Doğada jiroskopik etkiler. Jiroskopik enstrümantasyonun geliştirilmesi için beklentiler

Planı:

giriiş

• 1 Geçmiş
• 2 Sınıflandırma
  • 2.1 Mekanik jiroskoplar
    • 2.1.1 Çift eksenli döner jiroskopun özellikleri
    • 2.1.2 Titreşim jiroskopları
      • 2.1.2.1 Çalışma prensibi
      • 2.1.2.2 Çeşitler
  • 2.2 Optik jiroskoplar
• 3 Jiroskopların teknolojide uygulanması
  • 3.1 Stabilizasyon sistemleri
  • 3.2 Yeni jiroskop türleri
  • 3.3 Jiroskopik enstrümantasyonun geliştirilmesi için beklentiler
  • 3.4 Akıllı telefonlarda ve oyun konsollarında jiroskop kullanma
• 4 Jiroskop tabanlı oyuncaklar
• 5 Not
• 6 Edebiyat
• 7 Bölüm
  • 8.1 Rusya Federasyonu
  • 8.1.2 Ukrayna
  • 8.2.3 ABD
  • 8.3.4 Fransa
  • 8.4.5 Almanya

giriiş

3 DOF jiroskopun ana özelliğinin gösterimi (idealleştirilmiş çalışma).

Jiroskop(eski Yunanca'dan. γῦρος "daire" ve σκοπέω “Bakıyorum”), aynı adı taşıyan bir cihazın temeli olan, genellikle korunum yasasına dayanan, atalet koordinat sistemine göre kendisiyle ilişkili vücudun yönelim açılarındaki değişiklikleri ölçebilen, hızla dönen bir katı cisimdir. açısal momentum (açısal momentum).

Presesyon

Artan devinim (volan yavaşladıkça)

Mekanik bir jiroskopun devinim hareketinin animasyonu.

1. Tarih

Jiroskop Foucault tarafından icat edildi (Dumolin-Froment tarafından inşa edildi, 1852)

MAKS-2009'da Jiroskop

Jiroskopun icadından önce insanlık uzayda yön belirlemek için çeşitli yöntemler kullanıyordu. Antik çağlardan beri insanlar uzaktaki nesneler, özellikle de Güneş tarafından görsel olarak yönlendirilmişlerdir. Zaten eski zamanlarda, ilk aletler ortaya çıktı: yerçekimine dayalı bir çekül ve terazi. Orta Çağ'da Çin'de Dünya'nın manyetizmasını kullanan bir pusula icat edildi. Avrupa'da usturlap ve diğer aletler yıldızların konumlarına göre oluşturuldu.

Jiroskop, Johann Bonenberger tarafından icat edildi ve icadının bir açıklamasını 1817'de yayınladı. Ancak Fransız matematikçi Poisson, 1813'te bu cihazın mucidi olarak Bonenberger'den bahsetmişti. Bonenberger jiroskopunun ana kısmı, bir gimbal içinde dönen devasa bir toptu. 1832'de Amerikalı Walter R. Johnson, dönen disk jiroskopu fikrini ortaya attı. Fransız bilim adamı Laplace bu cihazı eğitim amaçlı önerdi. 1852'de Fransız bilim adamı Foucault jiroskopu geliştirdi ve Foucault sarkacının icadından bir yıl sonra yine açısal korunumu temel alarak yön değişikliklerini (bu durumda Dünya) gösteren bir araç olarak ilk kez kullandı. ivme. “Jiroskop” ismini bulan Foucault'dur. Foucault da Bonenberger gibi yalpa çemberleri kullandı. En geç 1853'te Fessel, jiroskop süspansiyonunun başka bir versiyonunu icat etti.

Jiroskopun daha eski cihazlara göre avantajı, zor koşullarda (zayıf görüş, titreme, elektromanyetik girişim) doğru şekilde çalışmasıdır. Ancak sürtünme nedeniyle jiroskop hızla durdu.

19. yüzyılın ikinci yarısında jiroskopun hareketini hızlandırmak ve sürdürmek için bir elektrik motorunun kullanılması önerildi. Jiroskop ilk kez 1880'lerde mühendis Aubrey tarafından bir torpido rotasını dengelemek için kullanıldı. 20. yüzyılda jiroskoplar uçaklarda, roketlerde ve denizaltılarda pusula yerine veya pusulayla birlikte kullanılmaya başlandı.

2. Sınıflandırma

Serbestlik derecesi sayısına göre ana jiroskop türleri:

• 2-güç (bütünleşen, çift bütünleşen, farklılaşan)
• 3 derece.

Çalışma prensiplerine göre iki ana jiroskop türü vardır:

• mekanik jiroskoplar,
• optik jiroskoplar.

Çalışma modlarına göre jiroskoplar ikiye ayrılır:

• açısal hız sensörleri,
• yön işaretleri.

Ancak aynı cihaz, kontrol türüne bağlı olarak farklı modlarda çalışabilir.

