Байгаль дахь гироскопийн нөлөө. Гироскопийн багаж хэрэгслийн хөгжлийн хэтийн төлөв

Төлөвлөгөө:

1 Түүх
2 Ангилал
- 2.1 Механик гироскопууд
  - 2.1.1 Хоёр тэнхлэгт эргэдэг гироскопын шинж чанарууд
  - 2.1.2 Чичиргээний гироскопууд
    - 2.1.2.1 Үйл ажиллагааны зарчим
    - 2.1.2.2 Сортууд
- 2.2 Оптик гироскопууд
3 Гироскопыг технологид ашиглах
- 3.1 Тогтворжуулах систем
- 3.2 Гироскопуудын шинэ төрлүүд
- 3.3 Гироскопийн багаж хэрэгслийн хөгжлийн хэтийн төлөв
- 3.4 Ухаалаг утас болон тоглоомын консолд гироскоп ашиглах
4 Гироскоп дээр суурилсан тоглоомууд
5 Тэмдэглэл
6 Уран зохиол
7 хэлтэс
- 8.1 Оросын Холбооны Улс
- 8.1.2 Украин
- 8.2.3 АНУ
- 8.3.4 Франц
- 8.4.5 Герман

Танилцуулга

3-DOF гироскопын үндсэн шинж чанарын зураг (хамгийн тохиромжтой ажиллагаа).

Гироскоп(Эртний Грек хэлнээс. γῦρος "тойрог" ба σκοπέω "Би харж байна") нь хурдацтай эргэлддэг хатуу биет бөгөөд ижил нэртэй төхөөрөмжийн үндэс бөгөөд инерцийн координатын системтэй холбоотой биеийн чиглэлийн өнцгийн өөрчлөлтийг хэмжих чадвартай, ихэвчлэн хадгалалтын хуульд үндэслэсэн байдаг. өнцгийн импульсийн (өнцгийн импульс).

Прецесс

Урд хурдыг нэмэгдүүлэх (фавих дугуй удаашрах тусам)

Механик гироскопын прецессын хөдөлгөөнт дүрс.

1. Түүх

Гироскопыг Фуко зохион бүтээсэн (Дюмолин-Фромент, 1852 онд барьсан)

MAKS-2009 дахь гироскоп

Гироскопыг зохион бүтээхээс өмнө хүн төрөлхтөн сансар огторгуйн чиглэлийг тодорхойлох янз бүрийн аргыг ашигладаг байсан. Эрт дээр үеэс хүмүүс алс холын объектууд, ялангуяа нарны туяагаар удирддаг байв. Эрт дээр үед анхны багажууд гарч ирэв: таталцлын хүчинд суурилсан чавга ба түвшин. Дундад зууны үед Хятадад дэлхийн соронзон хүчийг ашигладаг луужин зохион бүтээжээ. Европт оддын байрлал дээр тулгуурлан астролаб болон бусад хэрэгслийг бүтээжээ.

Гироскопыг Иоганн Боненбергер зохион бүтээсэн бөгөөд 1817 онд түүний шинэ бүтээлийн тайлбарыг нийтлэв. Гэсэн хэдий ч Францын математикч Пуассон 1813 онд Боненбергерийг энэ төхөөрөмжийг зохион бүтээгч гэж дурдсан байдаг. Боненбергерийн гироскопын гол хэсэг нь гимбал дотор эргэдэг асар том бөмбөг байв. 1832 онд Америкийн Уолтер Р.Жонсон эргэдэг дискний гироскопын санааг гаргаж ирэв. Францын эрдэмтэн Лаплас энэхүү төхөөрөмжийг боловсролын зорилгоор ашиглахыг зөвлөжээ. 1852 онд Францын эрдэмтэн Фуко гироскопыг сайжруулж, анх удаа Фуко савлуур зохион бүтээснээс хойш нэг жилийн дараа (энэ тохиолдолд Дэлхий) чиглэлийн өөрчлөлтийг харуулсан хэрэгсэл болгон ашигласан. эрч хүч. "Гироскоп" гэсэн нэрийг гаргасан хүн бол Фуко юм. Фуко Боненбергерийн нэгэн адил гимбал ашигладаг байжээ. 1853 оноос хойш Фессель гироскопын суспензийн өөр хувилбарыг зохион бүтээжээ.

Гироскопын илүү эртний төхөөрөмжүүдээс давуу тал нь хүнд нөхцөлд (харагдах байдал муу, сэгсрэх, цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоо) зөв ажилладаг. Гэсэн хэдий ч гироскоп үрэлтийн улмаас хурдан зогссон.

19-р зууны хоёрдугаар хагаст гироскопын хөдөлгөөнийг хурдасгах, хадгалахын тулд цахилгаан мотор ашиглахыг санал болгов. Гироскопыг анх 1880-аад онд инженер Обри торпедогийн урсгалыг тогтворжуулах зорилгоор практикт ашиглаж байжээ. 20-р зуунд гироскопыг луужингийн оронд эсвэл түүнтэй хамт онгоц, пуужин, шумбагч онгоцонд ашиглаж эхэлсэн.

2. Ангилал

Эрх чөлөөний зэрэглэлийн дагуу гироскопын үндсэн төрлүүд:

2-хүч (нийтгэх, давхар нэгтгэх, ялгах)
3 градус.

Үйл ажиллагааны зарчмаасаа хамааран гироскоп нь хоёр үндсэн төрөл байдаг.

механик гироскоп,
оптик гироскопууд.

Үйл ажиллагааны горимын дагуу гироскопыг дараахь байдлаар хуваана.

өнцгийн хурд мэдрэгч,
чиглэлийн тэмдэг.

Гэхдээ нэг төхөөрөмж нь удирдлагын төрлөөс хамааран өөр өөр горимд ажиллах боломжтой.

2.1. Механик гироскопууд

Гимбал дахь энгийн механик гироскопын диаграм

Механик гироскопуудын дунд энэ нь ялгардаг эргэлтэт гироскоп- эргэлтийн тэнхлэг нь орон зай дахь чиглэлийг өөрчлөх чадвартай, хурдан эргэдэг хатуу биет (ротор). Энэ тохиолдолд гироскопын эргэлтийн хурд нь түүний эргэлтийн тэнхлэгийн эргэлтийн хурдаас ихээхэн давсан байна. Ийм гироскопын гол шинж чанар нь гадны хүчний моментуудын нөлөөлөл байхгүй тохиолдолд орон зай дахь эргэлтийн тэнхлэгийн тогтмол чиглэлийг хадгалах чадвар юм.

Энэ өмчийг анх 1852 онд Фуко дэлхийн эргэлтийг туршилтаар харуулах зорилгоор ашиглаж байжээ. Энэхүү үзүүлбэрийн ачаар гироскоп нь "эргэлт", "ажиглах" гэсэн грек үгнээс нэрээ авсан юм.

2.1.1. Хоёр тэнхлэгт эргэдэг гироскопын шинж чанарууд

Механик гироскопын прецесс.

Роторын эргэлтийн тэнхлэгт перпендикуляр тэнхлэгийн эргэн тойронд гадны хүчний агшинд өртөх үед гироскоп нь гадны хүчний моменттой перпендикуляр байдаг прецессын тэнхлэгийг тойрон эргэлдэж эхэлдэг.

Жишээлбэл, хэрэв та гироскопийн тэнхлэгийг зөвхөн хэвтээ хавтгайд шилжүүлэхийг зөвшөөрвөл тэнхлэг нь меридианы дагуу өөрийгөө тэгшлэх хандлагатай байдаг тул төхөөрөмжийн эргэлт нь дэлхийн эргэлттэй адил явагддаг. Хэрэв тэнхлэг нь босоо чиглэлд (меридианы хавтгайд) шилжихийг зөвшөөрвөл дэлхийн тэнхлэгтэй параллель болох хандлагатай байдаг. Гироскопын энэхүү гайхамшигтай шинж чанар нь төхөөрөмжийн өргөн хэрэглээг тодорхойлсон юм.

Энэ шинж чанар нь Кориолис гэж нэрлэгддэг хүч үүсэхтэй шууд холбоотой юм. Тиймээс гадны хүчний агшинд өртөх үед гироскоп нь эхлээд гадаад моментийн чиглэлд яг нарийн эргэлддэг (nutation шидэлт). Гироскопын тоосонцор бүр эргүүлэх моментоос болж зөөврийн өнцгийн хурдаар хөдөлнө. Гэхдээ эргэдэг гироскоп нь үүнээс гадна өөрөө эргэлддэг бөгөөд энэ нь бөөмс бүр харьцангуй хурдтай байх болно гэсэн үг юм. Үүний үр дүнд Кориолис хүч гарч ирэх бөгөөд энэ нь гироскопыг хэрэглэсэн моменттэй перпендикуляр чиглэлд, өөрөөр хэлбэл, прецесс хийх болно. Прецесс нь Кориолис хүчийг үүсгэх бөгөөд түүний мөч нь гадны хүчний агшинг нөхөх болно.

Эргэдэг биетүүдийн гироскопийн нөлөө нь материйн үндсэн шинж чанар болох түүний инерцийн илрэл юм.

Гироскопын үйлдлийг хялбаршуулсан тэгшитгэлээр тайлбарлав.

Энд ба векторууд нь гироскоп дээр үйлчлэх хүчний момент ба түүний өнцгийн импульс, скаляр нь инерцийн момент, векторууд нь өнцгийн хурд ба өнцгийн хурдатгал юм.

Эндээс харахад гироскопын эргэлтийн тэнхлэгт перпендикуляр, өөрөөр хэлбэл перпендикуляр үйлчлэх хүчний момент нь хоёуланд нь перпендикуляр хөдөлгөөн, өөрөөр хэлбэл прецессийн үзэгдэлд хүргэдэг. Гироскопын эргэлтийн өнцгийн хурдыг түүний өнцгийн импульс ба хэрэглэсэн хүчний моментоор тодорхойлно.

Энэ нь гироскопын эргэлтийн хурдтай урвуу хамааралтай байна.

2.1.2. Чичиргээний гироскопууд

Чичиргээт гироскоп нь эргэх үед чичиргээгээ нэг хавтгайд хадгалдаг төхөөрөмж юм. Энэ төрлийн гироскоп нь эргэлтэт гироскоптой харьцуулахад харьцангуй нарийвчлалтай, илүү энгийн бөгөөд хямд юм. Гадаадын уран зохиолд "Coriolis vibrating gyroscopes" гэсэн нэр томъёог бас ашигладаг - учир нь тэдгээрийн ажиллах зарчим нь эргэдэг гироскоп шиг Кориолис хүчний эффект дээр суурилдаг.
Жишээлбэл, чичиргээт гироскопыг Segway цахилгаан скутерын хазайлтыг хэмжих системд ашигладаг. Уг систем нь таван чичиргээний гироскопоос бүрдэх ба тэдгээрийн өгөгдлийг хоёр микропроцессор боловсруулдаг.
Энэ төрлийн гироскопыг хөдөлгөөнт төхөөрөмж, ялангуяа iPhone 4-т ашигладаг

2.1.2.1. Үйл ажиллагааны зарчим

MEMS гироскоп дээр дүүжлэгдсэн хоёр жин нь хавтгай дээр чичирдэг.

Гироскоп эргэх үед Кориолис хурдатгал үүснэ, энэ нь хурд ба гироскопын эргэлтийн өнцгийн давтамж юм. Хэлбэлзэх жингийн хэвтээ хурдыг: , жингийн хавтгай дахь байрлал нь . Гироскопын эргэлтээс үүсэх хавтгайгаас гадуурх хөдөлгөөн нь дараахтай тэнцүү байна.

Үүнд: хэлбэлзэх жингийн масс.

- хавтгайд перпендикуляр чиглэлийн пүршний хөшүүн байдлын коэффициент.

- хэлбэлзэж буй жингийн хөдөлгөөнтэй перпендикуляр хавтгай дахь эргэлтийн хэмжээ.
2.1.2.2. Сортууд
Пьезоэлектрик гироскопууд.
Хатуу долгионы гироскопууд.
Гироскоп тохируулагч.

Чичиргээт роторын гироскопууд

MEMS гироскопууд.

