Efektet xhiroskopike në natyrë. Perspektivat për zhvillimin e instrumenteve xhiroskopike

Plani:

Prezantimi

• 1. Historia
• 2 Klasifikimi
  • 2.1 Xhiroskopët mekanikë
    • 2.1.1 Vetitë e një xhiroskopi rrotullues biaksial
    • 2.1.2 Xhiroskopët me dridhje
      • 2.1.2.1 Parimi i funksionimit
      • 2.1.2.2 Varietetet
  • 2.2 Xhiroskopët optikë
• 3 Aplikimi i xhiroskopëve në teknologji
  • 3.1 Sistemet e stabilizimit
  • 3.2 Llojet e reja të xhiroskopëve
  • 3.3 Perspektivat për zhvillimin e instrumenteve xhiroskopike
  • 3.4 Përdorimi i një xhiroskopi në telefonat inteligjentë dhe konzolat e lojërave
• 4 Lodra me bazë xhiroskopi
• 5 Shënime
• 6 Letërsia
• 7 departamente
  • 8.1 Federata Ruse
  • 8.1.2 Ukrainë
  • 8.2.3 SHBA
  • 8.3.4 Franca
  • 8.4.5 Gjermani

Prezantimi

Ilustrimi i vetive kryesore të një xhiroskopi 3-DOF (operacion i idealizuar).

Xhiroskopi(nga greqishtja e vjetër. γῦρος "rreth" dhe σκοπέω "Unë shikoj") është një trup i ngurtë që rrotullohet me shpejtësi, baza e një pajisjeje me të njëjtin emër, e aftë për të matur ndryshimet në këndet e orientimit të trupit të lidhur me të në lidhje me sistemin e koordinatave inerciale, zakonisht bazuar në ligjin e ruajtjes. i momentit këndor (momenti këndor).

Precesioni

Rritja e precesionit (pasi volantja ngadalësohet)

Animacion i precesionit të një xhiroskopi mekanik.

1. Historia

Xhiroskopi i shpikur nga Foucault (i ndërtuar nga Dumolin-Froment, 1852)

Xhiroskopi në MAKS-2009

Para shpikjes së xhiroskopit, njerëzimi përdorte metoda të ndryshme për përcaktimin e drejtimit në hapësirë. Që nga kohërat e lashta, njerëzit janë udhëhequr vizualisht nga objekte të largëta, veçanërisht nga Dielli. Tashmë në kohët e lashta, u shfaqën instrumentet e para: një linjë plumbash dhe një nivel, bazuar në gravitetin. Në mesjetë, në Kinë u shpik një busull që përdorte magnetizmin e Tokës. Në Evropë, astrolabi dhe instrumentet e tjera u krijuan në bazë të pozicioneve të yjeve.

Xhiroskopi u shpik nga Johann Bonenberger dhe publikoi një përshkrim të shpikjes së tij në 1817. Sidoqoftë, matematikani francez Poisson përmendi Bonenberger si shpikësin e kësaj pajisjeje në 1813. Pjesa kryesore e xhiroskopit Bonenberger ishte një top masiv rrotullues në një gjilpërë. Në vitin 1832, amerikani Walter R. Johnson doli me idenë e një xhiroskopi me disk rrotullues. Shkencëtari francez Laplace e rekomandoi këtë pajisje për qëllime edukative. Në vitin 1852, shkencëtari francez Foucault përmirësoi xhiroskopin dhe e përdori për herë të parë si një instrument që tregon ndryshimet në drejtim (në këtë rast, Toka), një vit pas shpikjes së lavjerrësit të Foucault, bazuar gjithashtu në ruajtjen e këndit. vrulli. Ishte Foucault ai që doli me emrin "xhiroskop". Foucault, si Bonenberger, përdorte gjimbale. Jo më vonë se 1853, Fessel shpiku një version tjetër të pezullimit të xhiroskopit.

Avantazhi i një xhiroskopi ndaj pajisjeve më të lashta është se funksionon si duhet në kushte të vështira (dukshmëri e dobët, dridhje, ndërhyrje elektromagnetike). Sidoqoftë, xhiroskopi u ndal shpejt për shkak të fërkimit.

Në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të, u propozua përdorimi i një motori elektrik për të përshpejtuar dhe ruajtur lëvizjen e xhiroskopit. Xhiroskopi u përdor për herë të parë në praktikë në vitet 1880 nga inxhinieri Aubrey për të stabilizuar rrjedhën e një silur. Në shekullin e 20-të, xhiroskopët filluan të përdoren në aeroplanë, raketa dhe nëndetëse në vend të ose në lidhje me një busull.

2. Klasifikimi

Llojet kryesore të xhiroskopëve sipas numrit të shkallëve të lirisë:

• 2-fuqi (integruese, integruese e dyfishtë, diferencuese)
• 3-shkallë.

Ekzistojnë dy lloje kryesore të xhiroskopëve bazuar në parimin e funksionimit të tyre:

• xhiroskopët mekanikë,
• xhiroskopët optikë.

Sipas mënyrës së funksionimit, xhiroskopët ndahen në:

• sensorë të shpejtësisë këndore,
• shenjat e drejtimit.

Megjithatë, e njëjta pajisje mund të funksionojë në mënyra të ndryshme në varësi të llojit të kontrollit.

2.1. Xhiroskopët mekanikë

Diagrami i një xhiroskopi të thjeshtë mekanik në një gimbal

Ndër xhiroskopët mekanikë, ai bie në sy xhiroskop rrotullues- një trup i ngurtë me rrotullim të shpejtë (rotori), boshti i rrotullimit të të cilit është i aftë të ndryshojë orientimin në hapësirë. Në këtë rast, shpejtësia e rrotullimit të xhiroskopit tejkalon ndjeshëm shpejtësinë e rrotullimit të boshtit të tij të rrotullimit. Vetia kryesore e një xhiroskopi të tillë është aftësia për të mbajtur një drejtim konstant të boshtit të rrotullimit në hapësirë ​​në mungesë të ndikimit të momenteve të forcave të jashtme në të.

Kjo pronë u përdor për herë të parë nga Foucault në 1852 për të demonstruar eksperimentalisht rrotullimin e Tokës. Ishte falë këtij demonstrimi që xhiroskopi mori emrin e tij nga fjalët greke "rotacion", "vëzhgo".

2.1.1. Vetitë e një xhiroskopi rrotullues biaksial

Precesioni i një xhiroskopi mekanik.

Kur ekspozohet ndaj një momenti të forcës së jashtme rreth një boshti pingul me boshtin e rrotullimit të rotorit, xhiroskopi fillon të rrotullohet rreth boshtit të precesionit, i cili është pingul me momentin e forcave të jashtme.

Për shembull, nëse lejoni që boshti xhiroskopik të lëvizë vetëm në rrafshin horizontal, atëherë boshti tenton të rreshtohet përgjatë meridianit, në mënyrë që rrotullimi i pajisjes të ndodhë në të njëjtën mënyrë si rrotullimi i Tokës. Nëse boshti lejohet të lëvizë vertikalisht (në rrafshin e meridianit), atëherë ai tenton të bëhet paralel me boshtin e tokës. Është kjo veti e jashtëzakonshme e xhiroskopit që ka përcaktuar përdorimin e gjerë të pajisjes.

Kjo veti lidhet drejtpërdrejt me shfaqjen e të ashtuquajturës forcë Coriolis. Kështu, kur ekspozohet ndaj një momenti të forcës së jashtme, xhiroskopi fillimisht do të rrotullohet pikërisht në drejtim të momentit të jashtëm (hedhja e nutacionit). Kështu, çdo grimcë e xhiroskopit do të lëvizë me një shpejtësi të lëvizshme këndore të rrotullimit për shkak të çift rrotullues. Por xhiroskopi rrotullues, përveç kësaj, rrotullohet vetë, që do të thotë se çdo grimcë do të ketë një shpejtësi relative. Rrjedhimisht, do të lindë një forcë Coriolis, e cila do ta detyrojë xhiroskopin të lëvizë në një drejtim pingul me momentin e aplikuar, domethënë në preces. Precesioni do të shkaktojë një forcë Coriolis, momenti i së cilës do të kompensojë momentin e forcës së jashtme.

Efekti xhiroskopik i trupave rrotullues është një manifestim i vetive themelore të materies - inercia e saj.

E thjeshtuar, sjellja e xhiroskopit përshkruhet nga ekuacioni:

ku vektorët dhe janë, përkatësisht, momenti i forcës që vepron në xhiroskop dhe momenti këndor i tij, skalari është momenti i tij i inercisë, vektorët janë edhe shpejtësia këndore edhe nxitimi këndor.

Nga kjo rrjedh se momenti i forcës së aplikuar pingul me boshtin e rrotullimit të xhiroskopit, pra pingul, çon në lëvizje pingul me të dyja dhe, domethënë, me fenomenin e precesionit. Shpejtësia këndore e precesionit të një xhiroskopi përcaktohet nga momenti këndor i tij dhe momenti i forcës së aplikuar:

domethënë është në përpjesëtim të zhdrejtë me shpejtësinë e rrotullimit të xhiroskopit.

2.1.2. Xhiroskopët me dridhje

Xhiroskopët vibrues janë pajisje që ruajnë dridhjet e tyre në një plan kur rrotullohen. Ky lloj xhiroskopi është shumë më i thjeshtë dhe më i lirë me saktësi të krahasueshme në krahasim me një xhiroskop rrotullues. Në literaturën e huaj, përdoret gjithashtu termi "xhiroskopë vibrues Coriolis" - pasi parimi i funksionimit të tyre bazohet në efektin e forcës Coriolis, si xhiroskopët rrotullues.
Për shembull, xhiroskopët e dridhjeve përdoren në sistemin e matjes së pjerrësisë së skuterit elektrik Segway. Sistemi përbëhet nga pesë xhiroskopë vibrues, të dhënat e të cilëve përpunohen nga dy mikroprocesorë.
Është ky lloj xhiroskopi që përdoret në pajisjet mobile, veçanërisht në iPhone 4

2.1.2.1. Parimi i funksionimit

Dy pesha të varura dridhen në një aeroplan në një xhiroskop MEMS me një frekuencë prej .

Kur xhiroskopi rrotullohet, një nxitim Coriolis ndodh i barabartë me , ku është shpejtësia dhe është frekuenca këndore e rrotullimit të xhiroskopit. Shpejtësia horizontale e peshës lëkundëse fitohet si: , kurse pozita e peshës në rrafsh është . Lëvizja jashtë planit e shkaktuar nga rrotullimi i xhiroskopit është e barabartë me:

2.1.2.2. Varietetet

• Xhiroskopët piezoelektrikë.
• Xhiroskopët me valë në gjendje të ngurtë.
• Xhiroskopët me pirun akordues.
• Xhiroskopët vibrues të rotorit
• Xhiroskopët MEMS.