2.1. Mekanik jiroskoplar

Bir gimbaldeki en basit mekanik jiroskopun şeması

Mekanik jiroskoplar arasında öne çıkıyor döner jiroskop- dönme ekseni uzayda yönünü değiştirebilen, hızla dönen bir katı gövde (rotor). Bu durumda jiroskopun dönüş hızı, dönme ekseninin dönüş hızını önemli ölçüde aşar. Böyle bir jiroskopun ana özelliği, dış kuvvetlerin momentlerinin onun üzerinde etkisi olmadığında, uzayda dönme ekseninin sabit bir yönünü muhafaza edebilmesidir.

Bu özellik ilk kez 1852'de Foucault tarafından Dünya'nın dönüşünü deneysel olarak göstermek için kullanıldı. Bu gösteri sayesinde jiroskop, adını Yunanca "dönme", "gözlemleme" sözcüklerinden almıştır.

2.1.1. Çift eksenli döner jiroskopun özellikleri

Mekanik bir jiroskopun devinimi.

Rotorun dönme eksenine dik bir eksen etrafında bir dış kuvvet momentine maruz kaldığında jiroskop, dış kuvvetlerin momentine dik olan devinim ekseni etrafında dönmeye başlar.

Örneğin, jiroskopik eksenin yalnızca yatay düzlemde hareket etmesine izin verirseniz, eksen meridyen boyunca kendini hizalama eğiliminde olur, böylece cihazın dönüşü Dünya'nın dönüşüyle ​​aynı şekilde gerçekleşir. Eksenin dikey olarak (meridyen düzleminde) hareket etmesine izin verilirse, o zaman dünyanın eksenine paralel olma eğilimi gösterir. Cihazın yaygın kullanımını belirleyen de jiroskopun bu olağanüstü özelliğidir.

Bu özellik Coriolis kuvveti olarak adlandırılan kuvvetin ortaya çıkmasıyla doğrudan ilgilidir. Böylece, bir dış kuvvet momentine maruz kaldığında jiroskop başlangıçta tam olarak dış momentin yönünde dönecektir (nutasyon atışı). Böylece jiroskopun her bir parçacığı, tork nedeniyle taşınabilir bir açısal dönüş hızıyla hareket edecektir. Ancak döner jiroskop buna ek olarak kendi kendine döner, bu da her parçacığın göreceli bir hıza sahip olacağı anlamına gelir. Sonuç olarak, jiroskopu uygulanan momente dik bir yönde hareket etmeye, yani ilerlemeye zorlayacak bir Coriolis kuvveti ortaya çıkacaktır. Presesyon, momenti dış kuvvetin momentini telafi edecek bir Coriolis kuvvetine neden olacaktır.

Dönen cisimlerin jiroskopik etkisi, maddenin temel özelliği olan eylemsizliğinin bir tezahürüdür.

Basitleştirilmiş olarak jiroskopun davranışı aşağıdaki denklemle tanımlanır:

burada vektörler sırasıyla jiroskopa etki eden kuvvetin momenti ve açısal momentumdur, skaler ise eylemsizlik momentidir, vektörler hem açısal hız hem de açısal ivmedir.

Bundan, jiroskopun dönme eksenine dik, yani dik olarak uygulanan kuvvet momentinin, her ikisine de dik harekete ve yani devinim olgusuna yol açtığı sonucu çıkar. Bir jiroskopun devinim açısal hızı, açısal momentumu ve uygulanan kuvvetin momenti ile belirlenir:

yani jiroskopun dönüş hızıyla ters orantılıdır.

2.1.2. Titreşim jiroskopları

Titreşimli jiroskoplar, dönerken titreşimlerini tek bir düzlemde koruyan cihazlardır. Bu tür jiroskop, döner jiroskopla karşılaştırıldığında karşılaştırılabilir doğrulukla çok daha basit ve daha ucuzdur. Yabancı literatürde “Coriolis titreşimli jiroskoplar” terimi de kullanılmaktadır - çünkü bunların çalışma prensibi, döner jiroskoplar gibi Coriolis kuvvet etkisine dayanmaktadır.
Örneğin Segway elektrikli scooterın eğim ölçüm sisteminde titreşim jiroskopları kullanılıyor. Sistem, verileri iki mikroişlemci tarafından işlenen beş titreşim jiroskopundan oluşur.
Mobil cihazlarda, özellikle iPhone 4'te kullanılan bu tür jiroskoplardır.

2.1.2.1. Çalışma prensibi

MEMS jiroskopunda asılı iki ağırlık bir düzlem üzerinde .

Jiroskop döndüğünde, jiroskop dönüşünün açısal frekansı ve hızına eşit bir Coriolis ivmesi meydana gelir. Salınım yapan ağırlığın yatay hızı şu şekilde elde edilir: ve ağırlığın düzlemdeki konumu. Jiroskopun dönmesinin neden olduğu düzlem dışı hareket şuna eşittir:

- düzleme dik yönde yay sertliği katsayısı.