2.2. Оптик гироскопууд

Тэдгээрийг шилэн кабель ба лазер гироскоп гэж хуваадаг. Үйл ажиллагааны зарчим нь Sagnac эффект дээр суурилдаг бөгөөд SRT ашиглан онолын хувьд тайлбарладаг. STR-ийн дагуу гэрлийн хурд нь дурын инерцийн лавлах системд тогтмол байдаг. Инерцийн бус системд энэ нь c-ээс ялгаатай байж болно. Төхөөрөмжийн эргэлтийн чиглэлд болон эргэх чиглэлийн эсрэг гэрлийн туяа илгээх үед туяа ирэх хугацааны зөрүү (интерферометрээр тодорхойлогддог) нь цацрагийн оптик замын ялгааг олох боломжтой болгодог. инерцийн лавлагааны системд, улмаар цацрагийг нэвтрүүлэх явцад төхөөрөмжийн өнцгийн эргэлтийн хэмжээ.

3. Гироскопыг технологид ашиглах Гироскопын шинж чанаруудыг төхөөрөмжүүд - гироскопуудад ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн гол хэсэг нь хурдан эргэдэг ротор бөгөөд хэд хэдэн зэрэг эрх чөлөөтэй байдаг (боломжтой эргэлтийн тэнхлэгүүд)., Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг нь гимбалд байрлуулсан гироскоп юм (зураг харна уу). Ийм гироскопууд нь 3 градусын эрх чөлөөтэй, өөрөөр хэлбэл тэнхлэгээ тойрон 3 бие даасан эргэлт хийх боломжтой.АА" BB"Тэгээд CC", энэ нь суурьтай харьцангуй хэвээр байна Ахөдөлгөөнгүй.

Массын төв нь гимбалын төвтэй давхцдаг гироскопууд О, тэдгээрийг астатик, өөрөөр хэлбэл статик гироскоп гэж нэрлэдэг.

Гироскопын роторыг өндөр хурдтайгаар эргүүлэхийн тулд тусгай гиромоторуудыг ашигладаг.

Гироскопыг хянах, түүнээс мэдээлэл авахын тулд өнцөг мэдрэгч ба эргүүлэх момент мэдрэгчийг ашигладаг.

Гироскопыг навигацийн систем (хиймэл давхрага, гирокомпас, INS гэх мэт) болон сансрын хөлгийг чиглүүлэх, тогтворжуулах реактив бус системд аль алинд нь бүрэлдэхүүн хэсэг болгон ашигладаг.

3.1. Тогтворжуулах систем

Тогтворжуулах систем нь үндсэн гурван төрөлтэй.

Эрчим хүчийг тогтворжуулах систем (2 градусын гироскоп дээр).

Тэнхлэг бүрийн эргэн тойронд тогтворжуулахын тулд нэг гироскоп шаардлагатай. Тогтворжуулалтыг гироскоп ба буулгах мотороор гүйцэтгэдэг, гироскопийн момент ажиллаж, дараа нь буулгах мотор холбогдсон байна.

Заагч-чадлыг тогтворжуулах систем (2 градусын гироскоп дээр).

Тэнхлэг бүрийн эргэн тойронд тогтворжуулахын тулд нэг гироскоп шаардлагатай. Тогтворжуулалтыг зөвхөн хөдөлгүүрийг буулгах замаар гүйцэтгэдэг боловч эхэндээ жижиг гироскопийн мөч гарч ирдэг бөгөөд үүнийг үл тоомсорлож болно.

Заагч тогтворжуулах систем (3 градусын гироскоп дээр)

Хоёр тэнхлэгийг тогтворжуулахын тулд нэг гироскоп хэрэгтэй. Тогтворжуулалтыг зөвхөн хөдөлгүүрийг буулгах замаар гүйцэтгэдэг.

3.2. Гироскопуудын шинэ төрлүүд

Гиро-төхөөрөмжүүдийн нарийвчлал, гүйцэтгэлийн шинж чанарт байнга өсөн нэмэгдэж буй шаардлага нь дэлхийн олон орны эрдэмтэн, инженерүүдийг эргэлдэгч ротортой сонгодог гироскопыг сайжруулахаас гадна мэдрэмтгий төхөөрөмжүүдийг бий болгох асуудлыг шийдвэрлэх цоо шинэ санаануудыг эрэлхийлэхэд хүргэсэн. объектын өнцгийн хөдөлгөөний параметрүүдийг хэмжих, харуулах мэдрэгч.

Одоогоор мэдэгдэж байна зуу гаруйГироскопийн асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгодог янз бүрийн үзэгдэл, физикийн зарчмууд. Орос, АНУ-д холбогдох нээлт, шинэ бүтээлүүдэд олон мянган патент, зохиогчийн эрхийн гэрчилгээ олгосон.

Нарийвчилсан гироскопыг алсын тусгалын стратегийн пуужингийн чиглүүлэгч системд ашигладаг тул энэ чиглэлээр хийсэн судалгааны мэдээллийг Хүйтэн дайны үед ангилсан гэж ангилдаг байв.

Квантын гироскопыг хөгжүүлэх чиглэл нь ирээдүйтэй юм.

3.3. Гироскопийн багаж хэрэгслийн хөгжлийн хэтийн төлөв

Өнөөдөр өргөн хүрээний хэрэглэгчдийн сэтгэлд нийцсэн, нэлээд нарийвчлалтай гироскопийн системийг бий болгосон. Дэлхийн тэргүүлэгч орнуудын төсөвт цэрэг-аж үйлдвэрийн цогцолборт төсөвлөсөн хөрөнгийг бууруулсан нь гироскопийн технологийг иргэний хэрэглээнд ашиглах сонирхлыг эрс нэмэгдүүлсэн. Жишээлбэл, өнөөдөр микромеханик гироскопыг автомашины тогтворжуулах систем эсвэл видео камерт ашиглах нь өргөн тархсан байна.

GPS, ГЛОНАСС зэрэг навигацийн аргуудыг дэмжигчдийн үзэж байгаагаар өндөр нарийвчлалтай хиймэл дагуулын навигацийн салбарт гарсан гайхалтай ахиц дэвшил нь бие даасан навигацийн хэрэгслийг шаардлагагүй болгосон (хиймэл дагуулын навигацийн системийн (SNS) хамрах хүрээний хүрээнд), өөрөөр хэлбэл, гариг дотор). Одоогийн байдлаар SNS системүүд нь жин, хэмжээ, зардлын хувьд гироскопоос давуу юм.

Одоогоор боловсруулж байна Гурав дахь үеийн навигацийн хиймэл дагуулын систем. Энэ нь DGPS залруулгын дохионы хамрах хэсэгт байрлах үед дэлхийн гадаргуу дээрх объектуудын координатыг дифференциал горимд хэдэн см-ийн нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжийг танд олгоно. Энэ тохиолдолд чиглэлтэй гироскоп ашиглах шаардлагагүй болно. Жишээлбэл, онгоцны далавч дээр хоёр хиймэл дагуулын дохио хүлээн авагч суурилуулах нь босоо тэнхлэгийн эргэн тойронд онгоцны эргэлтийн талаархи мэдээллийг авах боломжийг олгодог.

Гэсэн хэдий ч GPS систем нь хиймэл дагуулын үзэгдэх орчин муу байгаа хотын орчинд байрлалыг нарийн тодорхойлох боломжгүй юм. Үүнтэй төстэй асуудлууд модтой газарт тохиолддог. Үүнээс гадна SNS дохионы дамжуулалт нь агаар мандал дахь үйл явц, саад бэрхшээл, дохионы тусгал зэргээс шалтгаална. Автономит гироскоп төхөөрөмж хаана ч ажилладаг - газар доор, усан доор, сансарт.

Нисэх онгоцонд GPS нь хол зайн хурдатгал хэмжигчээс илүү нарийвчлалтай болж хувирдаг. Гэвч хоёр GPS хүлээн авагч ашиглан онгоцны хазайлтын өнцгийг хэмжихэд хэд хэдэн градусын алдаа гардаг. Онгоцны хурдыг GPS ашиглан тодорхойлох замаар маршрутыг тооцоолох нь бас тийм ч оновчтой биш юм. Тиймээс өнөөгийн навигацийн системд хамгийн оновчтой шийдэл нь нэгдсэн INS/SNS систем гэж нэрлэгддэг хиймэл дагуулын болон гироскопийн системийг хослуулах явдал юм.

Сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд гироскопийн технологийн хувьслын хөгжил нь чанарын өөрчлөлтийн босгон дээр ойртсон. Тийм ч учраас гироскопийн чиглэлээр мэргэшсэн мэргэжилтнүүдийн анхаарал одоо ийм төхөөрөмжүүдийн стандарт бус хэрэглээг олоход чиглэж байна. Ашигт малтмалын хайгуул, газар хөдлөлтийг урьдчилан таамаглах, төмөр зам, газрын тос дамжуулах хоолойн байрлалыг хэт нарийн хэмжих, эмнэлгийн тоног төхөөрөмж гэх мэт цоо шинэ сонирхолтой ажлууд нээгдэв.

3.4. Ухаалаг утас болон тоглоомын консолд гироскоп ашиглах

MEMS гироскопуудын үйлдвэрлэлийн өртөг мэдэгдэхүйц буурсан нь ухаалаг гар утас, тоглоомын консолд ашиглахад хүргэсэн.

Шинэ Apple iPhone 4 ухаалаг гар утсанд MEMS гироскоп гарч ирсэн нь 3D тоглоом болон нэмэгдсэн бодит байдлыг бий болгох шинэ боломжийг нээж өгч байна. Өнөөдөр аль хэдийн ухаалаг гар утас, тоглоомын консол үйлдвэрлэгчид MEMS гироскопыг бүтээгдэхүүндээ ашиглах гэж байна. Удалгүй ухаалаг гар утас, тоглоомын консол дээр компьютерийн дэлгэцийг өөр виртуал ертөнц рүү цонх болгох програмууд гарч ирэх болно. Жишээлбэл, 3D тоглоомонд хэрэглэгч ухаалаг гар утас эсвэл гар утасны тоглоомын консолыг хөдөлгөж байхдаа тоглоомын бусад талууд болох виртуал бодит байдлыг харах болно. Ухаалаг утсаа дээш өргөснөөр хэрэглэгч виртуал тэнгэрийг, доош буулгаснаар виртуал дэлхийг харах болно. Үндсэн чиглэлд эргэлдэж, тэр виртуал ертөнцийг тойрон харж чаддаг. Гироскоп нь ухаалаг гар утсыг бодит ертөнцөөс хэрхэн чиглүүлэх тухай програмын өгөгдлийг өгдөг бөгөөд програм нь энэ өгөгдлийг виртуал ертөнцтэй холбодог. Үүнтэй адилаар, гэхдээ тоглоомонд байхгүй бол та гироскоп ашиглан сайжруулсан бодит байдлыг бий болгож болно.

Мөн гироскоп Sony PlayStation 3-т зориулсан Sixaxis, Nintendo Wii-д зориулсан Wii MotionPlus зэрэг тоглоомын удирдлагад ашиглагдаж эхэлсэн. Эдгээр хянагч хоёулаа нэмэлт хоёр орон зайн мэдрэгч ашигладаг: хурдатгал хэмжигч ба гироскоп. Сансар огторгуйд байр сууриа тодорхойлох боломжтой тоглоомын хянагчийг анх удаа Nintendo гаргасан - Wii тоглоомын консолд зориулсан Wii Remote, гэхдээ энэ нь зөвхөн гурван хэмжээст хурдатгал хэмжигч ашигладаг. 3D хурдатгал хэмжигч нь өндөр динамик хөдөлгөөний үед эргэлтийн параметрүүдийг нарийн хэмжих чадваргүй. Тийм ч учраас хамгийн сүүлийн үеийн тоглоомын хянагчдад: Sixaxis ба Wii MotionPlus-д акселерометрээс гадна орон зайн нэмэлт мэдрэгч ашигласан болно. гироскоп.

4. Гиро тоглоом

Гироскопийн үндсэн дээр хийсэн тоглоомын хамгийн энгийн жишээ бол йо-ё, орой (эргэдэг) болон нисдэг тэрэгний загварууд юм.
Топс нь гироскопоос ялгаатай бөгөөд тэдгээр нь нэг тогтмол цэггүй байдаг.
Үүнээс гадна спортын гироскопийн симулятор байдаг.