2.2. Xhiroskopët optikë

Ato ndahen në xhiroskopë me fibra optike dhe lazer. Parimi i funksionimit bazohet në efektin Sagnac dhe shpjegohet teorikisht duke përdorur STR. Sipas STR, shpejtësia e dritës është konstante në çdo kornizë inerciale të referencës. Ndërsa në një sistem joinercial mund të ndryshojë nga c. Kur dërgoni një rreze drite në drejtim të rrotullimit të pajisjes dhe kundër drejtimit të rrotullimit, ndryshimi në kohën e mbërritjes së rrezeve (i përcaktuar nga interferometri) bën të mundur gjetjen e ndryshimit në shtigjet optike të rrezeve. në sistemin e referencës inerciale, dhe, rrjedhimisht, sasia e rrotullimit këndor të pajisjes gjatë kalimit të rrezes.

3. Zbatimi i xhiroskopëve në teknologji

Karakteristikat e një xhiroskopi përdoren në pajisje - xhiroskopë, pjesa kryesore e të cilave është një rotor që rrotullohet me shpejtësi, i cili ka disa shkallë lirie (akset e rrotullimit të mundshëm).

Më të përdorurit janë xhiroskopët e vendosur në gjimbale (shih figurën). Xhiroskopë të tillë kanë 3 shkallë lirie, domethënë mund të bëjnë 3 rrotullime të pavarura rreth boshteve të tij. AA", BB" Dhe CC", duke u kryqëzuar në qendër të pezullimit RRETH, e cila mbetet në lidhje me bazën A i palëvizshëm.

Xhiroskopët në të cilët qendra e masës përkon me qendrën e gjimbalit O, quhen xhiroskopë statikë, përndryshe - statikë.

Për të siguruar rrotullimin e rotorit të xhiroskopit me shpejtësi të lartë, përdoren xhiromotorë të veçantë.

Për të kontrolluar xhiroskopin dhe për të marrë informacion prej tij, përdoren sensorë këndi dhe sensorë çift rrotullues.

Xhiroskopët përdoren si komponentë si në sistemet e navigimit (horizont artificial, xhirobusull, INS, etj.) ashtu edhe në sistemet joreaktive për orientimin dhe stabilizimin e anijeve kozmike.

3.1. Sistemet e stabilizimit

Sistemet e stabilizimit vijnë në tre lloje kryesore.

• Sistemi i stabilizimit të fuqisë (në xhiroskopë me 2 shkallë).

Një xhiroskop nevojitet për stabilizimin rreth çdo aksi. Stabilizimi kryhet nga një xhiroskop dhe një motor shkarkimi në fillim, vepron momenti xhiroskopik dhe më pas lidhet motori i shkarkimit.

• Sistemi i stabilizimit të treguesit të fuqisë (në xhiroskopët me 2 gradë).

Një xhiroskop nevojitet për stabilizimin rreth çdo aksi. Stabilizimi kryhet vetëm duke shkarkuar motorët, por në fillim shfaqet një moment i vogël xhiroskopik, i cili mund të neglizhohet.

• Sistemi i stabilizimit të treguesve (në xhiroskopët me 3 gradë)

Për të stabilizuar rreth dy boshteve, nevojitet një xhiroskop. Stabilizimi kryhet vetëm duke shkarkuar motorët.

3.2. Llojet e reja të xhiroskopëve

Kërkesat në rritje të vazhdueshme për saktësinë dhe karakteristikat e performancës së xhiro-pajisjeve kanë detyruar shkencëtarët dhe inxhinierët nga shumë vende të botës jo vetëm të përmirësojnë xhiroskopët klasikë me një rotor rrotullues, por edhe të kërkojnë ide thelbësisht të reja që zgjidhin problemin e krijimit të ndjeshmërisë. sensorë për matjen dhe shfaqjen e parametrave të lëvizjes këndore të një objekti.

Aktualisht i njohur më shumë se njëqind dukuri dhe parime të ndryshme fizike që lejojnë zgjidhjen e problemeve xhiroskopike. Në Rusi dhe SHBA, mijëra patenta dhe certifikata të së drejtës së autorit janë lëshuar për zbulimet dhe shpikjet përkatëse.

Për shkak se xhiroskopët e saktë përdoren në sistemet e drejtimit të raketave strategjike me rreze të gjatë, informacioni rreth kërkimit të kryer në këtë fushë u klasifikua si i klasifikuar gjatë Luftës së Ftohtë.

Drejtimi i zhvillimit të xhiroskopëve kuantikë është premtues.

3.3. Perspektivat për zhvillimin e instrumenteve xhiroskopike

Sot, janë krijuar sisteme xhiroskopike mjaft të sakta që kënaqin një gamë të gjerë të konsumatorëve. Reduktimi i fondeve të alokuara për kompleksin ushtarako-industrial në buxhetet e vendeve kryesore të botës ka rritur ndjeshëm interesin për aplikimet civile të teknologjisë xhiroskopike. Për shembull, sot përdorimi i xhiroskopëve mikromekanikë në sistemet e stabilizimit të makinave ose në videokamerat është i përhapur.

Sipas mbështetësve të metodave të navigimit si GPS dhe GLONASS, përparimi i jashtëzakonshëm në fushën e navigimit satelitor me precizion të lartë i ka bërë të panevojshme ndihmat autonome të navigimit (brenda zonës së mbulimit të sistemit të navigimit satelitor (SNS), d.m.th. brenda planetit). Aktualisht, sistemet SNS janë superiore ndaj atyre xhiroskopike për sa i përket peshës, dimensioneve dhe kostos.

Aktualisht në zhvillim Sistemi satelitor i navigimit të gjeneratës së tretë. Kjo do t'ju lejojë të përcaktoni koordinatat e objekteve në sipërfaqen e Tokës me një saktësi prej disa centimetrash në modalitetin diferencial, kur ndodhen në zonën e mbulimit të sinjalit të korrigjimit DGPS. Në këtë rast, supozohet se nuk ka nevojë të përdorni xhiroskopë me drejtim. Për shembull, instalimi i dy marrësve të sinjalit satelitor në krahët e një aeroplani ju lejon të merrni informacion në lidhje me rrotullimin e aeroplanit rreth një boshti vertikal.

Megjithatë, sistemet GPS nuk janë në gjendje të përcaktojnë me saktësi pozicionin në mjediset urbane ku dukshmëria satelitore është e dobët. Probleme të ngjashme gjenden në zonat e pyllëzuara. Përveç kësaj, kalimi i sinjaleve SNS varet nga proceset në atmosferë, pengesat dhe reflektimet e sinjalit. Pajisjet autonome xhiroskopike funksionojnë kudo - nën tokë, nën ujë, në hapësirë.

Në aeroplanë, GPS rezulton të jetë më i saktë se përshpejtuesit në distanca të gjata. Por përdorimi i dy marrësve GPS për të matur këndet e animit të avionit rezulton në gabime deri në disa gradë. Llogaritja e kursit duke përcaktuar shpejtësinë e avionit duke përdorur GPS gjithashtu nuk është shumë e saktë. Prandaj, në sistemet e sotme të navigimit, zgjidhja optimale është një kombinim i sistemeve satelitore dhe xhiroskopike, i quajtur një sistem i integruar INS/SNS.

Gjatë dekadave të fundit, zhvillimi evolucionar i teknologjisë xhiroskopike i është afruar pragut të ndryshimeve cilësore. Kjo është arsyeja pse vëmendja e specialistëve në fushën e xhiroskopisë është përqendruar tashmë në gjetjen e aplikacioneve jo standarde për pajisje të tilla. Janë hapur detyra krejtësisht të reja interesante: eksplorimi i mineraleve, parashikimi i tërmeteve, matja jashtëzakonisht e saktë e pozicioneve të hekurudhave dhe tubacioneve të naftës, pajisje mjekësore dhe shumë të tjera.

3.4. Përdorimi i një xhiroskopi në telefonat inteligjentë dhe konzolat e lojërave

Një ulje e ndjeshme e kostos së prodhimit të xhiroskopëve MEMS ka çuar në përdorimin e tyre në telefonat inteligjentë dhe konzolat e lojërave.

Shfaqja e një xhiroskopi MEMS në smartfonin e ri Apple iPhone 4 hap mundësi të reja në lojërat 3D dhe në formimin e realitetit të shtuar. Tashmë sot, prodhues të ndryshëm të telefonave inteligjentë dhe konzollave të lojërave do të përdorin xhiroskopët MEMS në produktet e tyre. Së shpejti do të ketë aplikacione në telefonat inteligjentë dhe konsolat e lojërave që do ta bëjnë ekranin e kompjuterit një dritare në një tjetër - botën virtuale. Për shembull, në një lojë 3D, përdoruesi, duke lëvizur një smartphone ose tastierë lojërash celulare, do të shohë aspekte të tjera të lojës - realitetin virtual. Duke e ngritur telefonin inteligjent lart, përdoruesi do të shohë qiellin virtual dhe duke e ulur atë poshtë, përdoruesi do të shohë tokën virtuale. Duke u rrotulluar në drejtimet kryesore, ai mund të shikojë përreth brenda botës virtuale. Xhiroskopi i jep programit të dhëna se si orientohet telefoni inteligjent në lidhje me botën reale, dhe programi i lidh këto të dhëna me botën virtuale. Në të njëjtën mënyrë, por jo më në lojë, mund të përdorni një xhiroskop për të krijuar realitet të shtuar.

Gjithashtu xhiroskop filloi të përdoret në kontrollorët e lojërave, si Sixaxis për Sony PlayStation 3 dhe Wii MotionPlus për Nintendo Wii. Të dy këta kontrollues përdorin dy sensorë hapësinorë plotësues: një përshpejtues dhe xhiroskop. Për herë të parë, një kontrollues i lojës që mund të përcaktojë pozicionin e tij në hapësirë ​​u lëshua nga Nintendo - Wii Remote për konsolën e lojës Wii, por ai përdor vetëm një përshpejtues tredimensional. Një përshpejtues 3D nuk është në gjendje të matë me saktësi parametrat e rrotullimit gjatë lëvizjeve shumë dinamike. Dhe kjo është arsyeja pse në kontrollorët më të fundit të lojës: Sixaxis dhe Wii MotionPlus, përveç akselerometrit, u përdor një sensor shtesë hapësinor - xhiroskop.