• - salınan ağırlığın hareketine dik düzlemdeki dönme miktarı.
• 2.1.2.2. Çeşitler
• Piezoelektrik jiroskoplar.
• Katı hal dalga jiroskopları.
• Ayar çatalı jiroskopları.

Titreşimli rotor jiroskopları

MEMS jiroskopları.

2.2. Optik jiroskoplar

Fiber optik ve lazer jiroskoplara ayrılırlar. Çalışma prensibi Sagnac etkisine dayanmaktadır ve teorik olarak SRT kullanılarak açıklanmıştır. STR'ye göre ışığın hızı herhangi bir eylemsiz referans çerçevesinde sabittir. Eylemsiz olmayan bir sistemde c'den farklı olabilir. Cihazın dönme yönünde ve dönme yönünün tersine bir ışık demeti gönderilirken, ışınların varış zamanlarındaki fark (interferometre tarafından belirlenir), ışınların optik yollarındaki farkın bulunmasını mümkün kılar. eylemsiz referans sisteminde ve sonuç olarak ışının geçişi sırasında cihazın açısal dönüş miktarı.

3. Jiroskopların teknolojide uygulanması Bir jiroskopun özellikleri, ana kısmı birkaç serbestlik derecesine (olası dönme eksenleri) sahip, hızla dönen bir rotor olan jiroskoplar gibi cihazlarda kullanılır., En yaygın kullanılanı, gimballere yerleştirilen jiroskoplardır (şekle bakınız). Bu tür jiroskoplar 3 serbestlik derecesine sahiptir yani kendi eksenleri etrafında 3 bağımsız dönüş yapabilirler AA" BB" Ve CC" tabana göre kalan A hareketsiz.

Kütle merkezinin gimbalin merkeziyle çakıştığı jiroskoplar O, astatik olarak adlandırılır, aksi takdirde statik jiroskoplar denir.

Jiroskop rotorunun yüksek hızda dönmesini sağlamak için özel jiroskop motorları kullanılır.

Jiroskopu kontrol etmek ve ondan bilgi almak için açı sensörleri ve tork sensörleri kullanılır.

Jiroskoplar, hem navigasyon sistemlerinde (yapay ufuk, jiroskop, INS, vb.) hem de uzay aracının yönlendirilmesi ve stabilizasyonu için reaktif olmayan sistemlerde bileşen olarak kullanılır.

3.1. Stabilizasyon sistemleri

Stabilizasyon sistemleri üç ana tipte gelir.

• Güç stabilizasyon sistemi (2 derecelik jiroskoplarda).

Her eksen etrafında stabilizasyon için bir jiroskopa ihtiyaç vardır. Stabilizasyon bir jiroskop ve bir boşaltma motoru tarafından gerçekleştirilir; başlangıçta bir jiroskopik moment etki eder ve ardından boşaltma motoru bağlanır.

• Gösterge gücü stabilizasyon sistemi (2 derecelik jiroskoplarda).

Her eksen etrafında stabilizasyon için bir jiroskopa ihtiyaç vardır. Stabilizasyon yalnızca motorların boşaltılmasıyla gerçekleştirilir, ancak başlangıçta ihmal edilebilecek küçük bir jiroskopik moment ortaya çıkar.

• Gösterge stabilizasyon sistemi (3 derecelik jiroskoplarda)

İki eksen etrafında dengelemek için bir jiroskopa ihtiyaç vardır. Stabilizasyon yalnızca motorların boşaltılmasıyla gerçekleştirilir.

3.2. Yeni jiroskop türleri

Jiroskop cihazlarının doğruluğu ve performans özelliklerine yönelik sürekli artan gereksinimler, dünyanın birçok ülkesindeki bilim adamlarını ve mühendisleri yalnızca dönen rotorlu klasik jiroskopları geliştirmeye değil, aynı zamanda hassas oluşturma sorununu çözen temelde yeni fikirler aramaya da zorladı. Bir nesnenin açısal hareketinin parametrelerini ölçmek ve görüntülemek için sensörler.

Şu anda biliniyor yüzden fazla Jiroskopik problemlerin çözülmesine izin veren çeşitli olaylar ve fiziksel prensipler. Rusya ve ABD'de ilgili keşifler ve icatlar için binlerce patent ve telif hakkı sertifikası verilmiştir.

Uzun menzilli stratejik füzelerin güdüm sistemlerinde hassas jiroskoplar kullanıldığından, bu alanda yürütülen araştırmalara ilişkin bilgiler Soğuk Savaş döneminde gizli olarak sınıflandırıldı.

Kuantum jiroskoplarının gelişim yönü ümit vericidir.

3.3. Jiroskopik enstrümantasyonun geliştirilmesi için beklentiler

Günümüzde geniş bir tüketici yelpazesini tatmin eden oldukça hassas jiroskopik sistemler oluşturulmuştur. Dünyanın önde gelen ülkelerinin bütçelerinde askeri-endüstriyel kompleks için ayrılan fonların azaltılması, jiroskopik teknolojinin sivil uygulamalarına olan ilgiyi keskin bir şekilde artırdı. Örneğin günümüzde mikromekanik jiroskopların araç stabilizasyon sistemlerinde veya video kameralarda kullanımı yaygındır.