5. Тэмдэглэл

Johann G. F. Bohnenberger (1817) “Beschreibung einer Maschine zur Erläuterung der Gesetze der Umdrhung der Erde um ihre Axe, und der Veränderung der Lage der letzteren” (“Дэлхийн тэнхлэгийг тойрон эргэх хуулиудыг тайлбарлах машины тайлбар. Сүүлчийн чиглэлийн өөрчлөлт") Tubinger Blätter für Naturwissenschaften und Arzneikunda, боть. 3, хуудас 72-83. Интернет дээр: http://www.ion.org/museum/files/File_1.pdf - www.ion.org/museum/files/File_1.pdf
Simeon-Denis Poisson (1813) “Mémoire sur un cas particulier du mouvement de rotation des corps pesans” (“Их биетүүдийн эргэлтийн хөдөлгөөний онцгой тохиолдлын тухай нийтлэл”), Journal de l'Ecole Polytechnique, боть. 9, хуудас 247-262. Интернет дээр: http://www.ion.org/museum/files/File_2.pdf - www.ion.org/museum/files/File_2.pdf
Боненбергерийн гироскопын зураг: http://www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=12&iid=24 - www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=12&iid=24
Уолтер Р.Жонсон (1832 оны 1-р сар) "Хэд хэдэн үзэгдлийг харуулах, эргэлтийн хөдөлгөөний зарим хуулиудыг харуулах ротоскоп гэж нэрлэгддэг аппаратын тодорхойлолт" Америкийн шинжлэх ухаан, урлагийн сэтгүүл, 1-р цуврал, боть. 21, үгүй. 2, хуудас 265-280. Интернет дээр: http://books.google.com/books?id=BjwPAAAAYAAJ&pg=PA265&lpg=PR5&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html - books.google.com/books?id=BjwPAAAAYAAJ&pg=PA2= PR5&dq =Жонсоны ротаскоп&ie=ISO-8859-1&output=html
Уолтер Р.Жонсоны гироскопын ("ротаскоп") дүрслэлүүд нь: Төлөөлөн удирдах зөвлөл, Смитсониан институтын Төлөөлөн удирдах зөвлөлийн арав дахь жилийн тайлан….(Вашингтон, ДС: Корнелиус Венделл, 1856), хуудас 177-178. Интернэт дээр: http://books.google.com/books?id=fEyT4sTd7ZkC&pg=PA178&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html - books.google.com/books?id=fEyT4sTd7ZkC&pg&ie=q1oh = ISO-8859-1&output=html
Вагнер Ж.Ф., "Бохненбергерийн машин", Навигацийн хүрээлэн. Интернет дээр: http://www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=12&iid=24 - www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=12&iid=24
L. Foucault (1852) "Sur les phénomènes d'orientation des corps tournants entraînés par un ax fixe à la surface de la terre," Шинжлэх ухааны академи (Парис), боть. 35, хуудас 424-427. Интернет дээр: http://www.bookmine.org/memoirs/pendule.html - www.bookmine.org/memoirs/pendule.html. "Sur les phénomènes d'orientation..." руу доош гүйлгэ.
(1) Юлиус Плюкер (1853 оны 9-р сар) "Über die Fessel'sche rotationsmachine," Аннален дер Физик, боть. 166, үгүй. 9, хуудас 174-177; (2) Жулиус Плюкер (1853 оны 10-р сар) "Fessel'sche rotationsmachine Noch ein wort über die," Аннален дер Физик, боть. 166, үгүй. 10, хуудас 348-351; (3) Чарльз Уитстоун (1864) "Фесселийн гироскоп дээр" Лондонгийн Хатан хааны нийгэмлэгийн эмхэтгэл, боть. 7, хуудас 43-48. Интернэт дээр: http://books.google.com/books?id=CtGEAAAAIAAJ&pg=RA1-PA307&lpg=RA1-PA307&dq=Fessel+gyroscope&source=bl&ots=ZP0mYYrp_d&sig=DGmUeU4MCQ8hAMuBcAh=en 5 vKtgf62vUH&sa=X&oi=номын_үр дүн&ct=үр дүн&resnum=9 - books .google.com/books?id=CtGEAAAAIAAJ&pg=RA1-PA307&lpg=RA1-PA307&dq=Fessel gyroscope&source=bl&ots=ZP0mYYrp_d&sig=DGmUeU4MC8hAMuBtDSQnc5Mgsg=en f62vUH &sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=9 .
Линч Д.Д. Delco, Litton, Northrop Grumman дахь HRG Development //Хатуу биеийн гироскопийн жилийн ойн семинарын эмхэтгэл (2008 оны 5-р сарын 19-21. Ялта, Украин). - Киев-Харьков. Украины ATS. 2009 он.- ISBN 978-976-02-5248-6.
Сарапулов С.А. ЗХУ ба Украин дахь хатуу биетийн гиродинамикийн хөгжлийн 15 жил: Хэрэглээний онолын үр дүн ба хэтийн төлөв. //Proc. АНУ-ын навигацийн хүрээлэнгийн (ION) Үндэсний техникийн хурлын (Санта Моника, Калифорни, АНУ. 1997 оны 1-р сарын 14-16). - P.151-164.
Deepapple.com сайт дээрх нийтлэл: "AGD1 чипийн нууц ил боллоо, эсвэл iPhone 4-ийн гироскоп нь рентген туяаны дор" - deepapple.com/news/37653.html
Мэдээллийн технологийн мэргэжилтнүүдийн форум. Нийтлэл: "Ухаалаг гар утасны гироскоп нь шинэ хэмжээст цонхыг нээнэ" - habrahabr.ru/blogs/games/95788/

6. Уран зохиол

Бороздин В.Н.Гироскопийн төхөөрөмж ба хяналтын системийн төхөөрөмжүүд: Сурах бичиг. техникийн коллежийн гарын авлага., М., Механик инженер, 1990.
Меркурьев И.В., Подалков В.В.Микромеханик ба долгионы хатуу төлөвт гироскопуудын динамик. - М.: FIZMATLIT, 2009. - 228 х. - ISBN 978-5-9221-1125-6
Гироскопийн систем / Ed. Д.С.Пелпора. 3 цагт М.: Илүү өндөр. сургууль, 1986-1988. 1-р хэсэг: Гироскоп ба гироскопийн тогтворжуулагчийн онол 1986; 2-р хэсэг: Гироскопийн төхөөрөмж ба систем. 1988; 3-р хэсэг: Гироскопийн төхөөрөмжийн элементүүд. 1988 он
Павловский М.А.Гироскопын онол: Их дээд сургуулиудад зориулсан сурах бичиг., Киев, Вища сургууль, 1986.
Сивухин Д.В.Ерөнхий физикийн хичээл. - 5 дахь хэвлэл, хэвшмэл. - М.: Физматлит, 2006. - T. I. Механик. - 560 с. - ISBN 5-9221-0715-1

7. хэлтэс

8.1. Оросын Холбооны Улс

Кафены вэбсайт нэрэмжит "Автоматжуулалт ба электрон багаж хэрэгсэл" КАИ. А.Н.Туполев - au.kai.ru
Кафены вэбсайт "Баримтлал, тогтворжуулалт, навигацийн хэрэгсэл ба системүүд" MSTU. N.E Bauman - iu2.bmstu.ru
Кафены вэбсайт Москвагийн нисэхийн дээд сургуулийн "Автоматжуулсан чиг баримжаа, навигацийн цогцолборууд" - www.mai.ru/colleges/fac_3/kaf/k305/
Кафены вэбсайт "Мэдээлэл ба навигацийн систем" Санкт-Петербургийн Улсын Их Сургууль ITMO - www.elektropribor.spb.ru/IFMO/index.html
Кафены вэбсайт "Онолын механик" SSAU - гарын авлага Петрищев В.Ф. "Гироскопын онолын элементүүд ба түүний сансрын хөлгийг удирдахад хэрэглэх" - www.termech.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=71&Itemid=36
Москвагийн Эрчим хүчний хүрээлэнгийн (ТУ) Эрчим хүч, механикийн хүрээлэнгийн албан ёсны вэбсайт - www.enmi.ru/
Кафены вэбсайт Тула Улсын Их Сургууль - www.gyroscopes.ru/?id=33 "Баримтлал, тогтворжуулалт, навигацийн хэрэгсэл ба системүүд"
Кафены вэбсайт "Хэрэгслийн инженерчлэл" SSTU - sstu.ru/node/3062
SUSU-ийн Багаж инженерийн тэнхимийн вэбсайт - instrcon.susu.ac.ru/

8.1.2. Украин

Кафены вэбсайт "Нисэх онгоцны багаж хэрэгсэл ба хяналтын систем, NTUU "KPI" - www.faks.ntu-kpi.kiev.ua/pskla/
Кафены вэбсайт "Баримтлал ба навигацийн хэрэгсэл ба системүүд", NTUU "KPI" - pson.kiev.ua/
Кафены вэбсайт "Нислэгийн удирдлагын систем" ХАИ нэрэмжит. Н.Е.Жуковский - k301.info

Туршлагаас харахад хэрэв биеийг тодорхой тэнхлэгийн эргэн тойронд эргүүлж, дараа нь өөртөө үлдээвэл орон зай дахь эргэлтийн тэнхлэгийн байрлал цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг. Хэрэв та холхивчоор засах юм бол эргэлтийн тэнхлэгийн байрлалыг өөрчлөхгүй байх боломжтой. Гэсэн хэдий ч биетүүдийн эргэлтийн тэнхлэгүүд байдаг бөгөөд тэдгээрт нөлөөлөхгүйгээр орон зай дахь чиглэлээ өөрчилдөггүй гадаад хүч. Эдгээр тэнхлэгүүдийг гэж нэрлэдэг үнэгүйтэнхлэгүүд.

Аливаа биед биеийн массын төвөөр дамжин өнгөрөх гурван харилцан перпендикуляр тэнхлэг байдаг бөгөөд тэдгээр нь тэгш хэмийн тэнхлэгүүд бөгөөд чөлөөт тэнхлэгүүд байж болно.

Эргэлтийн тогтвортой байдлын хувьд чөлөөт тэнхлэгүүдийн аль нь эргэлтийн тэнхлэг болж ажиллах нь маш чухал юм. Туршлагаас харахад инерцийн хамгийн их ба хамгийн бага момент бүхий тэнхлэгүүдийг тойрон эргэх нь тогтвортой, дундаж инерцийн моменттой тэнхлэгийг тойрон эргэх нь тогтворгүй байдаг.

Тиймээс, хэрэв та параллелепипед шидэж, түүнийг нэгэн зэрэг эргүүлэхэд хүргэвэл, унаснаар 1 ба 2-р тэнхлэгийн эргэн тойронд тогтвортой эргэлддэг (Зураг 4.7.1).

Сансарт байр сууриа хадгалах чөлөөт тэнхлэгийн шинж чанарыг технологид өргөн ашигладаг. Энэ талаар хамгийн сонирхолтой нь гироскопууд - чөлөөт тэнхлэг болох тэгш хэмийн тэнхлэгийнхээ эргэн тойронд өндөр өнцгийн хурдтайгаар эргэлддэг их хэмжээний нэгэн төрлийн биетүүд юм.

Гироскопын тэнхлэг орон зайд чиглэлээ өөрчлөхийн тулд гадны хүчний момент тэгээс ялгаатай байх шаардлагатай. Гироскопын тэнхлэгийг эргүүлэхийг оролдох үед гироскопийн эффект гэж нэрлэгддэг үзэгдэл ажиглагдаж байна: гироскопын тэнхлэгийг шулуун шугамын эргэн тойронд эргүүлэхэд хүргэх хүчний нөлөөн дор гироскопын тэнхлэг нь шулуун шугамыг тойрон эргэдэг (Зураг 4.7). .2). Гироскопын ер бусын мэт харагдах байдал нь эргэлтийн хөдөлгөөний динамикийн хуулиудад бүрэн нийцдэг. Үнэн хэрэгтээ, тэнхлэгийн эргэн тойронд гироскопын тэнхлэгийг эргүүлэх хандлагатай байгаа хүчний момент нь зүүн тийш шулуун шугамын дагуу чиглэгддэг (гимлет дүрмийн дагуу).