4. Lodra xhiro

Shembujt më të thjeshtë të lodrave të bëra në bazë të një xhiroskopi janë modelet e një yo-yo, një majë (tjerrësi) dhe modelet e helikopterit.
Majat ndryshojnë nga xhiroskopët në atë që nuk kanë një pikë të vetme fikse.
Përveç kësaj, ekziston një imitues xhiroskopik sportiv.

5. Shënime

1. Johann G. F. Bohnenberger (1817) "Beschreibung einer Maschine zur Erläuterung der Gesetze der Umdrehung der Erde um ihre Axe, und der Veränderung der Lage der letzteren" ("Përshkrimi i një makine për shpjegimin e ligjeve të rrotullimit të saj rreth Tokës dhe rrotullimit të Tokës ndryshimi i drejtimit të kësaj të fundit”) Tübinger Blätter für Naturwissenschaften und Arzneikunde, vëll. 3, faqet 72-83. Në internet: http://www.ion.org/museum/files/File_1.pdf - www.ion.org/museum/files/File_1.pdf
2. Simeon-Denis Poisson (1813) “Mémoire sur un cas particulier du mouvement de rotation des corps pesans” (“Artikulli mbi rastin e veçantë të lëvizjes rrotulluese të trupave masivë”), Journal de l'École Polytechnique, vëll. 9, faqe 247-262. Në internet: http://www.ion.org/museum/files/File_2.pdf - www.ion.org/museum/files/File_2.pdf
3. Foto e xhiroskopit të Bonenberger: 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
4. Walter R. Johnson (Janar 1832) "Përshkrimi i një aparati të quajtur rotaskop për ekspozimin e disa fenomeneve dhe ilustrimin e ligjeve të caktuara të lëvizjes rrotulluese." Gazeta Amerikane e Shkencës dhe Artit, seria 1, vëll. 21, nr. 2, faqe 265-280. Në internet: 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=pg=PA2 PR5&dq =Rotaskopi Johnson&ie=ISO-8859-1&output=html
5. Ilustrimet e xhiroskopit të Walter R. Johnson ("rotaskop") shfaqen në: Bordi i Regents, Raporti i dhjetë vjetor i Bordit të Regentëve të Institucionit Smithsonian….(Uashington, D.C.: Cornelius Wendell, 1856), faqet 177-178. Në internet: http://books.google.com/books?id=fEyT4sTd7ZkC&pg=PA178&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html - books.google.com/books?id=fEyT4sTd7ZkC&pgiedq1 = ISO-8859-1&output=html
6. Wagner JF, "Makina e Bohnenberger", Instituti i Lundrimit. Në internet: 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
7. L. Foucault (1852) "Sur les phénomènes d'orientation des corps tournants entraînés par un ax fixe à la surface de la terre," Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences (Paris), vëll. 35, faqe 424-427. Në internet: http://www.bookmine.org/memoirs/pendule.html - www.bookmine.org/memoirs/pendule.html. Lëvizni poshtë te "Sur les phénomènes d'orientation..."
8. (1) Julius Plücker (shtator 1853) "Über die Fessel'sche rotationsmachine," Annalen der Physik, vëll. 166, nr. 9, faqe 174-177; (2) Julius Plücker (tetor 1853) "Noch ein wort über die Fessel'sche rotationsmachine," Annalen der Physik, vëll. 166, nr. 10, faqe 348-351; (3) Charles Wheatstone (1864) "Për xhiroskopin e Fessel", Procedurat e Shoqërisë Mbretërore të Londrës, vëll. 7, faqet 43-48. Në internet: http://books.google.com/books?id=CtGEAAAAIAAJ&pg=RA1-PA307&lpg=RA1-PA307&dq=Fessel+gyroscope&source=bl&ots=ZP0mYYrp_d&sig=DGmUeU4MCQWc4MuBt=DGmUeU4MCQWc4MuBt= 5 vKtgf62vUH&sa=X&oi=libri_rezultati&ct=rezultati&resnum=9 - books .google.com/books?id=CtGEAAAAIAAJ&pg=RA1-PA307&lpg=RA1-PA307&dq=Fessel gyroscope&source=bl&ots=ZP0mYYrp_d&sig=DGmUeU4MC8hAMuBtM0HL5SQvq4 gf62vUH &sa=X&oi=rezultati_libër&ct=rezultati&resnum=9.
9. Lynch D.D. Zhvillimi i HRG në Delco, Litton dhe Northrop Grumman //Proceedings of Anniversary Workshop on Solid-State Gyroscopy (19-21 maj, 2008. Jaltë, Ukrainë). - Kiev-Kharkov. ATS të Ukrainës. 2009.- ISBN 978-976-02-5248-6.
10. Sarapuloff S.A. 15 vjet zhvillim të gjirodinamikës në gjendje të ngurtë në BRSS dhe Ukrainë: Rezultatet dhe perspektivat e teorisë së aplikuar //Proc. i Takimit Teknik Kombëtar të Institutit Amerikan të Navigimit (ION) (Santa Monica, Kaliforni, SHBA. 14-16 janar 1997). - Fq.151-164.
11. Artikulli në deepapple.com: "Misteri i çipit AGD1 është zbuluar, ose xhiroskopi i iPhone 4 nën rreze X" - deepapple.com/news/37653.html
12. Forumi i profesionistëve të IT. Artikull: "Xhiroskopi në një smartphone do të hapë një dritare në një dimension të ri" - habrahabr.ru/blogs/games/95788/

6. Letërsia

• Borozdin V. N. Pajisjet xhiroskopike dhe pajisjet e sistemit të kontrollit: Libër mësuesi. manual për kolegjet teknike., M., Inxhinieri Mekanike, 1990.
• Merkuryev I.V., Podalkov V.V. Dinamika e xhiroskopëve mikromekanikë dhe valorë në gjendje të ngurtë. - M.: FIZMATLIT, 2009. - 228 f. - ISBN 978-5-9221-1125-6
• Sistemet xhiroskopike / Ed. D. S. Pelpora. Në orën 3 M.: Më lart. shkolla, 1986-1988. Pjesa 1: Teoria e xhiroskopëve dhe stabilizuesve xhiroskopikë 1986; Pjesa 2: Pajisjet dhe sistemet xhiroskopike. 1988; Pjesa 3: Elementet e pajisjeve xhiroskopike. 1988
• Pavlovsky M. A. Teoria e xhiroskopëve: Libër mësuesi për universitetet., Kiev, Shkolla Vishcha, 1986.
• Sivukhin D.V. Kursi i fizikës së përgjithshme. - Botimi i 5-të, stereotip. - M.: Fizmatlit, 2006. - T. I. Mekanika. - 560 shek. - ISBN 5-9221-0715-1

7. Departamentet

8.1. Federata Ruse

• Faqja e internetit e kafenesë "Automatizimi dhe prodhimi i instrumenteve elektronike" me emrin KAI. A. N. Tupolev - au.kai.ru
• Faqja e internetit e kafenesë "Instrumentet dhe sistemet për orientimin, stabilizimin dhe navigimin" MSTU. N.E Bauman - iu2.bmstu.ru
• Faqja e internetit e kafenesë "Komplekset e automatizuara të orientimit dhe navigimit" të Institutit të Aviacionit të Moskës - www.mai.ru/colleges/fac_3/kaf/k305/
• Faqja e internetit e kafenesë "Sistemet e informacionit dhe navigimit" Universiteti Shtetëror i Shën Peterburgut ITMO - www.elektropribor.spb.ru/IFMO/index.html
• Faqja e internetit e kafenesë "Mekanika Teorike" SSAU - manual Petrishchev V. F. "Elementet e teorisë së xhiroskopit dhe aplikimi i tij për kontrollin e anijeve kozmike" - www.termech.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=71&Itemid=36
• Uebfaqja zyrtare e Institutit të Inxhinierisë së Energjisë dhe Mekanikës, Instituti i Energjisë në Moskë (TU) - www.enmi.ru/
• Faqja e internetit e kafenesë "Instrumentet dhe sistemet për orientimin, stabilizimin dhe navigimin" Universiteti Shtetëror Tula - www.gyroscopes.ru/?id=33
• Faqja e internetit e kafenesë "Inxhinieria e Instrumenteve" SSTU - sstu.ru/node/3062
• Faqja e internetit e Departamentit të Inxhinierisë së Instrumenteve të SUSU - instrcon.susu.ac.ru/

8.1.2. Ukrainë

• Faqja e internetit e kafenesë "Instrumentet dhe sistemet e kontrollit për avionët, NTUU "KPI" - www.faks.ntu-kpi.kiev.ua/pskla/
• Faqja e internetit e kafenesë "Instrumentet dhe sistemet e orientimit dhe navigimit", NTUU "KPI" - pson.kiev.ua/
• Faqja e internetit e kafenesë "Sistemet e kontrollit të avionëve" me emrin KhAI. N. E. Zhukovsky - k301.info

Përvoja tregon se nëse një trup sillet në rrotullim rreth një boshti të caktuar dhe më pas lihet në vetvete, atëherë pozicioni i boshtit të rrotullimit në hapësirë ​​ndryshon me kohën. Pozicionin e boshtit të rrotullimit mund ta mbani të pandryshuar nëse e rregulloni me kushineta. Megjithatë, ka akse të rrotullimit të trupave që nuk e ndryshojnë orientimin e tyre në hapësirë ​​pa veprim mbi to. forcat e jashtme. Këto akse quhen falas sëpata.

Në çdo trup ka tre boshte reciprokisht pingul që kalojnë nëpër qendrën e masës së trupit, të cilat janë boshte simetrie, të cilat mund të jenë boshte të lira.

Për qëndrueshmërinë e rrotullimit ka rëndësi të madhe se cili nga akset e lira shërben si bosht rrotullimi. Përvoja tregon se rrotullimi rreth boshteve me momentet më të larta dhe më të ulëta të inercisë është i qëndrueshëm, dhe rrotullimi rreth boshtit me momentin mesatar të inercisë është i paqëndrueshëm.

Pra, nëse hidhni një paralelipiped, duke bërë që ai të rrotullohet në të njëjtën kohë, atëherë, ndërsa ai bie, ai do të rrotullohet në mënyrë të qëndrueshme rreth akseve 1 dhe 2 (Fig. 4.7.1).

Vetia e akseve të lira për të ruajtur pozicionin e tyre në hapësirë ​​përdoret gjerësisht në teknologji. Më interesantët në këtë drejtim janë xhiroskopët - trupa masivë homogjenë që rrotullohen me shpejtësi të madhe këndore rreth boshtit të tyre të simetrisë, i cili është një bosht i lirë.