GPS ve GLONASS gibi navigasyon yöntemlerini destekleyenlere göre, yüksek hassasiyetli uydu navigasyonu alanındaki olağanüstü ilerleme, otonom navigasyon yardımcılarını gereksiz hale getirdi (uydu navigasyon sisteminin (SNS), yani, gezegenin içinde). Şu anda SNS sistemleri ağırlık, boyut ve maliyet açısından jiroskopik olanlardan üstündür.

Şu anda geliştiriliyor üçüncü nesil navigasyon uydu sistemi. DGPS düzeltme sinyalinin kapsama alanına yerleştirildiğinde, Dünya yüzeyindeki nesnelerin koordinatlarını diferansiyel modda birkaç santimetre doğrulukla belirlemenize olanak tanır. Bu durumda yönlü jiroskopların kullanılmasına gerek olmadığı varsayılmaktadır. Örneğin bir uçağın kanatlarına iki adet uydu sinyal alıcısı takmak, uçağın dikey bir eksen etrafındaki dönüşü hakkında bilgi edinmenizi sağlar.

Ancak GPS sistemleri, uydu görünürlüğünün zayıf olduğu kentsel ortamlarda konumu doğru bir şekilde belirleyememektedir. Ormanlık alanlarda da benzer sorunlar yaşanıyor. Ayrıca SNS sinyallerinin geçişi atmosferdeki süreçlere, engellere ve sinyal yansımalarına bağlıdır. Otonom jiroskopik cihazlar her yerde çalışır - yeraltında, su altında, uzayda.

Uçaklarda GPS'in uzun mesafelerde ivmeölçerlerden daha doğru olduğu ortaya çıktı. Ancak uçağın eğim açılarını ölçmek için iki GPS alıcısı kullanmak, birkaç dereceye kadar hatalara neden olur. GPS kullanarak uçağın hızını belirleyerek rotayı hesaplamak da çok doğru değil. Bu nedenle günümüz navigasyon sistemlerinde en uygun çözüm, entegre INS/SNS sistemi adı verilen uydu ve jiroskopik sistemlerin birleşimidir.

Geçtiğimiz on yıllarda, jiroskopik teknolojinin evrimsel gelişimi niteliksel değişimlerin eşiğine yaklaştı. Bu nedenle jiroskopi alanındaki uzmanların dikkati artık bu tür cihazlar için standart dışı uygulamalar bulmaya odaklanmıştır. Tamamen yeni ilginç görevler ortaya çıktı: maden arama, deprem tahmini, demiryollarının ve petrol boru hatlarının konumlarının son derece hassas ölçümü, tıbbi ekipman ve diğerleri.

3.4. Akıllı telefonlarda ve oyun konsollarında jiroskop kullanma

MEMS jiroskoplarının üretim maliyetinde önemli bir azalma, bunların akıllı telefonlarda ve oyun konsollarında kullanılmasına yol açtı.

MEMS jiroskopunun yeni Apple iPhone 4 akıllı telefondaki görünümü, 3D oyunlarda ve artırılmış gerçeklik oluşumunda yeni fırsatlar yaratıyor. Zaten günümüzde çeşitli akıllı telefon ve oyun konsolu üreticileri, ürünlerinde MEMS jiroskoplarını kullanacak. Yakında akıllı telefonlarda ve oyun konsollarında bilgisayar ekranını başka bir sanal dünyaya açılan bir pencere haline getirecek uygulamalar ortaya çıkacak. Örneğin, bir 3D oyunda, akıllı telefonunu veya mobil oyun konsolunu hareket ettiren kullanıcı, oyunun diğer yönlerini - sanal gerçekliği görecektir. Akıllı telefonu yukarı kaldırdığında kullanıcı sanal gökyüzünü görecek, aşağı indirdiğinde ise sanal dünyayı görecek. Ana yönlerde dönerek sanal dünyanın içine bakabilir. Jiroskop, akıllı telefonun gerçek dünyaya göre nasıl yönlendirildiğine ilişkin program verilerini verir ve program bu verileri sanal dünyayla bağlar. Aynı şekilde, ancak artık oyunda değil, artırılmış gerçeklik oluşturmak için jiroskop kullanabilirsiniz.

Ayrıca jiroskop Sony PlayStation 3 için Sixaxis ve Nintendo Wii için Wii MotionPlus gibi oyun kumandalarında kullanılmaya başlandı. Bu denetleyicilerin her ikisi de birbirini tamamlayan iki uzamsal sensör kullanır: bir ivmeölçer ve jiroskop. İlk kez, uzaydaki konumunu belirleyebilen bir oyun kumandası Nintendo tarafından piyasaya sürüldü - Wii oyun konsolu için Wii Remote, ancak yalnızca üç boyutlu bir ivmeölçer kullanıyor. 3 boyutlu bir ivmeölçer, son derece dinamik hareketler sırasında dönme parametrelerini doğru bir şekilde ölçemez. İşte bu yüzden en yeni oyun kumandalarında: Sixaxis ve Wii MotionPlus, ivme ölçere ek olarak ek bir uzaysal sensör kullanıldı - jiroskop.