Цаг хугацаа өнгөрөхөд гироскопын өнцгийн импульс нэмэгдэх бөгөөд энэ өсөлт нь (вектор нь зургийн хавтгайд байрладаг бөгөөд зүүн тийш чиглэсэн) ижил чиглэлтэй байна. Цаг хугацаа өнгөрөхөд гироскопын өнцгийн импульс тэнцүү болно (вектор нь зургийн хавтгайд байрладаг). Өнцгийн импульсийн чиглэл нь гироскопын тэнхлэгийн чиглэлтэй давхцаж байгаа тул чиглэл нь гироскопын тэнхлэгийн шинэ чиглэлтэй давхцдаг. Тиймээс гироскопын тэнхлэг нь тэнхлэгийн эргэн тойронд өнцгөөр эргэлддэг.

Хэрэв гироскопын тэнхлэг нь холхивчоор бэхлэгдсэн бол гироскопийн нөлөөгөөр гироскопийн тэнхлэг эргэдэг тулгуур дээр ажилладаг гироскопийн хүч үүсдэг. Хурдан эргэдэг их хэмжээний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг (жишээлбэл, усан онгоцон дээрх уурын турбины холхивч) агуулсан төхөөрөмжийг зохион бүтээхдээ тэдгээрийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Гироскопыг янз бүрийн навигацийн төхөөрөмжид (гирокомпас, гирохоризон, автопилот, автомат нисгэгч гэх мэт) ашигладаг.

Бүлэг 5. Механик чичиргээ

Гироскопийн эффект гэх мэт инерцийн ийм сонирхолтой илрэлийг авч үзье. Гироскопийн эффект болон түүнийг олон тооны төхөөрөмжид ашиглах талаар маш их бичсэн байдаг. Энд бид автомашиныг орон зайд тогтворжуулах, эс тэгвээс нэг чиглэлд эсвэл өөр өнцгийн хөдөлгөөнөөс хамгаалах боломжийг олгодог гироскопийн эффектийн ердийн тээврийн хэрэгслийн талаар товч дурдлаа. Ихэнхдээ тэд бүхэл бүтэн машин биш, харин зарим платформыг тогтворжуулах талаар ярьдаг.

Тогтворжсон платформууд нь технологид маш өргөн хэрэглэгддэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тиймээс тээврийн хэрэгслийг тогтворжуулах тодорхой жишээнүүдийн талаар ярихаасаа өмнө гироскопын шинж чанар, платформыг яг хэрхэн тогтворжуулдаг болохыг товч тодорхойлъё.

Тогтворжсон платформын бүрэлдэхүүн хэсэг болох зайлшгүй шаардлагатай хоёр градусын гироскопыг Зураг дээр үзүүлэв. 9.1. Flywheel дээрх сум

Цагаан будаа. 9.1.

/ - гироскоп; 2 - өнцөг мэдрэгч; 3 - серво өсгөгч; 4 - сервомотор; 5 - бие; 6 - платформ; 7 - платформ тэнхлэг нь түүний эргэлтийн чиглэлийг харуулж байна. Flywheel өөрөө байрлуулсан хүрээ нь эргэн тойрон эргэлддэг X тэнхлэг, Flywheel нь өөрөө Z тэнхлэгийн эргэн тойронд байрладаг бөгөөд платформ нь суурийнх нь хавтгайд эргэлтээс тогтворжсон, i.e. босоо тэнхлэгийн эргэн тойронд.

Гироскопын зан төлөв нь бүхэлдээ инерцийн үзэгдлээр тодорхойлогддог. Бид тавцанг тасархай сумны чиглэлд эргүүлэхийг хүсч байна гэж бодъё. Дараа нь тэнхлэгийг огтолж буй flywheel обуд дээрх цэгүүд X,тодорхой шугаман хурдтай байх нь баруун, зүүн тийш шилжих болно. Гэсэн хэдий ч хурдацтай хөдөлж буй массын цэгийг нүүлгэн шилжүүлэх нь хичнээн хэцүү, инерцийн улмаас түүнтэй харьцах биед ямар эсэргүүцэл үзүүлдэг нь мэдэгдэж байна. Тэнхлэгийн огтлолцлын цэгүүд Ю Flywheel обудтай бол платформыг эргүүлэх үед тэд хурдыг чиглэлд өөрчлөх бөгөөд энэ нь инерцийн улмаас эсэргүүцэл үүсгэдэг. Эдгээр цэгүүд тэнхлэгийг эргүүлдэг З flywheel, анхны чиглэлээс хурдны хазайлтыг багасгахыг "оролдог". Энэ эргэлт нь тэнхлэгийн урд талын төгсгөлийн хөдөлгөөн байх болно Здоошоо, хойд хэсэг нь дээшээ. Flywheel нь бага зэрэг хазайсан энэ байрлалд харагдаж байна.

Гэхдээ энэ нь бүгд биш юм. Бидний сая ярьсан цэгүүд хурдныхаа чиглэлийг өөрчилснөөр хүрээтэй холбогдож тойргийн дагуу тодорхой зайд явж, тэдний эргэлтийн шинэ хавтгай нь өмнөх шигээ байхаа больсон. анхны хөдөлгөөнийг хадгалах инерци, эдгээр цэгүүд нь нисдэг дугуйны тэнхлэгийг эргүүлдэг БАөмнөхтэй ижил чиглэлд.

Эндээс харахад та тавцанг тасархай сумаар заасан чиглэлд эргүүлэхийг оролдох үед хатуу сумны чиглэлд эргэлддэг нисдэг дугуй нь тавцангийн эргэлтийг эсэргүүцэж, Z тэнхлэг, түүнтэй хамт хүрээг эргүүлдэг. гэхдээ платформ өөрөө эргэдэггүй. Өөрөөр хэлбэл, платформыг эргүүлэх гэж оролдохдоо бид гироскопын тэнхлэгийг эргүүлдэг. Энэ урвуу чиглэл, эсвэл түүний эхлэлийг Зураг дээр үзүүлэв. 9.2. Z тэнхлэг нь платформын эргэлтийн тэнхлэгт перпендикуляр байх байрлалд нисдэг дугуйны эсэргүүцэл хамгийн их байна. Z тэнхлэгийг эргүүлэх үед эдгээр тэнхлэгүүд тэгшлэх үед эсэргүүцэл алга болно.

Ийм байдлаар мэдээжийн хэрэг тодорхой ойролцоо байдлаар математикийн аппаратыг оролцуулалгүйгээр гироскопийн эффектийг тайлбарлах боломжтой бөгөөд үүний зэрэгцээ тавцанг тогтворжуулах, эргэлтээс хамгаалах шалтгааныг тайлбарлах боломжтой. мөч,

Цагаан будаа. 9.2.

7 - нисдэг дугуй; 2 - дотоод хүрээний тэнхлэг

платформыг эргүүлэх гэж оролдохдоо бид үүнийг гадаад момент гэж нэрлэдэг бөгөөд эргэдэг нисдэг дугуйны хавтгай ба түүнтэй хамт хүрээний эргэлтийг прецесс гэж нэрлэдэг.

Гэсэн хэдий ч платформуудыг тодорхойлсон байдлаар найдвартай, урт хугацаанд тогтворжуулах боломжгүй юм. Эрт орой хэзээ нэгэн цагт нисдэг дугуй нь тэнхлэгээ платформын эргэлтийн тэнхлэгтэй уялдуулж, тогтворжуулах шинж чанар алга болно. Мөн нисдэг дугуйны эргэлтийн үед ч платформ хөдөлгөөнгүй хэвээр үлддэг боловч гадны моментийн нөлөөн дор аажмаар эргэлддэг.

Тогтворжуулалтыг найдвартай, тогтвортой байлгахын тулд машины биед суурилуулсан сервомотор (туслах мотор) ашиглан нисдэг дугуйны эргэлтэнд нөлөөлөх шаардлагатай.

Зураг дээр. Зураг 9.3-т нэг тэнхлэгт тогтворжсон платформыг үзүүлэв. Гироскопын прецесс (хүрээнд байгаа нисдэг дугуй) гарч ирэхэд өнцөг мэдрэгч нь үүнийг илрүүлж, серво өсгөгч дэх дохиог өсгөсний дараа статор нь орон сууцанд бэхлэгдсэн сервомотор руу чиглүүлдэг. Сервомотор нь эргүүлэх хүчийг нэмэгдүүлдэг багасгах араагаар дамжуулан платформыг тэнхлэгийнхээ эргэн тойронд эргүүлж эхэлдэг бөгөөд энэ нь эргээд гироскопын харгалзах эргэлтийг (албадан прецесс) үүсгэж, платформыг өмнөх байрлалдаа буцааж өгдөг).

Энэхүү тогтворжуулах аргыг хүчээр гироскоп тогтворжуулах гэж нэрлэдэг. Гироскопоор үүсгэсэн тогтворжуулах момент нь гироскопийн эргэлтийн үед тохиолддог гироскопийн момент бөгөөд прецессийн тэнхлэгүүд болон өөрийн эргэлтэнд перпендикуляр чиглэгддэг.

Цагаан будаа. 9.3.

7 - гироскоп; 2 - хүрээ; 3 - бариул

Энэ нь платформ дээр ажиллаж, гироскопын прецессийг үүсгэдэг гадаад моменттэй тэнцүү хэмжээтэй бөгөөд эсрэг чиглэлд байна. Гироскопийн момент, улмаар гироскопын тавцан дээр тогтворжуулах нөлөө нь зөвхөн прецесс байх үед л оршино. Сервомоторын эргүүлэх момент нь эвдрэлийн моменттой тэнцүү болоход прецесс зогсох ба платформ нь зөвхөн сервомотороор тогтворждог.

Flywheels-ийн тогтворжуулах шинж чанарыг нэг төмөр тэрэг гэж нэрлэхэд ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн тэнцвэрийг тэдгээрт байрлуулсан тогтворжуулах гироскоп төхөөрөмжөөр хангадаг. Гироскопуудын энэ шинж чанарыг Оросын инженер Р.П.Шиловский, түүнээс ч өмнө англи хүн Л.Бренан хоёр дугуйт тэргийг тогтворжуулахад ашиглаж байжээ.

Нэг төмөр машинд гироскоп тогтворжуулагчийг байрлуулах хоёр сонголтыг ашигладаг: эхнийх нь гироскопын гол тэнхлэг нь босоо байрлалтай; хоёрдугаарт, нойр нь машины урт тэнхлэгт хэвтээ ба перпендикуляр байрладаг. Хоёрдахь хувилбарын дагуу Бренан дан төмөр машинд зориулсан гироскоп тогтворжуулагчийг үйлдвэрлэсэн. Их хэмжээний роторыг хүрээн дэх холхивч дээр суурилуулсан (Зураг 9.3), учир нь тэнхлэгээ тойрон чөлөөтэй эргэлддэг. АА,машины ёроолтой зэрэгцээ. Хүрээг холхивч дээр суурилуулсан бөгөөд энэ нь гироскопын хавтгай нь түүний тэнхлэгүүдээр үүсгэгдсэн байхаар машины биед хатуу бэхлэгдсэн байв. АААА" BB,машины CC урт тэнхлэгт перпендикуляр байсан.

Гироскопын роторын тэнхлэгийг тойрон эргэх хамгийн дээд өнцгийн хурдыг хэлэх АА,Тэд хөдөлгөөн нь прецессийн үндсэн хуульд захирагддаг системийг олж авсан. Гироскопод гадны моментоор нөлөөлөхийн тулд хүрээ нь бариулаар тоноглогдсон байв. Машин явах чиглэлд баруун тийш хазайхад жолооч бариулыг дарж, зүүн тийш эргүүлэх гэж оролдсон. Энэ нь тэнхлэгтэй харьцуулахад гироскоп дээр ажиллах хүчийг бий болгосон. Б.Бмөч М,дээрээс тавцанг харахад цагийн зүүний эсрэг чиглэсэн. Агшин зуур МГироскоп нь SS машины уртааш тэнхлэгийг тойрон давтагдах хөдөлгөөнийг хүлээн авсан. Үүний үр дүнд тэнхлэг ААгироскопыг тэнхлэгтэй зэрэгцүүлсэн Б.Б.Хүрээ нь машины их биетэй нягт холбогдсон тул сүүлийнх нь гироскопыг эргүүлэхэд оролцсон. Энэхүү хөдөлгөөний үр дүнд машины хазайлт багасч, тавцан хэвтээ байрлалд ороход жолооч бариулыг дарахаа больсон.