Në mënyrë që boshti i xhiroskopit të ndryshojë drejtimin e tij në hapësirë, është e nevojshme që momenti i forcave të jashtme të jetë i ndryshëm nga zero. Gjatë përpjekjes për të shkaktuar një rrotullim të boshtit të xhiroskopit, vërehet një fenomen i quajtur efekti xhiroskopik: nën ndikimin e forcave që duhet të bëjnë që boshti i xhiroskopit të rrotullohet rreth një vije të drejtë, boshti i xhiroskopit rrotullohet rreth një vije të drejtë (Fig. 4.7 .2). Sjellja në dukje e panatyrshme e xhiroskopit është plotësisht në përputhje me ligjet e dinamikës së lëvizjes rrotulluese. Në të vërtetë, momenti i forcave dhe , që tenton të rrotullojë boshtin e xhiroskopit rreth boshtit, drejtohet përgjatë një linje të drejtë në të majtë (sipas rregullit të gimletit).

Me kalimin e kohës, momenti këndor i xhiroskopit do të marrë një rritje, dhe kjo rritje ka të njëjtin drejtim si (vektori shtrihet në rrafshin e vizatimit dhe drejtohet majtas). Me kalimin e kohës, momenti këndor i xhiroskopit do të bëhet i barabartë (vektori qëndron në rrafshin e figurës). Meqenëse drejtimi i momentit këndor përkon me drejtimin e boshtit të xhiroskopit, drejtimi përkon me drejtimin e ri të boshtit të xhiroskopit. Kështu, boshti i xhiroskopit do të rrotullohet në një kënd rreth boshtit.

Nëse boshti i xhiroskopit është i fiksuar me kushineta, atëherë si rezultat i efektit xhiroskopik, lindin forca xhiroskopike që veprojnë në mbështetëset në të cilat rrotullohet boshti i xhiroskopit. Ato duhet të merren parasysh gjatë projektimit të pajisjeve që përmbajnë komponentë masivë që rrotullohen me shpejtësi (për shembull, kushinetat e turbinave me avull në anije).

Xhiroskopët përdoren në pajisje të ndryshme navigimi (xhirobusull, xhirohorizon, autopilot, autopilot etj.).

Kapitulli 5. Dridhjet mekanike

Le të shqyrtojmë një manifestim kaq interesant të inercisë si efekti xhiroskopik. Është shkruar shumë për efektin xhiroskopik dhe përdorimin e tij në pajisje të shumta. Këtu theksojmë shkurtimisht aplikimin tipik të transportit të efektit xhiroskopik, i cili ju lejon të stabilizoni një makinë në hapësirë, ose më mirë, ta mbroni atë nga lëvizjet këndore në një drejtim ose në një tjetër. Më shpesh ata flasin për stabilizimin jo të gjithë makinës, por një platforme.

Duhet të theksohet se platformat e stabilizuara përdoren shumë gjerësisht në teknologji. Prandaj, para se të flasim për shembuj specifik të stabilizimit të automjeteve të transportit, le të përcaktojmë shkurtimisht vetitë e xhiroskopit dhe se si saktësisht stabilizon platformat.

I ashtuquajturi xhiroskop me dy shkallë, i cili është i përfshirë domosdoshmërisht si një komponent në platformat e stabilizuara, është paraqitur në Fig. 9.1. Shigjeta në volant

Oriz. 9.1.

/ - xhiroskop; 2 - sensor këndi; 3 - përforcues servo; 4 - servomotor; 5 - trupi; 6 - platformë; 7 - boshti i platformës tregon drejtimin e rrotullimit të tij. Korniza në të cilën është vendosur vetë volantja rrotullohet përreth boshti X, vetë volant është rreth boshtit Z, dhe platforma është e stabilizuar nga rrotullimi në rrafshin e bazës së saj, d.m.th. rreth një boshti vertikal.

Sjellja e xhiroskopit përcaktohet tërësisht nga fenomeni i inercisë. Le të themi se duam të rrotullojmë platformën në drejtim të shigjetës së ndërprerë. Pastaj pikat në buzën e volantit që kryqëzojnë boshtin X, duke pasur një shpejtësi lineare të mirëpërcaktuar, do të zhvendoset djathtas dhe majtas. Sidoqoftë, dihet se sa e vështirë është të zhvendosësh një pikë masive që lëviz me shpejtësi dhe çfarë rezistence, për shkak të inercisë, i siguron një trupi që bie në kontakt me të. Pikat e kryqëzimit të boshteve Y me buzën e volantit gjatë rrotullimit të platformës do të ndryshojnë shpejtësinë në drejtim, gjë që shkakton edhe rezistencë për shkak të inercisë. Këto pika rrotullojnë boshtin Z volant, "duke u përpjekur" të zvogëlojë devijimin e shpejtësisë nga drejtimi origjinal. Ky rrotullim do të jetë lëvizja e pjesës së përparme të boshtit Z poshtë, dhe ajo e pasme lart. Volanti tregohet në këtë pozicion pak të devijuar.

Por kjo nuk është e gjitha. Pikat për të cilat sapo folëm, duke ndryshuar drejtimin e shpejtësisë së tyre dhe duke u lidhur me buzën, udhëtojnë së bashku me të një distancë përgjatë rrethit dhe rrafshi i ri i rrotullimit të tyre nuk është më i njëjti si më parë, "Përpjekja" nga inercia për të ruajtur lëvizjen origjinale, këto pika rrotullojnë boshtin e volantit DHE në të njëjtin drejtim si më parë.

Rezulton se kur përpiqeni të rrotulloni platformën në drejtimin e treguar nga shigjeta e ndërprerë, volantja, duke u rrotulluar në drejtim të shigjetës së fortë, duke i rezistuar rrotullimit të platformës, rrotullon boshtin e saj Z, dhe bashkë me të edhe kornizën, por vetë platforma nuk rrotullohet. Kjo do të thotë, kur përpiqemi të rrotullojmë platformën, ne rrotullojmë boshtin e xhiroskopit. Drejtimi i këtij kthimi, ose më mirë fillimi i tij, është paraqitur në Fig. 9.2. Në pozicionin ku boshti Z është pingul me boshtin e rrotullimit të platformës, rezistenca e volantit është më e larta. Kur këto akse rreshtohen kur boshti Z rrotullohet, rezistenca zhduket.

Në këtë mënyrë, sigurisht me një përafrim të caktuar, mund të shpjegohet efekti xhiroskopik pa përfshirë aparatet matematikore, dhe njëkohësisht arsyen e stabilizimit të platformës, duke e mbrojtur atë nga rrotullimi. Moment,

Oriz. 9.2.

7 - volant; 2 - boshti i kornizës së brendshme

duke u përpjekur për të rrotulluar platformën, ne e quajmë atë një moment të jashtëm, dhe rrotullimi i rrafshit të volantit rrotullues dhe bashkë me të kornizës quhet precesion.

Sidoqoftë, është e pamundur të stabilizohen në mënyrë të besueshme dhe afatgjatë platformat në mënyrën e përshkruar. Herët a vonë, volantja do të rreshtojë boshtin e saj me boshtin e rrotullimit të platformës dhe vetia e stabilizimit do të zhduket. Dhe edhe gjatë precesionit të volantit, platforma nuk mbetet e palëvizshme, por prapë kthehet ngadalë nën ndikimin e një momenti të jashtëm.

Në mënyrë që stabilizimi të jetë i besueshëm dhe i qëndrueshëm, është e nevojshme të ndikohet në precesionin e volantit duke përdorur një servomotor (motor ndihmës) të montuar në trupin e makinës.

Në Fig. Figura 9.3 tregon një platformë të stabilizuar me një aks. Kur shfaqet precesioni i xhiroskopit (volant në një kornizë), sensori i këndit e zbulon atë dhe, pasi të forcojë sinjalin në servo amplifikatorin, e drejton atë në servomotor, statori i të cilit është i fiksuar në kutinë. Servomotori, nëpërmjet një marshi reduktues që rrit çift rrotulluesin e tij, fillon të rrotullojë platformën rreth boshtit të tij, i cili nga ana tjetër shkakton një rrotullim përkatës (precesion të detyruar) të xhiroskopit dhe kthimin e platformës në pozicionin e mëparshëm).

Kjo metodë stabilizimi quhet stabilizim xhiroskopik i forcës. Momenti stabilizues i krijuar nga xhiroskopi është një moment xhiroskopik që ndodh gjatë precesionit të xhiroskopit dhe është i drejtuar pingul me boshtet e precesionit dhe rrotullimit të tij.

Oriz. 9.3.

7 - xhiroskop; 2 - kornizë; 3 - dorezë

Ai është i barabartë në madhësi dhe i kundërt në drejtim me momentin e jashtëm që vepron në platformë dhe shkakton precesion të xhiroskopit. Momenti xhiroskopik, dhe për rrjedhojë efekti stabilizues në platformën e vetë xhiroskopit, ekziston vetëm për aq kohë sa ekziston precesioni. Kur çift rrotullimi i servomotorit bëhet i barabartë në madhësi me çift rrotullues shqetësues, precesioni ndalet dhe platforma stabilizohet vetëm nga servomotori.

Vetitë stabilizuese të volantëve përdoren në të ashtuquajturat karroca me një shina, ekuilibri i të cilave ruhet nga një pajisje xhiroskopike stabilizuese e vendosur në to. Kjo veti e xhiroskopëve u përdor për të stabilizuar një karrocë me dy rrota nga inxhinieri rus R.P. Shilovsky, madje edhe më herët nga anglezi L. Brenan.

Në makinat me një hekurudhë, përdoren dy opsione për vendosjen e stabilizatorit xhiroskopik: në të parën, boshti kryesor i xhiroskopit është i vendosur vertikalisht; në të dytën, gjumi vendoset horizontalisht dhe pingul me boshtin gjatësor të makinës. Sipas opsionit të dytë, u prodhua një stabilizues xhiroskopik për makinën me një hekurudhë Brenan. Rotori masiv ishte montuar në kushineta në kornizë (Fig. 9.3), për shkak të së cilës ai rrotullohet lirshëm rreth boshtit të tij AA, paralel me pjesën e poshtme të makinës. Korniza ishte montuar në kushineta në një kornizë të fiksuar fort në trupin e makinës në mënyrë që rrafshi i xhiroskopit, i formuar nga boshtet e tij AA Dhe BB, ishte pingul me boshtin gjatësor CC të makinës.