4. Jiroskop oyuncakları

Jiroskop temelinde yapılan oyuncakların en basit örnekleri yo-yo, top (topaç) ve helikopter modelleridir.
Üst kısımlar jiroskoplardan farklı olarak tek bir sabit noktaya sahip değildir.
Ayrıca bir spor jiroskopik simülatörü var.

5. Notlar

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” (“Dünyanın kendi ekseni etrafında dönme yasalarını açıklayan bir makinenin açıklaması ve ikincisinin yönündeki değişiklik”) Doğa ve Arzneikunde için Tübinger Blätter, cilt. 3, sayfa 72-83. İnternette: 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 rotasyon des corps pesans" ("Masif cisimlerin dönme hareketinin özel durumu hakkındaki makale"), Journal de l'École Polytechnique, cilt. 9, sayfa 247-262. İnternette: http://www.ion.org/museum/files/File_2.pdf - www.ion.org/museum/files/File_2.pdf
3. Bonenberger jiroskopunun fotoğrafı: 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 (Ocak 1832) "Çeşitli olguları sergilemek ve dönme hareketinin belirli yasalarını göstermek için rotaskop adı verilen bir aparatın açıklaması" Amerikan Bilim ve Sanat Dergisi, 1. seri, cilt. 21, hayır. 2, sayfa 265-280. İnternette: http://books.google.com/books?id=BjwPAAAAYAAJ&pg=PA265&lpg=PR5&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html - kitaplar.google.com/books?id=BjwPAAAAYAAJ&pg=PA265&lpg= PR5&dq =Johnson rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html
5. Walter R. Johnson'ın jiroskopunun (“rotascope”) çizimleri şu adreste bulunmaktadır: Board of Regents, Smithsonian Enstitüsü Mütevelli Heyeti'nin Onuncu Yıllık Raporu….(Washington, D.C.: Cornelius Wendell, 1856), sayfa 177-178. İnternette: http://books.google.com/books?id=fEyT4sTd7ZkC&pg=PA178&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html - kitaplar.google.com/books?id=fEyT4sTd7ZkC&pg=PA178&dq=Johnson rotascope&ie = ISO-8859-1&çıkış=html
6. Wagner JF, "Bohnenberger Makinesi", Navigasyon Enstitüsü. İnternette: 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 turnuvaları entraînés par a balta fixe à la yüzey de la terre," Bilim Akademisi'nin (Paris) hebdomadaires des seanslarını tamamlıyor, cilt. 35, sayfa 424-427. İnternette: http://www.bookmine.org/memoirs/pendule.html - www.bookmine.org/memoirs/pendule.html. "Sur les phénomènes d'orientation..." bölümüne ilerleyin.
8. (1) Julius Plücker (Eylül 1853) "Über die Fessel'sche rotasyon makinesi" Annalen der Physik, cilt. 166, hayır. 9, sayfa 174-177; (2) Julius Plücker (Ekim 1853) "Noch ein wort über die Fessel'sche rotarysmachine," Annalen der Physik, cilt. 166, hayır. 10, sayfa 348-351; (3) Charles Wheatstone (1864) "Fessel'in jiroskopu üzerine" Londra Kraliyet Cemiyeti Tutanakları, cilt. 7, sayfa 43-48. İnternette: http://books.google.com/books?id=CtGEAAAAIAAJ&pg=RA1-PA307&lpg=RA1-PA307&dq=Fessel+gyrscope&source=bl&ots=ZP0mYYrp_d&sig=DGmUeU4MC8hAMuBtDSQn4GpAyWc&hl=en&ei=N4s9SqOaM5 vKtgf62vUH&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=9 - kitaplar .google.com/books?id=CtGEAAAAIAAJ&pg=RA1-PA307&lpg=RA1-PA307&dq=Fessel jiroskop&source=bl&ots=ZP0mYYrp_d&sig=DGmUeU4MC8hAMuBtDSQn4GpAyWc&hl=en&ei=N4s9SqOaM5vKtgf6 2vUH &sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=9 .
9. Lynch D.D. Delco, Litton ve Northrop Grumman'da HRG Geliştirme //Katı Hal Jiroskopisi Yıldönümü Çalıştayı Bildirileri (19-21 Mayıs, 2008. Yalta, Ukrayna). - Kiev-Kharkiv. Ukrayna'nın ATS'si. 2009.- ISBN 978-976-02-5248-6.
10. Sarapuloff S.A. SSCB ve Ukrayna'da 15 Yıllık Katı Hal Jirodinamik Gelişimi: Uygulamalı Teorinin Sonuçları ve Perspektifleri //Proc. ABD Navigasyon Enstitüsü'nün (ION) Ulusal Teknik Toplantısı (Santa Monica, Kaliforniya, ABD. 14-16 Ocak 1997). - S.151-164.
11. Deepapple.com'daki makale: "AGD1 çipinin veya iPhone 4 Jiroskopunun X-ışını altında gizemi ortaya çıktı" - deepapple.com/news/37653.html
12. BT profesyonellerinin forumu. Makale: "Akıllı telefondaki jiroskop yeni bir boyuta açılan bir pencere açacak" - habrahabr.ru/blogs/games/95788/