Тайлбарласан гироскоп тогтворжуулагчийн хэлхээг 1912 онд Лондонд болсон Англи-Японы үзэсгэлэнд зориулан бүтээсэн нэг төмөр замтай вагонд хэрэгжүүлсэн. Уг тэрэг нь нэг дор 40 хүртэлх хүнийг багтаах боломжтой бөгөөд үзэсгэлэнгийн талбайн эргэн тойронд зочдыг тээвэрлэдэг.

Орчин үеийн тогтворжуулсан нэг замтай тэрэгний прототип - П.П.Шкловскийн хоёр дугуйт машин 1914 онд Лондонгийн гудамжинд гарч ирэв. Багийн гишүүд (Зураг 9.4) гироскопоор тоноглогдсон бөгөөд зөвхөн хөдөлж байх үед төдийгүй зогсох үед тогтвортой байдлыг хангаж өгдөг. Гироскоп нь тэнхлэгийг тойрон эргэх чадвартай хүрээ дотор АА тэнхлэгийн эргэн тойронд өнцгийн хурдаар эргэдэг асар том ротороос бүрдсэн байв. Б.Бмашины доод хэсэгт хатуу бэхлэгдсэн хаалтанд. Хүрээг араа дамжуулагчаар дамжуулан шилжүүлэгчээр удирддаг цахилгаан моторын босоо ам руу холбосон бөгөөд түүний уртааш тэнхлэг нь тэнхлэгтэй зэрэгцээ байрлуулсан байв. Б.Б.

Зорчигчид машинд суух эсвэл машиныг хөдөлж байх үед дотор нь хөдөлж байх үед машины их бие CC уртааш тэнхлэгийг тойрон эргэх хандлагатай байсан. Энэ тохиолдолд шилжүүлэгчийн доторх хазайлт руу эргэлдэж буй металл бөмбөг нь хоёр хос хяналтын контактын аль нэгийг хаадаг. TO,эсвэл K 2.Ийнхүү тэрээр хяналтын хоёр хосын нэгийг хаасан.

Цагаан будаа. 9.4.

1 - гироскоп; 2 - цахилгаан мотор; 3 - шилжүүлэгч; 4 - бөмбөг

баар TOэсвэл K 2.Энэ нь хөдөлгүүрийг асааж, гироскоп дээр ажиллах эргэлтийг бий болгосон. Хэрэв машин зүүн тал руу хазайсан бол бөмбөг нь контактуудыг хаасан K 2мөн цахилгаан мотор нь машины зүүн тал руу чиглэсэн мөчийг бий болгосон.

Тухайн агшны нөлөөн дор гироскоп ба түүнтэй хамт машины их бие нь уртааш тэнхлэгийг тойрон давтагдах хөдөлгөөнийг хүлээн авдаг. SSГироскопын AL тэнхлэг нь тэнхлэгтэй нийцэх хандлагатай байдаг машин Б.Б.Үүний үр дүнд машины их бие тэгшилж эхэлдэг бөгөөд энэ нь тэнгэрийн хаяанд хүрэх налууг багасгадаг. Багийнхан хэвтээ байрлал руу буцаж ирэхэд шилжүүлэгч бөмбөг нь хяналтын контактуудыг нээж, дараа нь гироскоп руу эргүүлэх хүчийг өгч, улмаар тээврийн хэрэгсэл тэнхлэгээ тойрон эргэдэг. SSзогсох болно.

Шинэ эвдрэлээс болж машин дахин хазайх хүртэл машин хэвтээ байрлалд байх болно. Гироскоп тогтворжуулагчийн тайлбарласан ажиллагаа дахин давтагдаж, багийн хэвтээ байрлал дахин сэргээгдэх болно.

1961 онд болсон олон улсын автомашины үзэсгэлэнд шинэ хоёр дугуйт "Жирон" автомашины загварыг үзүүлж, анхны дээжийг нь саяхан туршиж үзсэн. Шиловскийн машинтай адил Жирон машины хэвтээ байрлалыг машины бүрээсний доор байрлах гироскопоор тогтворжуулсан. 60 см-ийн диаметртэй гироскоп ротор нь 6 мянган эрг / мин давтамжтайгаар босоо тэнхлэгийг тойрон эргэлддэг. 80 морины хүчтэй хөдөлгүүртэй машин. -тай. Төгс аэродинамик хэлбэрийн ачаар 140 км/цаг хүртэл хурдалж чадсан. Тээврийн хэрэгсэл нь (кузын арын хэсэгт байрладаг) хоёр жижиг туслах дугуйгаар тоноглогдсон бөгөөд хурд нь 5 км/цагаас доош унах үед машинаас автоматаар гарч ирдэг. Гироскопын нисдэг дугуй эргэхгүй байх үед тэд зогсоол дээр машиныг дэмждэг. Энэ төрлийн тээврийн хэрэгслийг хүрэхэд хэцүү уулархаг газруудад ашигладаг: том налуу бүхий налуу дээр байрлах замаар хялбархан явах боломжтой.

Тодорхойлсон тогтворжуулах системийг хүч гэж нэрлэдэг. Энэ нь хөлөг онгоцны тогтворжуулагчид ашиглагдаж байсан бөгөөд гироскопын хэмжээс, масс нь үнэхээр асар том байв: нисдэг дугуйны диаметр нь 4 м хүртэл, жин нь хөлөг онгоцны нийт масстай харьцуулахад 110 тонн хүртэл байв , гироскоп тогтворжуулагчийн масс ердөө 1% орчим байв.

Одоогоор хяналтын гироскоп бүхий тогтворжуулагчийг хөлөг онгоцны цохилтын хөдөлгөөнийг тайвшруулахын тулд улам бүр ашиглаж байна. Энэ тохиолдолд хөлөг онгоц нь хажуугийн дагуух тусгай тасалгаануудаар тоноглогдсон бөгөөд тэдгээрээс жижиг хажуугийн жолоодлого нь их биений гадна талд гарах боломжтой. Тайван цаг агаарт жолооны жолоог биеийн дотор татаж, шуурганд, долгионы үед эдгээр жолоо сунгаж, өргөтгөлийг гироскопоор зохицуулдаг. Жолоонууд нь тэнхлэгийг тойрон эргэлдэж, өргөх, живүүлэх хүчийг өөрчилдөг бөгөөд энэ нь гироскопоор хянагддаг.

Энд байгаа гироскоп нь хүчгүй тул жижиг хэмжээтэй, хөнгөн байдаг. Түүний бүх үйлдэл нь уртааш тэнхлэгийн эргэн тойронд хөлөг онгоцны эргэлтийн хурдыг илрүүлж, релеээр жолоодлогыг удирддаг харгалзах моторуудыг асаахад хүргэдэг. Хяналтын гироскопоор давирхай тогтворжуулагчийг суурилуулах нь хөлөг онгоцны давирхайг ойролцоогоор 4-5 дахин бууруулдаг. Ийм тогтворжуулагчийг Зөвлөлтийн "Александр Пушкин", "Михаил Лермонтов" моторт хөлөг онгоцонд суурилуулсан бөгөөд энэ нь есөн салхитай байсан ч хөлөг онгоцны тайван хөдөлгөөнийг баталгаажуулдаг.

Ийнхүү материйн энэхүү үндсэн шинж чанар болох инерцийг технологид өргөн ашигладаг. Инерцийн гол илрэл - биеийг тоормослох үеийн дериватив ажил, хурдатгалын үед эрчим хүч хуримтлагдах нь инерцийн энергийн хуримтлал үүсгэх боломжийг олгодог. Эдгээр батерейнууд нь маш ирээдүйтэй бөгөөд учир нь тэдгээрт эрчим хүч хадгалах онолын хязгаар нь хүрсэн түвшнээс хэд дахин өндөр хэвээр байгаа бөгөөд үүнээс гадна илүү бат бөх материал гарч ирснээр эхнийх нь байнга нэмэгдэж байна.

Эргэлтийн үед орон зайд тэнхлэгээ өөрчлөхгүй байх, гаднах моментийн нөлөөнд автагдах нисдэг дугуйны шинж чанар нь инерцитэй шууд холбоотой. Энэхүү өмч нь гироскопийн багаж хэрэгсэл, төхөөрөмжийг бий болгох боломжийг олгосон бөгөөд үүнгүйгээр орчин үеийн технологи, ялангуяа тээврийн хэрэгсэл - хөлөг онгоц, онгоц, пуужин зэрэг нь хөгжлийн өнөөгийн түвшинд хүрэхгүй байх байсан.

Инерцийн судалгаа, практик хэрэглээ нь хүн төрөлхтөнд технологийн шинэ дэвшил, эдийн засгийн асар их үр өгөөжийг амлаж байна.

Сайн бүтээлээ мэдлэгийн санд оруулах нь амархан. Доорх маягтыг ашиглана уу

Мэдлэгийн баазыг суралцаж, ажилдаа ашигладаг оюутнууд, аспирантууд, залуу эрдэмтэд танд маш их талархах болно.

Нийтэлсэн http://www.allbest.ru/

Сэдэв: "Гироскопийн эффект ба түүний хэрэглээ"

Танилцуулга

Нисэх онгоцны удирдлагын системийг байнга сайжруулах нь тэдгээрийн хэмжих хэрэгслийг (MD) тасралтгүй хөгжүүлэх замаар дагалддаг.

Усан дээрх хэмжих хэрэгслийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд акселерометр, гироскопийн систем, оптоэлектроник төхөөрөмж гэх мэт орно.

Гироскопийн төхөөрөмж (GU) нь онгоцны удирдлагын системд чухал байр суурийг эзэлдэг. GU-ийн гол элемент нь гироскоп бөгөөд хурдан эргэдэг тэгш хэмтэй бие юм. "Гироскоп" гэдэг үг нь "гироскоп" - эргэлт, "скопео" - ажиглах, үзэх гэсэн хоёр грек үгнээс бүрддэг.

Хурдан эргэлддэг бие нь анх харахад инерцийн орон зайд өнцгийн байрлалаа өөрчлөгдөөгүй байлгах тайлбарлахад хэцүү шинж чанарыг олж авдаг - тогтвортой байдлын шинж чанар. Эрт дээр үед биетүүдийн эргэлдэх энэ ер бусын чанарыг хүн анзаарсан.

Хүн бүр тоглоомын оройг мэддэг бөгөөд u өнцгийн хурдаар эргэлдэх үед хэвтээ хавтгайтай харьцуулахад тогтвортой байдлыг олж авдаг. Олон зууны турш орой нь зүгээр л тоглоом хэвээр үлджээ. И.Ньютон (1642-1727) оргилыг анх судалжээ. ОХУ-ын ШУА-ийн гишүүн Л.Эйлер (1707-1783) хатуу биетийн хөдөлгөөний тэгшитгэлийг түүний суурин тулгууртай харьцуулан гаргаж авсан. Эдгээр шилдэг эрдэмтэд дээдсийн гэрэлт ирээдүйг урьдчилан таамаглаж байсан.

Спиннинг топ онолыг Ж.Лагранж (1736-1813), Л.Пуинсо (1777-1859) нарын бүтээлүүдэд улам боловсронгуй болгосон. Гэсэн хэдий ч Л.Фуко (1819-1868) түүнийг зохион бүтээгч Карданы нэрээр нэрлэсэн төхөөрөмжид (1819-1868) байрлуулах хүртэл тоглоом хэвээр байв. Ийнхүү үүссэн төхөөрөмжийг гироскоп гэж нэрлэсэн бөгөөд 1852 онд Парисын Шинжлэх ухааны академийн хурал дээр Л.Фуко анх үзүүлжээ (Зураг 1).