Duke i treguar rotorit të xhiroskopit shpejtësinë maksimale të mundshme këndore të rrotullimit rreth boshtit të tij AA, Ata morën një sistem, lëvizja e të cilit i bindej ligjit bazë të precesionit. Për të ndikuar në xhiroskop nga një moment i jashtëm, korniza ishte e pajisur me një dorezë. Kur makina u anua në anën e djathtë në drejtim të udhëtimit, shoferi shtypi dorezën, duke u përpjekur ta kthente në të majtë. Kjo krijoi një forcë që vepron në xhiroskop në lidhje me boshtin. BB moment M, drejtuar në drejtim të kundërt të akrepave të orës kur shikon platformën nga lart. Në nxitje të momentit M Xhiroskopi mori lëvizje precesionale rreth boshtit gjatësor të makinës SS. Si rezultat, boshti AA xhiroskopi ishte në linjë me boshtin BB. Meqenëse korniza është e lidhur në mënyrë të ngurtë me trupin e makinës, kjo e fundit mori pjesë në precesionin e xhiroskopit. Si rezultat i kësaj lëvizjeje, pjerrësia e makinës filloi të zvogëlohej dhe, kur platforma mori një pozicion horizontal, shoferi ndaloi së shtypuri dorezën.

Qarku i stabilizatorit xhiroskopik i përshkruar u zbatua në një makinë me një hekurudhë të ndërtuar për Ekspozitën Anglo-Japoneze të vitit 1912 në Londër. Karroca mund të strehonte deri në 40 persona në të njëjtën kohë dhe transportonte vizitorë nëpër zonën e ekspozitës.

Prototipi i karrocave moderne të stabilizuara me një pistë - makina me dy rrota e P. P. Shklovsky - u shfaq në 1914 në rrugët e Londrës. Ekuipazhi (Fig. 9.4) ishte i pajisur me një xhiroskop, duke i siguruar atij stabilitet jo vetëm gjatë lëvizjes, por edhe kur ndalonte. Xhiroskopi përbëhej nga një rotor masiv që rrotullohej me shpejtësi këndore rreth boshtit AA në një kornizë të aftë të rrotullohej rreth boshtit BB në kllapa të fiksuara fort në pjesën e poshtme të makinës. Korniza ishte e lidhur përmes një transmetimi ingranazhi në boshtin e një motori elektrik të kontrolluar nga një çelës, boshti gjatësor i të cilit ishte vendosur paralel me boshtin BB.

Kur pasagjerët hipnin ose kur lëviznin brenda makinës ndërsa ajo ishte në lëvizje, trupi i makinës prirej të rrotullohej rreth boshtit gjatësor CC. Në këtë rast, topi metalik, duke u rrotulluar drejt animit brenda çelësit, mbylli një nga dy palë kontaktet e kontrollit. TE, ose K 2. Kështu, ai mbylli një nga dy palët e kontrollit

Oriz. 9.4.

1 - xhiroskop; 2 - motor elektrik; 3 - kaloni; 4 - top

bare TE ose K 2. Kjo ndezi motorin, duke krijuar një çift rrotullues që vepron në xhiroskop. Nëse makina anonte në anën e majtë, topi mbyllte kontaktet K 2 dhe motori elektrik krijoi një moment të drejtuar në anën e majtë të makinës.

Nën ndikimin e momentit, xhiroskopi, dhe bashkë me të edhe trupi i makinës, marrin lëvizje precesionale rreth boshtit gjatësor. SS makinë, në të cilën boshti AL i xhiroskopit tenton të përafrohet me boshtin BB. Si rezultat, trupi i makinës fillon të nivelohet, duke zvogëluar prirjet në horizont. Kur ekuipazhi kthehet në një pozicion horizontal, topi i çelësit hap kontaktet e kontrollit, dhe më pas çift rrotullimi aplikohet në xhiroskop, dhe në këtë mënyrë automjeti rrotullohet rreth boshtit të tij SS do të ndalet.

Makina do të qëndrojë në një pozicion horizontal derisa një shqetësim i ri të bëjë që makina të anojë përsëri. Funksionimi i përshkruar i stabilizatorit xhiroskopik do të përsëritet përsëri, dhe pozicioni horizontal i ekuipazhit do të rikthehet përsëri.

Në ekspozitën ndërkombëtare të automobilave në 1961, u demonstrua një model i makinës së re me dy rrota "Giron", dhe mostrat e saj të para u testuan jo shumë kohë më parë. Ashtu si në makinën e Shilovsky, pozicioni horizontal i makinës Giron u stabilizua nga një xhiroskop i vendosur nën kapuçin e makinës. Rotori i xhiroskopit me një diametër prej 60 cm rrotullohej rreth një boshti vertikal me një frekuencë prej 6 mijë rpm. Një makinë me një motor 80 kuaj fuqi. Me. Falë formës së tij të përsosur aerodinamike, ai arriti shpejtësi deri në 140 km/h. Automjeti është i pajisur (e vendosur në pjesën e pasme të trupit) me dy rrota të vogla ndihmëse që dalin automatikisht jashtë automjetit kur shpejtësia e tij bie nën 5 km/h. Ata e mbështesin makinën në parkim kur volantja e xhiroskopit nuk rrotullohet. Ky mjet përdoret në zona malore të vështira për t'u arritur: mund të udhëtojë lehtësisht përgjatë shtigjeve të vendosura në shpatet me një pjerrësi të madhe.

Sistemi i përshkruar i stabilizimit quhet fuqi. U përdor gjithashtu për stabilizuesit e lëvizjes së anijeve, dhe dimensionet dhe masa e xhiroskopit ishin vërtet të mëdha: diametri i volantit ishte deri në 4 m, dhe pesha ishte deri në 110 ton, megjithatë, në lidhje me masën totale të anijes , masa e stabilizatorit xhiroskopik ishte vetëm rreth 1%.

Aktualisht, stabilizuesit me xhiroskopë kontrolli përdoren gjithnjë e më shumë për të qetësuar ngritje të anijes. Në këtë rast, anija është e pajisur me ndarje të veçanta përgjatë anëve, nga të cilat timonët e vegjël të kontrollit anësor mund të shtrihen përtej bykut. Në mot të qetë, timonët tërhiqen brenda trupit, dhe në një stuhi, gjatë valëve, këto timonë shtrihen dhe shtrirja rregullohet nga një xhiroskop. Timonat mund të rrotullohen rreth një boshti, duke ndryshuar forcat e ngritjes dhe zhytjes, e cila gjithashtu kontrollohet nga një xhiroskop.

Xhiroskopi këtu nuk është i forcës, dhe për këtë arsye është i vogël në madhësi dhe dritë. Të gjitha veprimet e tij përfundojnë në zbulimin e shpejtësisë së rrotullimit të anijes rreth boshtit gjatësor dhe ndezjen e motorëve përkatës që kontrollojnë timonët përmes një stafete. Instalimi i stabilizuesve të hapit me një xhiroskop kontrolli e zvogëlon hapin e anijes me rreth 4-5 herë. Stabilizues të tillë janë instaluar në motorët sovjetikë "Alexander Pushkin" dhe "Mikhail Lermontov", i cili siguron lëvizje të qetë të anijeve edhe në nëntë erëra të forta.

Kështu, inercia, kjo veti themelore e materies, përdoret gjerësisht në teknologji. Manifestimi kryesor i inercisë - puna e derivatit gjatë frenimit të trupave dhe akumulimi i energjisë gjatë nxitimit të tyre - bën të mundur krijimin e akumulatorëve të energjisë inerciale. Këto bateri janë shumë premtuese, pasi kufijtë teorikë të ruajtjes së energjisë në to janë ende shumë herë më të larta se niveli i arritur, dhe përveç kësaj, të parët po rriten vazhdimisht me ardhjen e materialeve më të qëndrueshme.

Vetia e volantëve për të mbajtur boshtin e tyre të pandryshuar në hapësirë ​​gjatë rrotullimit dhe për të kaluar kur ekspozohen ndaj momenteve të jashtme është gjithashtu e lidhur drejtpërdrejt me inercinë. Kjo pronë bëri të mundur krijimin e instrumenteve dhe pajisjeve xhiroskopike, pa të cilat teknologjia moderne, dhe kryesisht transporti - anijet, aeroplanët, raketat, nuk do të kishin arritur nivelin aktual të zhvillimit.

Studimi dhe zbatimi praktik i inercisë i premton njerëzimit përparim të ri teknologjik dhe përfitime të mëdha ekonomike.

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar ne http://www.allbest.ru/

Tema: “Efekti xhiroskopik dhe aplikimi i tij”

Prezantimi

Përmirësimi i vazhdueshëm i sistemeve të kontrollit të avionëve shoqërohet me zhvillimin e vazhdueshëm të pajisjeve të tyre matëse (MD).

Komponentët kryesorë të pajisjeve matëse në bord përfshijnë përshpejtuesit, sistemet xhiroskopike, pajisjet optoelektronike, etj.

Pajisjet xhiroskopike (GU) zënë një nga vendet e rëndësishme në sistemet e kontrollit të avionëve. Elementi kryesor i GU është xhiroskopi, i cili është një trup simetrik që rrotullohet me shpejtësi. Fjala "xhiroskop" përbëhet nga dy fjalë greke: "gyros" - rrotullim dhe "skopeo" - vëzhgo, shiko.

Një trup që rrotullohet me shpejtësi fiton, në shikim të parë, një veti të vështirë për t'u shpjeguar për të ruajtur pozicionin e tij këndor të pandryshuar në hapësirën inerciale - vetinë e stabilitetit. Njeriu e vuri re këtë cilësi të pazakontë të trupave rrotullues që në kohët e lashta.

Të gjithë e njohin majën e lodrës, e cila, kur rrotullohet me një shpejtësi këndore u, fiton qëndrueshmëri në raport me rrafshin horizontal. Për shumë shekuj, pjesa e sipërme mbeti vetëm një lodër. I. Njutoni (1642-1727) ishte i pari që studioi majën. Anëtari i Akademisë Ruse të Shkencave L. Euler (1707-1783) nxori ekuacionet e lëvizjes së një trupi të ngurtë në lidhje me mbështetjen e tij fikse. Këta shkencëtarë të shquar parashikuan të ardhmen e ndritur të majës.

Teoria e majës rrotulluese u zhvillua më tej në veprat e J. Lagrange (1736-1813) dhe L. Poinsot (1777-1859). Megjithatë, pjesa e sipërme mbeti ende një lodër derisa L. Foucault (1819-1868) e vendosi atë në një pajisje të përbërë nga dy unaza dhe e emëruar sipas shpikësit të saj Cardan - një gjimbal. Pajisja e formuar në këtë mënyrë u quajt xhiroskop dhe u demonstrua për herë të parë nga L. Foucault në 1852 në një takim të Akademisë së Shkencave të Parisit (Fig. 1).