6. Edebiyat

• Borozdin V.N. Jiroskopik cihazlar ve kontrol sistemi cihazları: Ders kitabı. teknik kolejler için el kitabı., M., Makine Mühendisliği, 1990.
• Merkuryev I.V., Podalkov V.V. Mikromekanik ve dalga katı hal jiroskoplarının dinamiği. - M.: FİZMATLİT, 2009. - 228 s. - ISBN 978-5-9221-1125-6
• Jiroskopik sistemler / Ed. D. S. Pelpora. Saat 3'te M.: Daha yüksek. okul, 1986-1988. Bölüm 1: Jiroskopların ve jiroskopik stabilizatörlerin teorisi 1986; Bölüm 2: Jiroskopik cihazlar ve sistemler. 1988; Bölüm 3: Jiroskopik cihazların elemanları. 1988
• Pavlovsky M.A. Jiroskop teorisi: Üniversiteler için ders kitabı., Kiev, Vishcha Okulu, 1986.
• Sivukhin D.V. Genel fizik dersi. - 5. baskı, basmakalıp. - M.: Fizmatlit, 2006. - T.I. Mekanik. - 560 sn. - ISBN 5-9221-0715-1

7. Bölümler

8.1. Rusya Federasyonu

• Kafe web sitesi "Otomasyon ve elektronik alet yapımı" KAI adını almıştır. A. N. Tupolev - au.kai.ru
• Kafe web sitesi "Yönelim, stabilizasyon ve navigasyon için aletler ve sistemler" MSTU. N.E Bauman - iu2.bmstu.ru
• Kafe web sitesi Moskova Havacılık Enstitüsü'nün “Otomatik yönlendirme ve navigasyon kompleksleri” - www.mai.ru/colleges/fac_3/kaf/k305/
• Kafe web sitesi "Bilgi ve navigasyon sistemleri" St. Petersburg Devlet Üniversitesi ITMO - www.elektropribor.spb.ru/IFMO/index.html
• Kafe web sitesi “Teorik Mekanik” SSAU - manuel Petrishchev V. F. “Jiroskop teorisinin unsurları ve uzay aracını kontrol etmek için uygulanması” - www.termech.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=71&Itemid=36
• Güç Mühendisliği ve Mekaniği Enstitüsü'nün resmi web sitesi, Moskova Enerji Enstitüsü (TU) - www.enmi.ru/
• Kafe web sitesi “Yönelim, stabilizasyon ve navigasyon için aletler ve sistemler” Tula Devlet Üniversitesi - www.gyroskops.ru/?id=33
• Kafe web sitesi "Enstrüman Mühendisliği" SSTU - sstu.ru/node/3062
• SUSU Enstrüman Mühendisliği Bölümü Web Sitesi - instrcon.susu.ac.ru/

8.1.2. Ukrayna

• Kafe web sitesi "Uçaklar için aletler ve kontrol sistemleri, NTUU "KPI" - www.faks.ntu-kpi.kiev.ua/pskla/
• Kafe web sitesi “Yönelim ve navigasyon aletleri ve sistemleri”, NTUU “KPI” - pson.kiev.ua/
• Kafe web sitesi "Uçak kontrol sistemleri" KhAI adını almıştır. N. E. Zhukovsky - k301.info

Deneyimler gösteriyor ki, eğer bir cisim belirli bir eksen etrafında döndürülür ve sonra kendi haline bırakılırsa, dönme ekseninin uzaydaki konumu zamanla değişir. Rulmanlarla sabitlerseniz dönme ekseninin konumunu değiştirmeden tutabilirsiniz. Bununla birlikte, kendilerine herhangi bir etki yapılmadan uzaydaki yönelimlerini değiştirmeyen cisimlerin dönme eksenleri vardır. dış kuvvetler. Bu eksenlere denir özgür eksenler.

Herhangi bir cisimde, cismin kütle merkezinden geçen, simetri eksenleri olan ve serbest eksenler olabilen, birbirine dik üç eksen vardır.

Dönme stabilitesi için serbest eksenlerden hangisinin dönme ekseni olarak görev yaptığı büyük önem taşımaktadır. Deneyimler, en yüksek ve en düşük atalet momentine sahip eksenler etrafındaki dönmenin kararlı olduğunu, ortalama atalet momentine sahip eksen etrafındaki dönmenin ise kararsız olduğunu göstermektedir.