Гироскопийн төхөөрөмжийг практик ашиглах эхлэл нь 1898 онд Австрийн армийн дэслэгч Обри тэнгисийн цэргийн торпедогийн чиглэлийг тогтворжуулах төхөөрөмжийг санал болгосонтой холбоотой юм.

Оросын нэрт эрдэмтэн Н.Е.-ийн бүтээлүүд хэвлэгдсэнтэй холбогдуулан гироскопийн төхөөрөмжийг практик ашиглах шинэ боломжууд нээгдэв. Жуковский. 1912 онд тэрээр төхөөрөмжийн тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд онгоцонд гироскоп суурилуулахыг санал болгов. Энэ тохиолдолд төхөөрөмж нь гүйцэтгэх байгууллагын чиг үүргийг гүйцэтгэж, түүний тусламжтайгаар төхөөрөмжийн массын төвтэй харьцуулахад хяналт, чийгшүүлэх моментуудыг бий болгосон. Одоогийн байдлаар гироскопийн идэвхжүүлэгчийг сансрын хөлгийн өнцгийг тогтворжуулах системд өргөн ашиглаж байна.

Цагаан будаа. 1 Л.Фукогийн анхны гироскопын загварын диаграмм, 1852 он

хөвөгч лазер оптик гироскоп

1. Гироскоп ба түүний үндсэн шинж чанарууд

Оройн олдсон өмч нь түүнийг ашиглах сонирхолтой хэтийн төлөвийг нээж өгсөн. Бид дэлхийн бөмбөрцгийг сансар огторгуйгаас хойд туйлын N талаас нь ажиглаж байна гэж төсөөлье (Зураг 2).

Цагаан будаа. 2 Гироскопын тэнгэрийн хаяаны хавтгайгаас цаг хугацааны явцад хазайх

Анхны мөчид бид экватор дээр B0 цэг дээр суурилуулсан оройг харсан бөгөөд түүний гол тэнхлэг AA1 баруунаас зүүн тийш чиглэсэн бөгөөд хэвтээ байрлалтай байна гэж үзье. Дэлхий өдөр бүр эргэлддэг тул В0 цэг нь байрлалаа тасралтгүй өөрчилдөг. Гурван цагийн дараа В3 цэг рүү, зургаан цагийн дараа В6 цэг рүү, арван хоёр цагийн дараа В12 цэг рүү шилжинэ. 24 цагийн дараа анхны байрлалдаа буцаж ирэх хүртэл. Дэлхийн гадаргуугийн аль ч цэг дээр давхрагын хавтгай нь дэлхийн радиустай перпендикуляр байдаг нь мэдэгдэж байна (өөрөөр хэлбэл, тэнгэрийн хаяа нь цаг хугацааны явцад дэлхийн орон зайд байр сууриа өөрчилдөг). Иймээс дэлхийн сансар огторгуйн ажиглагчийн хувьд дэлхийн гадаргуу дээрх экваторт байрлах цэгийн байрлал нь шулуун шугам мэт харагдана. Тиймээс B0 цэг дээр энэ нь шулуун шугам a0b0, B3 цэг дээр - шулуун шугам a3b3, B3 цэг дээр - шулуун шугам a6b6 гэх мэт болно.

Дэлхийн гадаргуу дээр хөдөлгөөнгүй карданы цагиргуудын тусламжтайгаар бэхлэгдсэн оройн түдгэлзүүлэлтийн цэг нь дэлхийн өдөр тутмын эргэлтэнд оролцдог.

Ийм оройн гол тэнхлэг нь давхрагын хавтгайтай харьцуулахад тогтмол байрлалыг хадгалахгүй. Дэлхийн орон зайд тогтвортой байх нь гол тэнхлэг AA1дээд хэсэг нь хэвтээ хавтгайгаас хазайх болно. Түүнээс гадна энэ хазайлтын өнцөг нь дэлхийн бөмбөрцгийн эргэлтийн өнцөгтэй тэнцүү байх болно.

Үүний үр дүнд дэлхийн гадаргуу дээр гимбэл дүүжлүүрийн оройн хажууд байрлах ажиглагч нь бөмбөрцгийг тэнхлэгээ тойрон эргэх өнцгийг түүний үндсэн тэнхлэгийн хэвтээ хавтгайгаас хазайх замаар тодорхойлох боломжтой болно.

Фукогийн төхөөрөмж нь дэлхийн өдөр тутмын эргэлтийг шууд ажиглах боломжтой болсон тул түүнийг гироскоп гэж нэрлэдэг байв.

Хурдан эргэдэг гироскоп нь сансар огторгуй дахь байрлалаа өөрчлөх оролдлогод ихээхэн эсэргүүцэл үзүүлдэг. Хэрэв та түүний гаднах цагираг дээр ажилладаг бол NK (Зураг 3) хүчээр F,Гироскопыг CC1 тэнхлэгийн эргэн тойронд эргүүлэх оролдлого хийснээр та гироскопын гадны хүчинд тэсвэртэй байдлыг шалгаж болно.

Гироскоп нь CC1 тэнхлэгийг тойрон биш харин BB1 тэнхлэгийг тойрон эргэлдэж эхэлнэ. сумаар заасан чиглэлд. BB1 тэнхлэгийн эргэн тойронд гироскопын эргэлтийн хурд их байх тусам F хүч их байх болно.

Цагаан будаа. 3 Гироскопын гадны хүчинд тэсвэртэй байдал

Үүний зэрэгцээ гироскопын бусад сонирхолтой шинж чанаруудыг олж мэдсэн. Туршилтаар боолтыг чангалах замаар г,гадна цагираг дээр байрладаг Н.К, ингэснээр гироскопыг тэнхлэгээ тойрон эргэх эрх чөлөөг нь хасна BB1,Гироскоп үндсэн тэнхлэгээ тэгшлэх нөхцөлийг бүрдүүлэх AA1меридиан хавтгайтай. Үүнийг хийхийн тулд эхлээд гироскопын үндсэн тэнхлэгийг хэвтээ хавтгайд тохируулах шаардлагатай. Хэрэв та боолтыг чангалвал d1,биед байрладаг TOтөхөөрөмж, улмаар гироскопыг тэнхлэгээ тойрон эргэх эрх чөлөөг нь хасна CC1,дараа нь үндсэн тэнхлэг AA1Хэрэв энэ нь өмнө нь меридиан хавтгайтай нийцэж байсан бол дэлхийн тэнхлэгтэй параллель шугамтай тэгшлэх хандлагатай болно.

Гироскопын олон янзын шинж чанаруудын мөн чанарыг ойлгохын тулд механикийн зарим үндсэн ойлголт, хуулиудыг авч үзье.

2. Гурван градусын роторын гироскопын шинж чанар

Механик гироскопуудын дотроос эргэдэг гироскоп ялгардаг - хурдан эргэдэг хатуу бие (ротор), эргэлтийн тэнхлэг нь орон зай дахь чиг баримжаагаа чөлөөтэй өөрчилж чаддаг. Энэ тохиолдолд гироскопын эргэлтийн хурд нь түүний эргэлтийн тэнхлэгийн эргэлтийн хурдаас ихээхэн давсан байна. Ийм гироскопын гол шинж чанар нь гадны хүчний моментуудын нөлөөлөл байхгүй тохиолдолд орон зай дахь эргэлтийн тэнхлэгийн тогтмол чиглэлийг хадгалах, хүчний гадаад моментуудын үйл ажиллагааг үр дүнтэй эсэргүүцэх чадвар юм. Энэ шинж чанар нь гироскопын өөрийн эргэлтийн өнцгийн хурдаар тодорхойлогддог.

Инерцийн лавлагааны систем дэх гироскопын үйлдлийг Ньютоны хоёр дахь хуулийн үр дүнд үндэслэн тэгшитгэлээр дүрсэлсэн болно.

Энд ба векторууд нь гироскопод үйлчлэх хүчний момент ба түүний өнцгийн импульс тус тус байна.

Хүчний моментийн нөлөөн дор өнцгийн импульсийн вектор өөрчлөгдөх нь зөвхөн хэмжээгээр төдийгүй чиглэлд ч боломжтой байдаг. Ялангуяа гироскопын эргэлтийн тэнхлэгт перпендикуляр, өөрөөр хэлбэл перпендикуляр үйлчлэх хүчний момент нь хоёуланд нь перпендикуляр хөдөлгөөн, өөрөөр хэлбэл прецессийн үзэгдэлд хүргэдэг. Гироскопын эргэлтийн өнцгийн хурдыг түүний өнцгийн импульс ба хэрэглэсэн хүчний моментоор тодорхойлно.

Энэ нь гироскопын эргэлтийн хурдтай урвуу пропорциональ байна. Ньютоны гурав дахь хуулийн үр дагаварын дагуу гироскоп нь прецесс үүсэхтэй зэрэгцэн эргэн тойрны биетүүд дээр гироскопыг хэрэглэсэн моментийн эсрэг чиглэлд ижил хэмжээтэй урвалын моментоор үйлчилж эхэлнэ. Энэ урвалын мөчийг гироскопийн мөч гэж нэрлэдэг.

Хэрэв бид роторын яндантай холбоотой инерцийн бус лавлагааны системийг ашиглаж, түүнд Кориолис хүч гэж нэрлэгддэг зохиомол инерцийн хүчийг оруулбал гироскопын ижил хөдөлгөөнийг өөрөөр тайлбарлаж болно. Тиймээс гадны хүчний агшинд өртөх үед гироскоп нь эхлээд гадаад моментийн чиглэлд яг нарийн эргэлддэг (nutation шидэлт). Гироскопын тоосонцор бүр энэ агшны үйлчлэлээс болж зөөврийн өнцгийн эргэлтийн хурдаар хөдөлнө. Гэхдээ гироскопын ротор нь өөрөө эргэлддэг тул бөөмс бүр харьцангуй хурдтай байх болно. Үүний үр дүнд Кориолис хүч үүсдэг бөгөөд энэ нь гироскопыг хэрэглэсэн моменттой перпендикуляр чиглэлд, өөрөөр хэлбэл прецесс хийхэд хүргэдэг.

3. Гироскопийн шинэ төрлүүд

Гироскопийн төхөөрөмжийн нарийвчлал, гүйцэтгэлийн шинж чанарт тавигдах шаардлага улам бүр нэмэгдэж байгаа нь дэлхийн олон орны эрдэмтэн, инженерүүдийг эргэдэг ротортой сонгодог гироскопыг улам боловсронгуй болгоход түлхэц өгөөд зогсохгүй энэ асуудлыг шийдвэрлэх цоо шинэ санааг эрэлхийлэхэд түлхэц өгчээ. орон зай дахь объектын өнцгийн хөдөлгөөнийг зааж, хэмжих мэдрэмтгий мэдрэгчийг бий болгох асуудал.

Одоогийн байдлаар гироскопийн асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгодог зуу гаруй янз бүрийн үзэгдэл, физикийн зарчмууд мэдэгдэж байна. Холбогдох нээлт, шинэ бүтээлд зориулж олон мянган патент, зохиогчийн эрхийн гэрчилгээ олгосон. Тэднийг өнгөцхөн жагсаах нь ч боломжгүй ажил юм. Тиймээс бид зөвхөн хамгийн сонирхолтой практик үр дүнг олж авсан хамгийн сонирхолтой хэсгүүдэд анхаарлаа хандуулах болно. Гироскопийн хөгжлийн түвшин нь батлан хамгаалах чадварт ихээхэн нөлөөлсөн тул Хүйтэн дайны үед гироскопыг маш нууцлалтайгаар боловсруулж, олж авсан үр дүнгийн талаархи мэдээллийг битүүмжилсэн гэдгийг анхаарах хэрэгтэй.