Fillimi i përdorimit praktik të pajisjeve xhiroskopike lidhet me 1898, kur Togeri i Ushtrisë Austriake Aubry propozoi një pajisje që siguronte stabilizimin e rrjedhës së një siluri detar.

Mundësi të reja për përdorimin praktik të pajisjeve xhiroskopike u hapën në lidhje me botimin e veprave të shkencëtarit të shquar rus N.E. Zhukovsky. Në vitin 1912, ai propozoi instalimin e një xhiroskopi në një avion për të rritur stabilitetin e pajisjes. Në këtë rast, pajisja kryente funksionet e një organi ekzekutiv, me ndihmën e të cilit u krijuan momente kontrolli dhe amortizimi në lidhje me qendrën e masës së pajisjes. Aktualisht, aktivizuesit xhiroskopikë përdoren gjerësisht në sistemet e stabilizimit këndor të anijeve kozmike.

Oriz. 1 Diagrami i modelit të xhiroskopit të parë nga L. Foucault, 1852

xhiroskop optik me lazer notues

1. Xhiroskopi dhe vetitë kryesore të tij

Prona e zbuluar e majës hapi perspektiva interesante për përdorimin e saj. Le të imagjinojmë se po e vëzhgojmë globin nga Poli i tij verior N nga hapësira e jashtme (Fig. 2).

Oriz. 2 Devijimi i xhiroskopit me kalimin e kohës nga rrafshi i horizontit

Le të supozojmë gjithashtu se në momentin fillestar të kohës pamë majën të instaluar në ekuator në pikën B0, dhe boshti i saj kryesor AA1 është i drejtuar nga perëndimi në lindje dhe ndodhet horizontalisht. Për shkak të rrotullimit ditor të Tokës, pika B0 ndryshon vazhdimisht pozicionin e saj. Pas tre orësh do të kalojë në pikën B3, pas gjashtë orësh - në pikën B6, pas dymbëdhjetë - në pikën B12, etj. derisa të kthehet sërish në pozicionin e tij origjinal pas 24 orësh. Dihet se në çdo pikë të sipërfaqes së tokës, rrafshi i horizontit është pingul me rrezen e globit (d.m.th., rrafshi i horizontit ndryshon pozicionin e tij në hapësirën botërore me kalimin e kohës). Prandaj, për një vëzhgues nga hapësira botërore, pozicioni i tij për një pikë në sipërfaqen e tokës që ndodhet në ekuator do të duket të jetë një vijë e drejtë. Pra, në pikën B0 do të jetë drejtëza a0b0, në pikën B3 - drejtëz a3b3, në pikën B3 - drejtëz a6b6, etj.

Pika e pezullimit të majës, e fiksuar me ndihmën e unazave kardane të palëvizshme në sipërfaqen e tokës, gjithashtu merr pjesë në rrotullimin ditor të Tokës.

Boshti kryesor i një maje të tillë nuk do të mbajë një pozicion konstant në lidhje me rrafshin e horizontit. Mbetja e qëndrueshme në hapësirën botërore, boshti kryesor AA1 pjesa e sipërme do të devijojë nga rrafshi horizontal. Për më tepër, këndi i këtij devijimi do të jetë i barabartë me këndin e rrotullimit të globit.

Rrjedhimisht, një vëzhgues i vendosur në sipërfaqen e tokës pranë një maje në një pezullim gimbali do të jetë në gjendje të përcaktojë këndin e rrotullimit të globit rreth boshtit të tij nga devijimi i boshtit të tij kryesor nga rrafshi horizontal.

Pajisja e Foucault bëri të mundur vëzhgimin e drejtpërdrejtë të rrotullimit ditor të Tokës, prandaj u quajt xhiroskop.

Një xhiroskop me rrotullim të shpejtë ofron rezistencë të konsiderueshme ndaj çdo përpjekjeje për të ndryshuar pozicionin e tij në hapësirë. Nëse veproni në unazën e saj të jashtme NK ( Fig.3) me forcë F, Duke u përpjekur të rrotulloni xhiroskopin rreth boshtit CC1, mund të verifikoni rezistencën e xhiroskopit ndaj forcës së jashtme.

Xhiroskopi do të fillojë të rrotullohet jo rreth boshtit CC1, por rreth boshtit BB1. në drejtimin e treguar nga shigjeta. Shpejtësia e rrotullimit të xhiroskopit rreth boshtit BB1 do të jetë më e madhe, aq më e madhe është forca F.

Oriz. 3 Rezistenca e xhiroskopit ndaj forcave të jashtme

Në të njëjtën kohë, u zbuluan veti të tjera interesante të xhiroskopit. Eksperimentet kanë treguar se duke shtrënguar vidhat d, ndodhet në unazën e jashtme NK, duke i privuar kështu xhiroskopit lirinë për të rrotulluar rreth boshtit të tij BB1, krijojnë kushte në të cilat xhiroskopi do të tentojë të rreshtojë boshtin e tij kryesor AA1 me rrafshin meridian. Për ta bërë këtë, së pari duhet të vendosni boshtin kryesor të xhiroskopit në rrafshin horizontal. Nëse e shtrëngoni vidën d1, të vendosura në trup TE pajisjen, dhe në këtë mënyrë i privojnë xhiroskopit lirinë e rrotullimit rreth boshtit të tij CC1, pastaj boshti kryesor AA1 me kusht që më parë të jetë në linjë me rrafshin meridian, do të priret të rreshtohet me një vijë paralele me boshtin e botës.

Për të kuptuar natyrën e vetive të ndryshme të xhiroskopit, le t'i drejtohemi disa koncepteve dhe ligjeve themelore të mekanikës.

2. Vetia e xhiroskopit të rotorit me tre shkallë

Ndër xhiroskopët mekanikë, dallohet një xhiroskop rrotullues - një trup i ngurtë që rrotullohet me shpejtësi (rotori), boshti i rrotullimit të të cilit mund të ndryshojë lirshëm orientimin e tij në hapësirë. Në këtë rast, shpejtësia e rrotullimit të xhiroskopit tejkalon ndjeshëm shpejtësinë e rrotullimit të boshtit të tij të rrotullimit. Vetia kryesore e një xhiroskopi të tillë është aftësia për të mbajtur një drejtim konstant të boshtit të rrotullimit në hapësirë ​​në mungesë të ndikimit të momenteve të forcave të jashtme mbi të dhe për t'i rezistuar në mënyrë efektive veprimit të momenteve të jashtme të forcave. Kjo veti përcaktohet kryesisht nga shpejtësia këndore e rrotullimit të vetë xhiroskopit.

Kur ekspozohet ndaj një momenti të forcës së jashtme rreth një boshti pingul me boshtin e rrotullimit të rotorit, xhiroskopi fillon të rrotullohet rreth boshtit të precesionit, i cili është pingul me momentin e forcave të jashtme.

Sjellja e një xhiroskopi në një kornizë referimi inerciale përshkruhet, sipas një përfundimi të ligjit të dytë të Njutonit, nga ekuacioni

Ku vektorët dhe janë, përkatësisht, momenti i forcës që vepron në xhiroskop dhe momenti këndor i tij.

Një ndryshim në vektorin e momentit këndor nën ndikimin e një momenti të forcës është i mundur jo vetëm në madhësi, por edhe në drejtim. Në veçanti, një moment i forcës i aplikuar pingul me boshtin e rrotullimit të xhiroskopit, domethënë pingul, çon në lëvizje pingul me të dyja dhe, domethënë, në fenomenin e precesionit. Shpejtësia këndore e precesionit të një xhiroskopi përcaktohet nga momenti këndor i tij dhe momenti i forcës së aplikuar.

Kjo do të thotë, është në përpjesëtim të zhdrejtë me shpejtësinë e rrotullimit të xhiroskopit. Njëkohësisht me shfaqjen e precesionit, sipas përfundimit të ligjit të tretë të Njutonit, xhiroskopi do të fillojë të veprojë në trupat përreth me një moment reagimi të barabartë në madhësi dhe të kundërt në drejtim me momentin e aplikuar në xhiroskop. Ky moment reagimi quhet momenti xhiroskopik.

E njëjta lëvizje e xhiroskopit mund të interpretohet ndryshe nëse përdorim një sistem referimi jo-inercial të lidhur me shtresën e rotorit dhe futim në të një forcë inerciale fiktive - të ashtuquajturën forcë Coriolis. Kështu, kur ekspozohet ndaj një momenti të forcës së jashtme, xhiroskopi fillimisht do të rrotullohet pikërisht në drejtim të momentit të jashtëm (hedhja e nutacionit). Kështu, çdo grimcë e xhiroskopit do të lëvizë me një shpejtësi të lëvizshme këndore të rrotullimit për shkak të veprimit të këtij momenti. Por rotori i xhiroskopit, përveç kësaj, rrotullohet vetë, kështu që çdo grimcë do të ketë një shpejtësi relative. Si rezultat, lind një forcë Coriolis, e cila bën që xhiroskopi të lëvizë në një drejtim pingul me momentin e aplikuar, domethënë në preces.

3. Llojet e reja të xhiroskopëve

Kërkesat gjithnjë në rritje për saktësinë dhe karakteristikat e performancës së pajisjeve xhiroskopike kanë stimuluar shkencëtarët dhe inxhinierët nga shumë vende të botës jo vetëm për përmirësime të mëtejshme në xhiroskopët klasikë me një rotor rrotullues, por edhe për të kërkuar ide thelbësisht të reja për të zgjidhur problemin. të krijimit të sensorëve të ndjeshëm për të treguar dhe matur lëvizjet këndore të një objekti në hapësirë.

Aktualisht, njihen më shumë se njëqind dukuri dhe parime të ndryshme fizike që lejojnë zgjidhjen e problemeve xhiroskopike. Shumë mijëra patenta dhe certifikata të së drejtës së autorit janë lëshuar për zbulimet dhe shpikjet përkatëse. Dhe edhe një renditje e përciptë e tyre është një detyrë e pamundur. Prandaj, ne do të përqendrohemi vetëm në fushat më interesante, me ndihmën e të cilave janë marrë rezultatet praktike më domethënëse. Duhet të merret parasysh se niveli i zhvillimit të xhiroskopisë pati një ndikim të rëndësishëm në aftësinë mbrojtëse, prandaj, gjatë Luftës së Ftohtë, xhiroskopët u zhvilluan në fshehtësinë më të rreptë dhe informacioni për rezultatet e marra mbahej nën vulë.