Yani, paralel boruyu fırlatıp aynı anda dönmesine neden olursanız, düşerken eksen 1 ve 2 etrafında sabit bir şekilde dönecektir (Şekil 4.7.1).

Serbest eksenlerin uzaydaki konumlarını koruma özelliği teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu bağlamda en ilgi çekici olanı, serbest bir eksen olan simetri ekseni etrafında yüksek bir açısal hızla dönen devasa homojen cisimler olan jiroskoplardır.

Jiroskop ekseninin uzayda yön değiştirebilmesi için dış kuvvetlerin momentinin sıfırdan farklı olması gerekir. Jiroskop ekseninin dönmesine neden olmaya çalışırken, jiroskopik etki adı verilen bir olgu gözlenir: jiroskop ekseninin düz bir çizgi etrafında dönmesine neden olacak kuvvetlerin etkisi altında, jiroskop ekseni düz bir çizgi etrafında döner (Şekil 4.7). .2). Jiroskopun görünüşte doğal olmayan davranışı, dönme hareketinin dinamiği yasalarıyla tamamen tutarlıdır. Aslında, jiroskopun eksenini eksen etrafında döndürme eğiliminde olan kuvvetlerin momenti ve, sola doğru düz bir çizgi boyunca yönlendirilir (gimlet kuralına göre).

Zamanla, jiroskopun açısal momentumu bir artış alacaktır ve bu artış şu yönde olacaktır (vektör çizim düzleminde yer alır ve sola doğru yönlendirilir). Bir süre sonra jiroskopun açısal momentumu eşitlenecektir (vektör şeklin düzleminde yer alır). Açısal momentumun yönü jiroskop ekseninin yönü ile çakıştığı için yön, jiroskop ekseninin yeni yönü ile çakışır. Böylece jiroskop ekseni eksen etrafında belli bir açıyla dönecektir.

Jiroskopun ekseni yataklarla sabitlenmişse, jiroskopik etki nedeniyle, jiroskopun ekseninin döndüğü desteklere etki eden jiroskopik kuvvetler ortaya çıkar. Hızla dönen büyük bileşenler içeren cihazlar (örneğin, gemilerdeki buhar türbini yatakları) tasarlanırken bunların dikkate alınması gerekir.

Jiroskoplar çeşitli navigasyon cihazlarında (gyrocompass, jirohorizon, otopilot, otopilot vb.) kullanılmaktadır.

Bölüm 5. Mekanik titreşimler

Jiroskop etkisi gibi ataletin ilginç bir tezahürünü ele alalım. Jiroskopik etki ve bunun çok sayıda cihazda kullanımı hakkında çok şey yazıldı. Burada, bir arabayı uzayda dengelemenize veya daha doğrusu onu bir yöndeki açısal hareketlerden korumanıza olanak tanıyan jiroskopik etkinin tipik taşıma uygulamasını kısaca vurgulayacağız. Çoğu zaman arabanın tamamının değil, bir platformun dengelenmesinden bahsederler.

Stabilize platformların teknolojide çok yaygın olarak kullanıldığını belirtmek gerekir. Bu nedenle nakliye araçlarını stabilize etmenin spesifik örneklerinden bahsetmeden önce, jiroskopun özelliklerini ve platformları tam olarak nasıl stabilize ettiğini kısaca tanımlayalım.

Stabilize platformlarda mutlaka bir bileşen olarak yer alan iki derecelik jiroskop, Şekil 2'de gösterilmektedir. 9.1. Volan üzerindeki ok

Pirinç. 9.1.

/ - jiroskop; 2 - açı sensörü; 3 - servo yükseltici; 4 - servo motor; 5 - gövde; 6 - platform; 7 - Platform ekseni dönme yönünü gösterir. Volanın yerleştirildiği çerçeve etrafında döner X ekseni, volanın kendisi Z ekseni etrafındadır ve platform, taban düzlemindeki dönüş nedeniyle dengelenir; dikey bir eksen etrafında.

Jiroskopun davranışı tamamen eylemsizlik olgusu tarafından belirlenir. Diyelim ki platformu kesikli ok yönünde döndürmek istiyoruz. Daha sonra volan jantı üzerinde eksenle kesişen noktalar X,İyi tanımlanmış bir doğrusal hıza sahip olan araç sağa ve sola kayacaktır. Bununla birlikte, hızla hareket eden büyük bir noktanın yerini değiştirmenin ne kadar zor olduğu ve onunla temas eden bir cisme atalet nedeniyle ne kadar direnç sağladığı bilinmektedir. Eksen kesişme noktaları e volan jantı ile platformu döndürürken hızı yön değiştirecek ve bu da atalet nedeniyle dirence neden olacaktır. Bu noktalar ekseni döndürür Z volan, hızın orijinal yönden sapmasını azaltmaya "çalışıyor". Bu dönüş aksın ön ucunun hareketi olacaktır. Z aşağı ve arkadaki yukarı. Volan bu hafif sapmış konumda gösterilmiştir.