Хөвөгч гироскопууд

Хөвөгч гироскоп (FG) нь сонгодог эргэдэг гироскоп бөгөөд түдгэлзүүлсэн холхивчийг буулгахын тулд бүх хөдөлж буй элементүүдийг өндөр хувийн жин бүхий шингэнд өлгөх бөгөөд ингэснээр роторын жинг бүрхүүлтэй хамт гидростатик хүчээр тэнцвэржүүлнэ. . Үүний ачаар түдгэлзүүлэх тэнхлэг дэх хуурай үрэлтийг олон тооны дарааллаар бууруулж, төхөөрөмжийн цохилт, чичиргээний эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг. Гимбалын дотоод хүрээний үүрэг гүйцэтгэдэг битүүмжилсэн бүрхүүлийг хөвөгч гэж нэрлэдэг. Хөвөгч онгоцны загвар нь аль болох тэгш хэмтэй байх ёстой. Хөвөгч доторх гироскопын ротор нь аэродинамик холхивч дахь агаарын дэр дээр минутанд 30-60 мянган эргэлтийн хурдтайгаар эргэлддэг. Өндөр наалдамхай шингэний үрэлттэй PG-г интеграл гироскоп гэж нэрлэдэг.

PG нь өнөөг хүртэл хамгийн түгээмэл гироскопуудын нэг хэвээр байгаа бөгөөд сайн хөгжсөн технологи, хүчирхэг үйлдвэрлэлийн бааз дээр суурилсан тул ойрын жилүүдэд өргөн хэрэглэгдэх нь дамжиггүй. Гэхдээ PG-ийн шинэ бүтээн байгуулалтууд нь бодитой бус бололтой, учир нь нарийвчлалыг цаашид сайжруулах нь даван туулах боломжгүй саад бэрхшээлтэй тулгардаг бөгөөд эдийн засгийн хувьд үндэслэлтэй байх магадлал багатай юм.

Динамик тохируулгатай гироскопууд

Динамик тохируулгатай гироскопууд (DTGs) нь уян харимхай роторын түдгэлзүүлэлт бүхий гироскопуудын ангилалд багтдаг бөгөөд бүтцийн элементүүдийн (жишээлбэл, мушгирах баар) уян харимхай байдлаас шалтгаалан өөрийн эргэлтийн тэнхлэгийн өнцгийн хөдөлгөөний эрх чөлөөг хангадаг. DNG-д сонгодог гироскопоос ялгаатай нь дотоод цагираг 2-оор үүсгэгдсэн дотоод гимбал суспензийг ашигладаг (Зураг 3), энэ нь цахилгаан моторын босоо ам руу мушгирах баар 4-ээр дотор талаас бэхлэгдсэн байдаг. 5, гадна талаас нь мушгих туузаар 3 ротор руу 1. Суспенз дэх үрэлтийн момент нь уян харимхай туузны материалын дотоод үрэлтийн үр дүнд л гарч ирдэг. Динамик тохируулгатай гироскопуудад түдгэлзүүлэх хүрээний инерцийн момент ба роторын эргэлтийн өнцгийн хурдыг сонгох замаар роторт хэрэглэсэн түдгэлзүүлэлтийн уян моментуудыг нөхдөг. DNG-ийн давуу талууд нь жижиг хэмжээтэй, уншилтын өндөр тогтвортой байдал, харьцангуй бага өртөгтэй байдаг.

Бөгжний лазер гироскопууд

Бөгжний лазер гироскоп (RLG) нь квант гироскоп гэж нэрлэгддэг бөгөөд цагираган резонатор бүхий лазерын үндсэн дээр бүтээгдсэн бөгөөд үүнд эсрэг тархалттай цахилгаан соронзон долгионууд хаалттай оптик хэлхээний дагуу нэгэн зэрэг тархдаг. Эдгээр долгионы уртыг үүсгэх нөхцлөөр тодорхойлдог бөгөөд үүний дагуу бүхэл тооны долгион нь резонаторын периметрийн уртад багтах ёстой тул суурин суурин дээр эдгээр долгионы давтамж давхцдаг. Лазер гироскопын резонатор эргэх үед контурын дагуух цацрагийн дамжих зам өөр болж, эсрэг тархах долгионы давтамж нь тэгш бус болно. Цацрагийн долгионы фронтууд нь бие биедээ саад болж, интерференцийн хүрээ үүсгэдэг. Лазер гироскопын резонаторын эргэлт нь интерференцийн ирмэгүүд нь гироскопын эргэлтийн хурдтай пропорциональ хурдтайгаар хөдөлж эхэлдэг. Лазер гироскопын гаралтын дохиог өнцгийн хурдтай пропорциональ цаг хугацааны явцад нэгтгэх нь гироскоп суурилуулсан объектын эргэлтийн өнцгийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Лазер гироскопын давуу талууд нь юуны түрүүнд эргэдэг ротор, үрэлтийн хүчинд хамаарах холхивч байхгүй байх явдал юм.

Шилэн оптик гироскопууд

Хамгийн бага шугаман уналт, нэгдсэн оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүд бүхий гэрлийн чиглүүлэгчийг боловсруулах, үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлд гарсан томоохон амжилтууд нь цахилгаан соронзон долгионы эсрэг тархдаг шилэн-оптик интерферометр болох шилэн-оптик гироскоп (FOG) дээр ажиллаж эхлэхэд хүргэсэн. FOG-ийн хамгийн түгээмэл хувилбар бол олон эргэлттэй шилэн кабелийн ороомог юм. Лабораторийн дээжинд хүрсэн МАНАН-ын нарийвчлал нь KLG-ийн нарийвчлалтай ойролцоо байна. Загварын энгийн байдлаас шалтгаалан FOG нь хамгийн хямд дундаж түвшний гироскопуудын нэг юм.

Хатуу төлөвт долгионы гироскоп (SWG)

Долгионы хатуу төлөвт гироскопын (WSG) ажиллагаа нь хатуу бие дэх уян долгионы идэвхгүй шинж чанараас бүрдэх физик зарчим дээр суурилдаг. Уян долгион нь тохиргоогоо өөрчлөхгүйгээр тасралтгүй орчинд хатуу биет хэлбэрээр тархаж чаддаг. Ийм бөөмстэй төстэй долгионыг солитон гэж нэрлэдэг бөгөөд бөөмс-долгионы хоёрдмол байдлын загвар биелэл гэж үздэг: нэг талаас энэ нь долгион, нөгөө талаас тохиргооны өөрчлөгдөөгүй байдал нь бөөмстэй адилтгахад хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч зарим үзэгдлийн энэ зүйрлэл нь илүү өргөн хүрээг хамардаг. Тиймээс, уян харимхай чичиргээний долгион нь тэнхлэгт тэгш хэмтэй резонаторт өдөөгдөж байвал резонатор суурилуулсан суурийн эргэлт нь зогсонги долгионыг жижиг боловч мэдэгдэж буй өнцгөөр эргүүлэхэд хүргэдэг. Долгионы харгалзах хөдөлгөөнийг бүхэлд нь прецесс гэж нэрлэдэг. Байнгын долгионы давхцах хурд нь резонаторын тэгш хэмийн тэнхлэг дээрх суурийн эргэлтийн өнцгийн хурдны проекцтой пропорциональ байна.

WTG резонатор нь хайлсан кварц, индранил эсвэл чичиргээ алдагдлын коэффициент багатай бусад материалаар хийгдсэн нимгэн уян харимхай бүрхүүл юм. Ерөнхийдөө бүрхүүлийн хэлбэр нь туйлдаа нүхтэй хагас бөмбөрцөг хэлбэртэй байдаг тул VTG-ийг уран зохиолд хагас бөмбөрцөг резонатор гироскоп гэж нэрлэдэг. Резонаторын нэг ирмэг (туйл дээр) суурь (хөл) дээр хатуу бэхлэгдсэн байна. Ажлын ирмэг гэж нэрлэгддэг нөгөө ирмэг нь чөлөөтэй байдаг. Металл электродууд нь резонаторын гадна ба дотор гадаргуу дээр, ажлын ирмэгийн ойролцоо цацагддаг бөгөөд тэдгээр нь резонаторыг тойрсон бүрхүүлд хэрэглэсэн ижил электродуудтай хамт конденсатор үүсгэдэг. Зарим конденсаторууд нь резонаторт хүч үзүүлэх үүрэгтэй. Харгалзах электрон хэлхээнүүдтэй хамт тэдгээр нь сэтгэл хөдөлгөм хэлбэлзлийн системийг бүрдүүлдэг бөгөөд тэдгээрийн тогтмол далайцыг хадгалдаг. Түүний тусламжтайгаар хоёр дахь хэлбэлзлийн горим гэж нэрлэгддэг резонаторт тогтдог бөгөөд энэ нь байнгын долгион нь 90 ° тутамд дөрвөн антинодтой байдаг. Хоёрдахь бүлгийн конденсатор нь резонатор дээрх антинодын байрлалыг мэдрэгч болгон ашигладаг. Эдгээр мэдрэгчээс ирсэн дохиог зохих (маш нарийн төвөгтэй) боловсруулах нь резонаторын суурийн эргэлтийн хөдөлгөөний талаархи мэдээллийг авах боломжийг олгодог.

VTG-ийн давуу талууд нь өндөр нарийвчлал/үнийн харьцаа, их хэмжээний хэт ачааллыг тэсвэрлэх чадвар, авсаархан, жин багатай, бага эрчим хүч зарцуулдаг, бэлэн байх хугацаа богино, орчны температураас сул хамааралтай байдаг.

Чичиргээт гироскоп

Чичиргээт гироскопууд нь хөлний чичиргээний хавтгайг хадгалах хүсэл эрмэлзэлээс бүрддэг тааруулагчийн шинж чанарт суурилдаг. Онол туршилтаас үзэхэд тэгш хэмийн тэнхлэгийн эргэн тойронд эргэлддэг тавцан дээр суурилуулсан хэлбэлздэг тохируулагчийн хөлд давтамж нь хөлийн хэлбэлзлийн давтамжтай тэнцүү, мөн далайц нь платформын эргэлтийн өнцгийн хурдтай пропорциональ байна. Тиймээс тохируулагчийн хөлний мушгирах өнцгийн далайцыг хэмжих замаар тавцангийн өнцгийн хурдыг шүүж болно. Чичиргээт гироскопийн патент нь 75 хүртэл савлууртай нисдэг чичиргээт ногт гэж нэрлэгддэг хос саваа хэлбэртэй хавсралт бүхий тодорхой төрлийн диптеран шавьжид хамаардаг. ба 500 Гц орчим давтамжтай. Биеийг эргүүлэхэд ногтны чичиргээ өөр хавтгайд үүсдэг. Эдгээр чичиргээг ногтны ёроолд байрлах тусгай мэдрэмтгий эсүүд мэдэрч, шавьжны биеийг тэгшлэх командыг илгээдэг. Энэ систем нь автомат нисгэгчтэй төстэй бөгөөд мэдрэгчүүдийн эргэлтийн хөдөлгөөнийг хэлбэлзлийн хөдөлгөөнөөр сольдог тул биологийн системд илүү байгалийн, хэмнэлттэй байдаг.

Чичиргээт гироскопыг анхны хөгжүүлэгчид эргэдэг ротортой сонгодог гироскопууд удахгүй үхнэ гэж таамаглаж байсан. Гэсэн хэдий ч илүү гүнзгий дүн шинжилгээ хийснээр чичиргээний гироскопууд чичиргээний нөхцөлд ажиллахаас татгалздаг бөгөөд энэ нь хөдөлж буй объектууд дээр төхөөрөмжийг суурилуулах газрыг бараг үргэлж дагалддаг. Уншилтын тогтворгүй байдлын асуудал нь хөлний чичиргээний далайцыг өндөр нарийвчлалтай хэмжихэд бэрхшээлтэй байсан тул даван туулах боломжгүй болсон. Тиймээс цэвэр тохируулагч гироскопын санааг хэзээ ч нарийн төхөөрөмж болгон хөгжүүлээгүй боловч пьезоэлектрик эффект эсвэл ухаалаг муруй хоолой дахь шингэн эсвэл хийн чичиргээг ашиглан шинэ төрлийн гироскопыг хайж олоход түлхэц өгсөн. , гэх мэт.

Ашигласан уран зохиолын жагсаалт

1.Каргау, Л.И. Нисэх онгоцны хэмжих хэрэгсэл [Текст] / L.I. Каргау. - М., 1988. - 256 х.

2. Сифф, Э.Ж. Гироскопийн танилцуулга [Текст] / E. J. Siff. - М.: Наука, 1965. - 124 х.

