръба. вътрешна и външна кардан рамка предоставя пълна свобода на въртене на оста си на въртене на ротора. На лагер скала, прикрепена към външната рамка, можете да въведете всяка стойност азимут изравняване собствената ос на въртене на ротора на земята на устройството. Триенето в лагерите леко, така че след като е въведена тази стойност азимут, на ротора оста на въртене поддържа предварително зададена позиция в пространството, а с помощта на стрелката закрепена към база, по десетобалната система азимут въртене самолет може да се наблюдава. Индикатор за въртене не откриват никакви аномалии, с изключение на плаващи ефекти, дължащи се на несъвършенствата на механизма и не изисква външно (например, почва) навигация средство.
Фиг. 2. въздухоплаване GIROUKAZATEL КУРС задвижване. Пример Приложение три пъти по жироскоп. Аретир служи да държи собствената си ос на въртене на ротора в хоризонтално положение при влизане азимут мащаб. 1 - база; 2 - предавка синхронизатор; 3 - ограничителят дръжка; 4 - улова; 5 - азимут гама; 6 - дюза за въздух; 7 - външна рамка; 8 - ротор; 9 - случаят; 10 - ос на външната рамка с ограничител пръстен; 11 - вътрешна рамка.
двустепенна GYRO
В много жироскопични устройства с помощта на опростен, двустепенно изпълнение на жироскопа, в която външната рамка на жироскопа трикратно отстранява и полуос са фиксирани директно към вътрешните стени на корпуса, неподвижно свързан с движещ се обект. Ако такова устройство е само рамката не се ограничава, в момента на външни сили спрямо оста, свързана с корпуса и перпендикулярна на оста на кадрите, ще принуди около собствената си ос на въртене на ротора непрекъснато се придвижи напред по посока на тази първоначална посока. Прецесия ще продължи толкова дълго, колкото правилното оста на въртене е успоредна на посоката ще бъде моментът на сила, т.е. в състоянието, в което жироскопичен ефект отсъства. На практика тази възможност е изключена от факта, че поставените условия, при които обхватът на въртене спрямо тялото не излизат извън рамките на малък ъгъл. Ако прецесията на реакцията се ограничава само от инертната рамката на ротора, ъгълът на въртене на рамката във всеки даден момент се определя от ускоряване на въртящ момент интегрирана с отношение. Тъй като обхватът на инерционния момент обикновено е сравнително малък, той е много бърз, за да се отговори на принудително завъртане. Има два начина за решаване на този недостатък.
брояч пружина и амортисьор вискозен. За ъглова скорост сензор. Прецесия на оста на ротора по посока на ъглов момент вектор сила, насочена по оста, перпендикулярна на оста на конструкция, и граница пружина клапа на качеството на оста на рамката. Кинематичен жироскоп с двустепенна брояч пружина е показано на фиг. 3. Оста на въртене ротора е фиксирана в рамката перпендикулярно на оста на въртене на последната по отношение на корпуса. Входният ос на жироскопа се казва посока, свързана с рама и перпендикулярна на оста на въртене на оста на ротора в недеформирана пролетта.
Фиг. 3. жироскопа на два етапа с брояч пружина и амортисьор вискозно микрометър избиране ъглова скорост (вискозен амортисьор служи само за спокойни трептения). 1 - корпус; 2 - пружина; 3 - вискозно амортисьор; 4 - рамка; 5 - ротор; 6 - индексът на ъгъла на изхода на рамка J.
Моментът на външната сила по отношение на оста на въртене позоваване ротор, прикрепен към основата по времето, когато основата върти в инерционни пространство и по този начин, на ротора оста на въртене съвпада с позоваване посока, причинява въртенето на оста на ротора, за да се придвижи напред по посока на входните ос така, че ъгълът отклонение рамка започне да се увеличава. Това е еквивалентно на времето на прилагане на сила към срещуположната пружината, в което е важна функция на ротора, който в отговор на силата на въвеждане въртящ момент създава момент сила около изходящата ос (фиг. 3). При постоянна ъглова скорост вход жироскопичен въртящ момент на пружинната сила продължава да се деформира, докато си генерирания въртящ момент, действащ от рамката, не ще принуди ротора да се придвижи напред около оста на въртене на задвижващия вал. Когато такава скорост на прецесия, причинени от момента, създаден от пролетта става равен на вход ъгловата скорост се достига равновесие и спира промяната на рамката на ъгъл. Така ъгълът на отклонение на рамката на жироскоп (фиг. 3), показана със стрелка по скалата, тя дава индикация на посоката и ъгловата скорост на движещия се обект. Фиг. 4 показва основните елементи на показалеца (датчик) на ъгловата скорост, която е станала днес е една от най-често срещаните космически устройства.
Фиг. 4. INDEX ъглова скорост - въздух единица с два етапа жироскоп. 1 - корекция противоположни пружина; 2 - собствена ос на въртене на ротора; 3 - рамка; 4 - корпус; 5 - ротор; 6 - дюза за въздух; джантата турбина ротор - 7; 8 - Демпфер рамка; 9 - указател; 10 - мащаб; 11 - показва система; 12 - противодействие на пролетта.
Вискозна затихване. За спиране на изходния въртящ момент сила спрямо два етапа girouzla ос вискозно затихване може да се използва. На кинематичната схема на такова устройство е показано на фиг. 5; Тя се различава от веригата на фиг. 4 в която се намира на противоположната пружина и амортисьор вискозно увеличава. При такова устройство се върти с постоянна ъглова скорост за вход ос, изходния въртящ момент предизвиква рамка girouzla придвижи напред около изходящата ос. С изключение на ефекта на инерционни реакция (поради рамките инерция основно само забавяне отговор) този момент се уравновесява с въртящ момент вискозно съпротивление, създадена от амортисьор. Въртящ момент е пропорционална демпфер ъглова скорост спрямо рамката на тялото, така че въртящ момент girouzla пропорционална и на тази ъглова скорост. От изходния въртящ момент е пропорционална на входните ъглови увеличава скоростта като тялото се завърта около оста вход (за малки изходни ъгли на рамката), ъгълът на изхода на рамката. Стрелка движи по скалата (фиг. 5) показва ъгълът на въртене на рамката. Показания са пропорционални на интеграла на ъгловата скорост спрямо входния ос в инерционни пространство, и следователно устройството, чиято схема е показана на Фиг. 5, наречена двустепенен интегриране на сензора за жироскоп.
Фиг. 5. вискозно амортисьорния жироскоп с две степени. Устройството отговаря на въртенето на жилища по отношение на въвеждане на ос. 1 - вискозно амортисьор; 2 - рамка; 3 - корпус; 4 - ротор; 5 - индексът на ъгъла на изхода на рамката.
Фиг. 6 показва ротор интегриране жироскоп (giromotor), която е затворена в херметически затворен стъклен плаващ в затихване течност. ъгъл на завиване сигнал на плаваща конструкция по отношение на корпуса е генериран от датчика за ъгъл индукция. Позицията на поплавъка в корпус girouzla определя датчика на въртящия момент в съответствие с входящите електрически сигнали към него. Интегриране gyrosensors обикновено са инсталирани на елементи, предвидени с задвижка и контролира изхода на жироскопа. С тази уговорка, изходния сигнал на датчика за въртящия момент може да се използва като команда за завъртане на обекта в инерционни пространство.
Вижте. Също компас.
СПРАВКА
Wrigley Уилям W. Hollister Denhard W. теория, проектиране и тестване на жироскопи. М. Babayev 1972 NF Гироскопи. L. 1973 Poplavsky MA Теорията на жироскопи. Киев 1986
Свързани статии