Xhiroskopët notues

Një xhiroskop notues (PG) është një xhiroskop klasik rrotullues, në të cilin, për të shkarkuar kushinetat e pezullimit, të gjithë elementët lëvizës pezullohen në një lëng me një peshë specifike të lartë, në mënyrë që pesha e rotorit së bashku me kutinë të balancohet nga forcat hidrostatike. . Falë kësaj, fërkimi i thatë në akset e pezullimit zvogëlohet me shumë shkallë të madhësisë dhe rezistenca ndaj goditjes dhe dridhjeve të pajisjes rritet. Shtresë e mbyllur, e cila vepron si korniza e brendshme e gimbalit, quhet notues. Dizajni i lundrimit duhet të jetë sa më simetrik që të jetë e mundur. Rotori i xhiroskopit brenda notit rrotullohet në një jastëk ajri në kushineta aerodinamike me një shpejtësi prej rreth 30-60 mijë rrotullime në minutë. Një PG me fërkim të lartë të lëngut viskoz quhet gjithashtu një xhiroskop integrues.

PG mbetet një nga llojet më të zakonshme të xhiroskopëve edhe sot e kësaj dite dhe sigurisht që do të përdoret gjerësisht në vitet e ardhshme, pasi bazohet në teknologji të zhvilluara mirë dhe një bazë të fuqishme prodhimi. Por zhvillimet e reja në PG janë me sa duket jopraktike, pasi përmirësimet e mëtejshme në saktësi hasin në pengesa të pakapërcyeshme dhe nuk ka gjasa të justifikohen ekonomikisht.

Xhiroskopë të rregullueshëm në mënyrë dinamike

Xhiroskopët me akordim dinamik (DTG) i përkasin klasës së xhiroskopëve me një pezullim elastik të rotorit, në të cilin liria e lëvizjeve këndore të boshtit të rrotullimit të vet sigurohet për shkak të përputhshmërisë elastike të elementeve strukturorë (për shembull, shufrat e rrotullimit). Në DNG, ndryshe nga xhiroskopi klasik, përdoret i ashtuquajturi pezullim i brendshëm i gjilpërave (Fig. 3), i formuar nga një unazë e brendshme 2, e cila është ngjitur nga brenda me shufra rrotullimi 4 në boshtin e motorit elektrik. 5, dhe nga jashtë nga shufrat rrotulluese 3 në rotor 1. Momenti i fërkimit në pezullim shfaqet vetëm në si rezultat i fërkimit të brendshëm në materialin e shufrave rrotulluese elastike. Në xhiroskopët me rregullim dinamik, duke zgjedhur momentet e inercisë së kornizave të pezullimit dhe shpejtësinë këndore të rrotullimit të rotorit, kompensohen momentet elastike të pezullimit të aplikuar në rotor. Përparësitë e DNG përfshijnë madhësinë e tyre në miniaturë, stabilitet të lartë të leximeve dhe kosto relativisht të ulët.

Xhiroskopët lazer me unazë

Një xhiroskop lazer unazor (RLG), i quajtur gjithashtu një xhiroskop kuantik, krijohet në bazë të një lazeri me një rezonator unazor, në të cilin valët elektromagnetike kundërpërhapëse përhapen njëkohësisht përgjatë një qarku optik të mbyllur. Gjatësitë e këtyre valëve përcaktohen nga kushtet e gjenerimit, sipas të cilave një numër i plotë valësh duhet të përshtatet përgjatë gjatësisë së perimetrit të rezonatorit, prandaj, në një bazë të palëvizshme, frekuencat e këtyre valëve përkojnë. Kur rezonatori i xhiroskopit lazer rrotullohet, rruga që përshkojnë rrezet përgjatë konturit bëhet e ndryshme dhe frekuencat e valëve kundërshpërndarëse bëhen të pabarabarta. Frontet e valëve të trarëve ndërhyjnë me njëra-tjetrën, duke krijuar skaje ndërhyrjeje. Rrotullimi i rezonatorit të xhiroskopit lazer bën që skajet e interferencës të fillojnë të lëvizin me një shpejtësi proporcionale me shpejtësinë e rrotullimit të xhiroskopit. Integrimi me kalimin e kohës i sinjalit dalës të xhiroskopit lazer, proporcional me shpejtësinë këndore, bën të mundur përcaktimin e këndit të rrotullimit të objektit në të cilin është instaluar xhiroskopi. Përparësitë e xhiroskopëve lazer përfshijnë, para së gjithash, mungesën e një rotori rrotullues dhe kushinetat që i nënshtrohen forcave të fërkimit.

Xhiroskopët me fibra optike

Arritjet e rëndësishme në zhvillimin dhe prodhimin industrial të udhëzuesve të dritës me dobësim minimal linear dhe komponentë optikë të integruar çuan në fillimin e punës në një xhiroskop me fibër optike (FOG), i cili është një interferometër me fibër optike, në të cilin përhapen valët elektromagnetike kundërshpërndarëse. Versioni më i zakonshëm i FOG është një spirale me fibër optike me shumë kthesa. Saktësia FOG e arritur në mostrat laboratorike është afër saktësisë së KLG. Për shkak të thjeshtësisë së dizajnit, FOG është një nga xhiroskopët më të lirë me rreze të mesme.

Xhiroskopët me valë në gjendje të ngurtë (SWG)

Funksionimi i një xhiroskopi me valë në gjendje të ngurtë (WSG) bazohet në një parim fizik që konsiston në vetitë inerte të valëve elastike në një trup të ngurtë. Një valë elastike mund të përhapet në një mjedis të vazhdueshëm si një trup i ngurtë pa ndryshuar konfigurimin e saj. Një valë e tillë e ngjashme me grimcat quhet soliton dhe konsiderohet si një mishërim model i dualizmit grimcë-valë: nga njëra anë, është një valë, nga ana tjetër, pandryshueshmëria e konfigurimit çon në një analogji me një grimcë. Megjithatë, kjo analogji në disa dukuri shtrihet më tej. Kështu, nëse valët në këmbë të dridhjeve elastike ngacmohen në një rezonator bosht simetrik, atëherë rrotullimi i bazës në të cilën është instaluar rezonatori bën që vala në këmbë të rrotullohet përmes një këndi më të vogël por të njohur. Lëvizja përkatëse e valës në tërësi quhet precesion. Shpejtësia e precesionit të një vale në këmbë është proporcionale me projeksionin e shpejtësisë këndore të rrotullimit të bazës në boshtin e simetrisë së rezonatorit.

Rezonatori WTG është një guaskë e hollë elastike e rrotullimit e bërë nga kuarci i shkrirë, safiri ose materiali tjetër me një koeficient të ulët të humbjes së dridhjeve. Në mënyrë tipike, forma e guaskës është një hemisferë me një vrimë në pol, kjo është arsyeja pse VTG quhet një xhiroskop rezonator hemisferik në literaturë. Njëra skaj i rezonatorit (në pol) është ngjitur fort në bazën (këmbën). Skaji tjetër, i quajtur buza e punës, është i lirë. Elektrodat metalike spërkaten në sipërfaqet e jashtme dhe të brendshme të rezonatorit, afër skajit të punës, të cilat, së bashku me të njëjtat elektroda të aplikuara në shtresën përreth rezonatorit, formojnë kondensatorë. Disa nga kondensatorët shërbejnë për të ushtruar forcë në rezonator. Së bashku me qarqet elektronike përkatëse, ato formojnë një sistem për lëkundjet emocionuese dhe ruajtjen e amplitudës së tyre konstante. Me ndihmën e tij, në rezonator vendoset e ashtuquajtura mënyra e dytë e lëkundjes, në të cilën vala në këmbë ka katër antinyje çdo 90°. Grupi i dytë i kondensatorëve shërben si sensorë për pozicionin e antinyjeve në rezonator. Përpunimi i duhur (shumë kompleks) i sinjaleve nga këta sensorë bën të mundur marrjen e informacionit për lëvizjen rrotulluese të bazës së rezonatorit.

Përparësitë e VTG përfshijnë një raport të lartë saktësie/çmimi, aftësinë për të përballuar mbingarkesat e mëdha, kompaktësinë dhe peshën e ulët, konsumin e ulët të energjisë, kohën e shkurtër të gatishmërisë dhe varësinë e dobët nga temperatura e ambientit.

Xhiroskop vibrues

Xhiroskopët vibrues bazohen në vetinë e një piruni akordues, i cili konsiston në dëshirën për të ruajtur rrafshin e dridhjeve të këmbëve të tij. Teoria dhe eksperimenti tregojnë se një moment periodik i forcës lind në këmbën e një piruni akordues lëkundës të montuar në një platformë që rrotullohet rreth boshtit të simetrisë së pirunit akordues, frekuenca e të cilit është e barabartë me frekuencën e lëkundjes së këmbëve, dhe amplituda është proporcionale me shpejtësinë këndore të rrotullimit të platformës. Prandaj, duke matur amplituda e këndit të kthesës së këmbës së pirunit akordues, mund të gjykohet shpejtësia këndore e platformës. Patenta për një xhiroskop vibrues i përket disa llojeve të insekteve dipterane që kanë një palë shtojcash në formë shufre të quajtur halteres, të cilat dridhen gjatë fluturimit me një lëkundje deri në 75? dhe një frekuencë prej rreth 500 Hz. Kur trupi kthehet, dridhjet e halteres ndodhin në një plan tjetër. Këto dridhje perceptohen nga qeliza speciale të ndjeshme të vendosura në bazën e halteres dhe dërgojnë një komandë për të rreshtuar trupin e insektit. Sistemi është i ngjashëm me një autopilot, në sensorët e të cilit lëvizja rrotulluese zëvendësohet nga lëvizja osciluese si më e natyrshme dhe ekonomike për sistemet biologjike.

Zhvilluesit e parë të xhiroskopëve me dridhje parashikuan vdekjen e afërt të xhiroskopëve klasikë me një rotor rrotullues. Sidoqoftë, një analizë më e thellë tregoi se xhiroskopët e dridhjeve refuzojnë të punojnë në kushte dridhjeje, gjë që pothuajse gjithmonë shoqëron vendet e instalimit të pajisjeve në objekte në lëvizje. Problemi i paqëndrueshmërisë së leximeve për shkak të vështirësive të matjes me saktësi të lartë të amplitudës së dridhjeve të këmbëve doli gjithashtu të jetë i pakapërcyeshëm. Prandaj, ideja e një xhiroskopi të pastër akordues nuk u zhvillua kurrë në një pajisje precize, por stimuloi një linjë të tërë kërkimesh për lloje të reja xhiroskopësh duke përdorur ose efektin piezoelektrik, ose dridhjet e lëngjeve ose gazeve në tubat e lakuar me zgjuarsi. , etj.

Lista e literaturës së përdorur

1.Kargau, L.I. Pajisjet matëse për avionët [Tekst] / L.I. Kargau. - M., 1988. - 256 f.