3. Википедиа [Цахим нөөц] / Үнэгүй нэвтэрхий толь. - 2014.12.21. - Хандалтын горим. - URL: http://wikipedia.org.

Allbest.ru дээр нийтлэгдсэн

...

Үүнтэй төстэй баримт бичиг

Соронзон цахилгаан эргүүлэх момент мэдрэгч. Хурдны тулгуурын өнцгийн нийцлийг харгалзан хийн динамик роторын тулгууртай динамикаар тохируулсан гироскопын математик загварыг судлах. Динамикаар тохируулсан гироскопын хөдөлгөөний тэгшитгэл.

дипломын ажил, 2014 оны 04-р сарын 12-нд нэмэгдсэн

Гироскоп, түүний үндсэн шинж чанар, үйл ажиллагааны зарчим, технологид хэрэглэх үндсэн санаа. Ресалын теорем. Инерцийн жишиг хүрээн дэх чөлөөт гироскопын тэнхлэгийн чиглэл. Хүнд гироскопын тогтмол прецесс, Жуковскийн дүрэм.

танилцуулга, 11/09/2013 нэмэгдсэн

Гэрлийн долгионы шинж чанарууд: дисперс, интерференц, дифракц, туйлшрал. Юнгигийн туршлага. Гэрлийн квант шинж чанар: фотоэлектрик эффект, Комптон эффект. Биеийн дулааны цацрагийн зүй тогтол, фотоэлектрик эффект.

хураангуй, 2006 оны 10-30-ны өдөр нэмэгдсэн

Гироскопын ерөнхий ойлголт, түүний хамгийн чухал шинж чанарууд. Анхан шатны онолын үндсэн таамаглал. Гироскопын гадны хүчинд үзүүлэх хариу үйлдэл. Гироскопийн урвалын мөч, Резалын теоремын мөн чанар. Гироскопын тэнхлэгийн чиглэлд агшин зуурын хүчний нөлөөллийн тооцоо.

танилцуулга, 2013/07/30 нэмэгдсэн

Шилэн кабелийн холбооны шугам нь ойлголт, тэдгээрийн физик, техникийн шинж чанар. Оптик шилэн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд ба түүний төрлүүд. Шилэн кабелийн хэрэглээ, ангилал, оптик холбооны системийн электрон бүрэлдэхүүн хэсэг.

хураангуй, 2011 оны 01-р сарын 16-нд нэмэгдсэн

Фотоэластик чанар нь бодисын диэлектрик тогтмол нь хэв гажилтаас хамаарах үр дагавар юм. Фото уян чанарыг ашиглан шилэн кабелийн мэдрэгч. Фотоэластик ба стрессийн тархалт. Фотоэластик эффект дээр суурилсан шилэн кабелийн мэдрэгч.

курсын ажил, 2010 оны 12-13-нд нэмэгдсэн

Металлыг лазераар боловсруулах. Лазер харилцаа холбоо ба байршил. Лазер навигацийн болон нислэгийн аюулгүй байдлын систем. Лазер зэвсгийн хяналтын систем. Хийн, хагас дамжуулагч, шингэн, хий-динамик, цагираг лазер.

хураангуй, 2004 оны 05-р сарын 10-нд нэмэгдсэн

Нүдний шилний оптик шинж чанар (хугарлын индекс, моляр ба ионы хугарал, дисперс). Гадаргуу дээр нано хэмжээтэй мөнгө, зэсийн тоосонцор агуулсан боросиликат шилний оптик шинж чанар, бүтэц. Нано бүтцийг судлах аргууд.

дипломын ажил, 2012 оны 09-р сарын 18-нд нэмэгдсэн

Хэт дамжуулагч материалын шинж чанар. Соронзон бус завсарын цахилгаан эсэргүүцэл ба соронзон нэвчих чадварыг тодорхойлох. Соронзон орны хүчийг талбайгаар нь бууруулах. Төхөөрөмжийг ажиллуулах нөхцөл. Мейснер эффектийн хэрэглээ ба түүний шинэ бүтээл.

шинжлэх ухааны ажил, 2010 оны 04-р сарын 20-нд нэмэгдсэн

Кристал дахь пьезоэлектрик нөлөө. Пьезоэлектрик эффект ажиглагдаж буй диэлектрикүүд. Пьезоэлектрикийн шууд ба урвуу нөлөө. Пьезоэлектрик хавтанг шахах. Поликристал пьезоэлектрикийн үндсэн төрлүүд. Пьезоэлектрикийн үндсэн шинж чанарууд.

Өнөөдөр би нэг хүнтэй ярилцсан бөгөөд маш цөөхөн хүн, ялангуяа хүмүүнлэгийн боловсролтой хүмүүс гироскопийн эффект гэж юу болохыг төсөөлдөг гэдэгт би дахин итгэлтэй болсон. Үүнийг ойлгохыг хичээцгээе.

Тиймээс томъёолол: гироскопийн эффект гэдэг нь хурдацтай эргэлддэг бие нь эргэлтийн хавтгайд орон зайд байр сууриа хадгалах чадвар юм.
Гироскоп нь хөдөлгөөнт координатын системтэй холбоотой биеийн чиглэлийн өнцгийн өөрчлөлтийг хэмжих чадвартай хурдан эргэдэг хатуу биет юм. Бид өнцгийн импульс хадгалагдах хуулиудыг судлахгүй. Энэ нь юу болохыг төсөөлөөд үз дээ.
Хүүхэд байхдаа хүн бүр спиннингтэй байсан уу? Хэрэв та үүнийг зогсож байхдаа эргүүлбэл унахыг хүсэхгүй байна. Энэ бол гироскопийн нөлөө юм.
Хэдэн хүн дугуй унасан бэ? Эсвэл та одоо унаж байгаа болов уу? Дугуй бол эргэдэг бие, диск бөгөөд таныг болон таны сууж буй дугуйг босоо байрлалд байлгахыг хүсдэг. Маш сайн тэнцвэртэй байснаас биш унахдаа унахгүй нь ийм учиртай. Таны үлдэгдэл зөвхөн маш бага хурдтайгаар идэвхждэг.
Онгоцны нисгэгч тэнгэрийн хаяатай харьцуулахад хазайлтын өнцгийг хэрхэн тодорхойлдог талаар та бодож байсан уу? Онгоцонд ижил төхөөрөмж суурилуулсан - гироскоп. Энэ нь нэг буюу хэд хэдэн маш хурдан эргэдэг диск юм. Онгоц хэрхэн хазайсан ч гироскопууд үргэлж ижил байрлалд байдаг.

Таны харж байгаагаар гироскопийн эффект бидний эргэн тойронд байдаг бөгөөд бид үүнийг өдөр бүр мэдэрдэг. Олон хүмүүс өөрсдийн амьдралаар амьдардаг, эргэн тойронд ийм зүйлийг хэзээ ч анзаардаггүй нь харамсалтай.

Гироскопийн эффектийн бас нэг сонирхолтой шинж чанар бол түүний эргэлтийн тэнхлэгийг өөрчлөх эсвэл гироскопийн прецессийг өөрчлөх эсэргүүцэл юм. Энэ юу вэ? Энэ нь гироскопыг 90 градусын хоцрогдолтой хавтгайд хазайх явдал юм (цахилгаан гүйдлийг судалсан хүмүүс хүчдэлийн (цахилгаан даралт) реактив элементүүдийн тэргүүлэх ба хоцрогдсон гүйдлийг мэдэж байх ёстой) эргэлтийн чиглэлд, хүчний хэрэглээний хавтгайтай харьцуулахад. (Өө, яаж, би өөрөө тодорхойлолтыг бичсэн). Жишээ нь? Сайн байна. Унадаг дугуйчин шууд явж байна. Энд дугуйчин зүүн тийш эргэхийг хүсч, зүүн гараараа жолоогоо татаж, баруун гараараа өөрөөсөө холдуулна. Хаб нь урд дугуйны эргэлтийн тэнхлэгийг эргүүлдэг ... хэрэв энэ мөчид та дугуйчинг дээрээс харвал дугуй нь шугам шиг харагдах бөгөөд зүгээр л цагийн зүүний эсрэг эргэх ёстой. Энэ бүхэн үнэн боловч дугуйчин зүүн талдаа унаж эхэлдэг. Дахин хэлэхэд, түгээмэл итгэл үнэмшлээс ялгаатай нь энэ нь таныг баруун тийш шидэх энергийн хүчийг нөхөхийг хүсч байгаа учраас биш юм. Учир нь прецесс үүсдэг. Мөн түүнчлэн, тийм ээ, та эргэх үед энергийн хүчийг нөхдөг. Хэрэв прецессийн нөлөө байхгүй байсан бол зүүн тал руугаа зориудаар унах нь танд маш том асуудал болж, илүү олон удаа унах болно. Нэмж дурдахад, энд таныг замын хавтгайд налуу байлгах гироскопийн нөлөөгөөр дахин унахаас аврагдах болно. Сайхан байна уу? Мэдээжийн хэрэг! :)
Мөн таны эргэдэг орой хажуу тийшээ унаж эхлэх үед тэнхлэгийн спираль хэлбэртэй хөдөлгөөн хэлбэрээр прецессийг ажиглаж болно.
Хэрэв та прецессийг хадгалж эхэлбэл юши-д нэлээд хүчтэй стресс үүсдэг. Иймд унадаг дугуйгаар өндөр хурдтай явж байхдаа жолоогоо огцом эргүүлэх нь яагаад ийм хэцүү байдаг талаар бодож үзээрэй. Унадаг дугуйнд энэ ачааллыг таны хазайлтаар нөхдөг бол машинд дугуй нь хазайдаггүй... 120 км/цагийн хурдтай жолооны хүрдийг огцом хөдөлгөхөд зангилаа дээр ямар ачаалал үүсдэгийг төсөөлөөд үз дээ? Тиймээ... Хэрвээ хэн нэгэнд PowerBall байгаа бол гар чинь ядрах үед өөрөө шалгаж болно.
Прецессоос гадна гироскопууд нь нугастай байдаг - эдгээр нь прецессийн шугам дээр байрлуулсан жижиг хэлбэлзэл юм. Одон орон, манай (зөвхөн биш) гаригийг сонирхдог хэн бүхэн Дэлхий болон гироскоп хоёр ижил төстэй зүйлтэй гэдгийг ойлгох болно. Прецесс, нутаци аль аль нь байдаг... Прецессийн улмаас манай Алтан гадас удахгүй туйлшрахаа болино. Нутгийн улмаас экваторын лавлах систем дэх тэнгэр дэх оддын координатууд үе үе өөрчлөгддөг ... гэхдээ энэ бол өөр түүх юм. Энэ талаар өөр нэг удаа дэлгэрэнгүй.

Би интернетээс юу болохыг харуулах видео хайж олохыг хүссэн боловч зөвхөн англи хэл дээр илүү их эсвэл бага тохирох зүйлийг олсон. Хэрэв хэн нэгэн ойлгох юм бол энэ нь гайхалтай юм. Хувь хүний хувьд надад бүх зүйл ойлгомжтой, аз болоход англи хэл дээр ямар ч асуудал байхгүй. :) Ойлгохгүй байгаа хүмүүс ядаж нэг үзээрэй.

Ер нь нэлээн хэдэн төрлийн гироскоп байдаг. Би ердийн эргэдэг гироскопыг тодорхойлсон боловч бүх гироскопуудын ажиллах зарчим ижил хэвээр байна.

Дашрамд хэлэхэд, намайг уг нийтлэлийг үүсгэх үед ижил нэртэй нийтлэл аль хэдийн үүсгэгдсэн гэсэн бичээс гарч ирэв. Би онгойлгоод хартал... тэнд юу байгааг та мэдэх үү? Мотоцикль дээр дугуйтай хэрхэн унах вэ ... Тэгээд ч гироскопийн эффекттэй ямар холбоотой байдаг нь мессежээс тодорхойгүй байна.

Зөвхөн эргэн тойронд болж буй зүйлд илүү их анхаарал хандуулаарай. :) Ингэж байгаа хүн зам дээр байгаа БҮХИЙГ харж, нөхцөл байдлыг хянаж, эцэст нь илүү эелдэг байх болно. Бусдыг хайрлах нь шинэ зүйлийг хайрлахаас эхэлдэг.