2. Siff, E.J. Hyrje në xhiroskopi [Tekst] / E. J. Siff. - M.: Nauka, 1965. - 124 f.

3. Wikipedia [Burimi elektronik] / Enciklopedi e lirë. - 21.12.2014. - Mënyra e hyrjes. - URL: http://wikipedia.org.

Postuar në Allbest.ru

Dokumente të ngjashme

Sensorët e çift rrotullues magnetoelektrik. Studimi i një modeli matematikor të një xhiroskopi të akorduar dinamikisht me një mbështetje të rotorit me gaz dinamik, duke marrë parasysh përputhshmërinë këndore të mbështetjes së shpejtësisë. Ekuacionet e lëvizjes së një xhiroskopi të akorduar në mënyrë dinamike.

tezë, shtuar 04/12/2014


Një ide elementare e xhiroskopit, vetitë e tij themelore, parimi i funksionimit dhe aplikimi në teknologji. Teorema e Resalit. Drejtimi i boshtit të një xhiroskopi të lirë në një kornizë referimi inerciale. Precesioni i rregullt i një xhiroskopi të rëndë, rregulli i Zhukovsky.

prezantim, shtuar 11/09/2013


Vetitë valore të dritës: dispersioni, interferenca, difraksioni, polarizimi. Përvoja e Jung-ut. Vetitë kuantike të dritës: efekti fotoelektrik, efekti Compton. Rregullsitë e rrezatimit termik të trupave, efekti fotoelektrik.

abstrakt, shtuar 30.10.2006


Koncepti i përgjithshëm i një xhiroskopi, vetitë e tij më të rëndësishme. Supozimi kryesor i teorisë elementare. Reagimi i xhiroskopit ndaj forcave të jashtme. Momenti i reaksionit xhiroskopik, thelbi i teoremës së Rezalit. Vlerësimi i ndikimit të forcës së çastit në drejtimin e boshtit të xhiroskopit.

prezantim, shtuar 30.07.2013


Linjat e komunikimit me fibër optike si koncept, veçoritë e tyre fizike dhe teknike. Përbërësit kryesorë të fibrës optike dhe llojet e saj. Aplikimet dhe klasifikimi i kabllove me fibra optike, komponentët elektronikë të sistemeve të komunikimit optik.

abstrakt, shtuar më 16.01.2011


Fotoelasticiteti është pasojë e varësisë së konstantës dielektrike të një lënde nga deformimi. Sensorët e fibrave optike duke përdorur fotoelasticitet. Fotoelasticiteti dhe shpërndarja e stresit. Sensorët e fibrave optike bazuar në efektin e fotoelasticitetit.

puna e kursit, shtuar 12/13/2010


Përpunimi me laser i metaleve. Komunikimi me laser dhe vendndodhja. Sistemet e lundrimit me lazer dhe siguria e fluturimit. Sistemet e kontrollit të armëve me lazer. Gaz, gjysmëpërçues, të lëngshëm, gaz-dinamik, lazer unazë.

abstrakt, shtuar 05/10/2004


Vetitë optike të syzeve (indeksi i thyerjes, thyerja molare dhe jonike, dispersioni). Vetitë optike dhe struktura e gotave borosilikat, të cilat përmbajnë grimca argjendi dhe bakri me madhësi nano në sipërfaqe. Metodat për studimin e nanostrukturave.

tezë, shtuar 18.09.2012


Vetitë e materialeve superpërcjellëse. Përcaktimi i rezistencës elektrike dhe përshkueshmërisë magnetike të boshllëqeve jomagnetike. Ulja e fuqisë së fushës magnetike sipas zonës. Kushtet për funksionimin e pajisjes. Zbatimi i efektit Meissner dhe shpikja e tij.

punë shkencore, shtuar 20.04.2010


Efekti piezoelektrik në kristale. Dielektrikë në të cilët vërehet efekti piezoelektrik. Efekti i drejtpërdrejtë dhe i anasjelltë i piezoelektrikëve. Kompresimi i një pllake piezoelektrike. Llojet kryesore të piezoelektrikëve polikristaline. Vetitë themelore të piezoelektrikëve.

Sot fola me një person dhe edhe një herë u binda se shumë pak njerëz, veçanërisht ata me arsim humanitar, e imagjinojnë se çfarë është efekti xhiroskopik. Le të përpiqemi ta kuptojmë.

Pra, formulimi: efekti xhiroskopik është aftësia e një trupi që rrotullohet me shpejtësi për të ruajtur pozicionin e tij në hapësirë ​​në rrafshin e rrotullimit të tij.
Një xhiroskop është një trup i ngurtë me rrotullim të shpejtë i aftë për të matur ndryshimet në këndet e orientimit të trupit të lidhur me të në lidhje me një sistem koordinativ në lëvizje. Ne nuk do të thellohemi në ligjet e ruajtjes së momentit këndor. Le të imagjinojmë se çfarë është.
A kishin të gjithë një majë rrotulluese si fëmijë? Nëse e rrotulloni duke qëndruar në këmbë, atëherë nuk dëshiron të bjerë. Ky është efekti xhiroskopik.
Sa njerëz kanë vozitur një biçikletë? Apo ndoshta jeni duke hipur tani? Rrota është një trup rrotullues, një disk që gjithashtu dëshiron t'ju mbajë ju dhe biçikletën në të cilën jeni ulur në një pozicion të drejtë. Kjo është arsyeja pse ju nuk bini kur hipni, jo për shkak të ekuilibrit tuaj të shkëlqyer. Bilanci juaj aktivizohet vetëm me shpejtësi shumë të ulëta.
A keni menduar ndonjëherë se si një pilot aeroplan përcakton këndin e prirjes në lidhje me horizontin? E njëjta pajisje është instaluar në aeroplan - një xhiroskop. Ky është një ose më shumë disqe që rrotullohen shumë shpejt. Pavarësisht se si anon avioni, xhiroskopët janë gjithmonë në të njëjtin pozicion.

Siç mund ta shihni, efekti xhiroskopik është kudo rreth nesh dhe ne e përjetojmë atë çdo ditë. Është turp që shumë njerëz jetojnë jetën e tyre dhe nuk i vërejnë kurrë gjëra të tilla rreth tyre.

Një tjetër veti shumë interesante e efektit xhiroskopik është rezistenca ndaj ndryshimit të boshtit të rrotullimit të tij ose precesionit të xhiroskopit. Cfare eshte? Kjo është pjerrësia e xhiroskopit në një aeroplan me vonesë 90 gradë (ata që kanë studiuar energjinë elektrike duhet të dinë rrymën drejtuese dhe vonuese në elementët reaktivë nga tensioni (presioni elektrik)) në drejtim të rrotullimit, në lidhje me rrafshin e aplikimit të forcës ( oh, si, e shkrova vetë përkufizimin). Shembull? Mirë. Një çiklist është duke ecur drejt. Këtu çiklisti dëshiron të kthehet majtas, tërheq timonin me dorën e majtë drejt vetes dhe me dorën e djathtë larg tij. Qendra rrotullon boshtin e rrotullimit të rrotës së përparme... nëse në këtë moment e shikoni çiklistin nga lart, rrota duket si një vijë dhe thjesht duhet të kthehet në drejtim të kundërt të akrepave të orës. E gjithë kjo është e vërtetë, por çiklisti fillon të bjerë në anën e majtë. Përsëri, në kundërshtim me besimin popullor, kjo nuk është për shkak se ju dëshironi të kompensoni forcën e energjisë që do t'ju trokasë në të djathtë. Kjo për shkak se ndodh precesioni. Dhe si një plus, po, ju kompensoni forcën e energjisë kur ktheheni. Nëse efekti i precesionit do të mungonte, atëherë do të ishte një problem i madh për ju që të bini qëllimisht në anën tuaj të majtë dhe do të rrëzoheshit shumë më shpesh. Përveç kësaj, këtu ju shpëton përsëri nga rënia nga efekti xhiroskopik, i cili ju mban të prirur nga rrafshi i rrugës. E bukur? Sigurisht! :)
Gjithashtu, precesioni mund të vërehet në formën e një lëvizjeje në formë spirale të boshtit kur maja juaj rrotulluese fillon të bjerë në anën e saj.
Nëse filloni të ruani precesionin, atëherë krijohen strese mjaft të forta në yushi. Prandaj, mendoni pse është kaq e vështirë të rrotulloni timonin ashpër kur ngasni një biçikletë me shpejtësi të lartë. Nëse në një biçikletë ky stres kompensohet nga animi juaj, atëherë në një makinë rrota nuk anohet... Imagjinoni se çfarë sforcimesh lindin në shpërndarës kur tundni fort timonin me një shpejtësi prej 120 km/h? Po... Nëse dikush ka një PowerBall, mund ta kontrolloni vetë kur dora juaj të lodhet.
Përveç precesionit, xhiroskopët kanë nutacione - këto janë lëkundje të vogla të mbivendosura në vijën e precesionit. Kushdo që është i interesuar për astronominë dhe planetin tonë (dhe jo vetëm) do të kuptojë se Toka dhe xhiroskopi kanë shumë të përbashkëta. Ka edhe precesione edhe nutacione... Për shkak të precesionit, Polari ynë së shpejti do të pushojë së qeni polar. Për shkak të nuancave, koordinatat e yjeve në qiell në sistemin e referencës ekuatoriale ndryshojnë periodikisht... por kjo është një histori tjetër. Më shumë për këtë herë tjetër.

Doja të gjeja një video në internet për të treguar se çfarë është, por gjeta diçka pak a shumë të përshtatshme vetëm në anglisht. Nëse dikush e kupton, kjo është shumë mirë. Personalisht, gjithçka është e qartë për mua, për fat të mirë, nuk ka probleme me anglishten. :) Ata që nuk kuptojnë, të paktën t'i hedhin një sy.

Në përgjithësi, ka mjaft lloje të xhiroskopëve. Përshkrova një xhiroskop të rregullt rrotullues, por parimi i funksionimit të të gjithë xhiroskopëve mbetet ende i njëjtë.

Nga rruga, kur krijova postimin, u shfaq një mbishkrim se një postim me të njëjtin emër ishte krijuar tashmë. E hapa, shikova... dhe e dini se çfarë ka atje? Si të ngasësh një rrota në një motoçikletë... Për më tepër, çfarë marrëdhënie ka me efektin xhiroskopik është disi e paqartë nga mesazhi.

Vetëm kushtojini më shumë vëmendje asaj që po ndodh rreth jush. :) Personi që e bën këtë sheh GJITHÇKA në rrugë, kontrollon situatën dhe në fund do të jetë më i sjellshëm. Dashuria për të tjerët fillon me dashurinë për gjëra të reja.