Ama hepsi bu değil. Az önce bahsettiğimiz noktalar, hızlarının yönünü değiştirerek çembere bağlı olarak, çember boyunca belli bir mesafe boyunca onunla birlikte hareket ediyor ve yeni dönüş düzlemi artık eskisi gibi değil, "Deniyor". Orijinal hareketi korumak için atalet, bu noktalar volan eksenini döndürür VE daha önce olduğu gibi aynı yönde.

Platformu kesikli okla gösterilen yönde döndürmeye çalıştığınızda, katı ok yönünde dönen, platformun dönmesine direnen volanın Z eksenini ve onunla birlikte çerçeveyi döndürdüğü ortaya çıktı. ancak platformun kendisi dönmüyor. Yani platformu döndürmeye çalışırken jiroskopun eksenini döndürüyoruz. Bu tersine dönüşün yönü, daha doğrusu başlangıcı Şekil 1'de gösterilmektedir. 9.2. Z ekseninin platformun dönme eksenine dik olduğu konumda volan direnci en yüksektir. Z ekseni döndürüldüğünde bu eksenler hizalandığında direnç kaybolur.

Bu şekilde elbette belli bir yaklaşımla, matematiksel aparatlara gerek kalmadan jiroskopik etkiyi açıklamak ve aynı zamanda platformun sabitlenmesinin, dönmesinden korunmasının nedenini açıklamak mümkündür. An,

Pirinç. 9.2.

7 - volan; 2 - iç çerçevenin ekseni

Platformu döndürmeye çalışırken buna dış moment diyoruz ve dönen volanın düzleminin ve onunla birlikte çerçevenin dönmesine devinim denir.

Ancak platformların anlatılan şekilde güvenilir ve uzun vadede stabil hale getirilmesi mümkün değildir. Eninde sonunda volan, platformun dönme ekseni ile kendi eksenini aynı hizaya getirecek ve stabilizasyon özelliği ortadan kalkacaktır. Volanın devinimi sırasında bile platform hareketsiz kalmaz, yine de harici bir anın etkisi altında yavaşça döner.

Stabilizasyonun güvenilir ve istikrarlı olması için, makine gövdesine monte edilmiş bir servo motor (yardımcı motor) kullanılarak volanın devinimini etkilemek gerekir.

Şek. Şekil 9.3 tek eksenli stabilize edilmiş bir platformu göstermektedir. Jiroskopun devinimi (çerçevedeki volan) göründüğünde, açı sensörü bunu algılar ve servo amplifikatördeki sinyali yükselttikten sonra bunu statoru mahfazaya sabitlenmiş olan servo motora yönlendirir. Servo motor, torkunu artıran bir redüksiyon dişlisi aracılığıyla platformu kendi ekseni etrafında döndürmeye başlar, bu da jiroskopun karşılık gelen bir dönüşüne (zorlanmış devinim) ve platformun önceki konumuna geri dönmesine neden olur.

Bu stabilizasyon yöntemine kuvvet jiroskopik stabilizasyonu denir. Jiroskop tarafından oluşturulan stabilize edici moment, jiroskopun devinimi sırasında meydana gelen ve devinim eksenlerine ve kendi dönüşüne dik olarak yönlendirilen jiroskopik bir momenttir.

Pirinç. 9.3.

7 - jiroskop; 2 - çerçeve; 3 - halletmek

Platforma etki eden ve jiroskopun devinimine neden olan dış momente eşit büyüklükte ve zıt yöndedir. Jiroskopik moment ve dolayısıyla jiroskopun platformu üzerindeki dengeleyici etki, yalnızca devinim mevcut olduğu sürece mevcuttur. Servo motor torku, bozucu torka eşit büyüklükte olduğunda, devinim durur ve platform yalnızca servo motor tarafından dengelenir.

Volanların dengeleyici özellikleri, tek raylı arabalarda kullanılır; bunların dengesi, içlerine yerleştirilen dengeleyici bir jiroskopik cihazla sağlanır. Jiroskopların bu özelliği, Rus mühendis R.P. Shilovsky ve hatta daha önce İngiliz L. Brenan tarafından iki tekerlekli bir arabayı dengelemek için kullanıldı.

Tek raylı araçlarda jiroskopik dengeleyiciyi yerleştirmek için iki seçenek kullanılır: birincisinde jiroskopun ana ekseni dikey olarak yerleştirilmiştir; ikincisinde uyku, arabanın boylamasına eksenine yatay ve dik olarak yerleştirilir. İkinci seçeneğe göre Brenan tek raylı otomobil için jiroskopik stabilizatör üretildi. Masif rotor, kendi ekseni etrafında serbestçe dönmesi nedeniyle çerçevedeki yataklara monte edildi (Şekil 9.3). AA, arabanın tabanına paralel. Çerçeve, araba gövdesine sağlam bir şekilde sabitlenmiş bir çerçevedeki rulmanlar üzerine monte edildi, böylece jiroskopun düzlemi, eksenleri tarafından oluşturuldu. AA AA" BB, arabanın uzunlamasına CC eksenine dikti.

Jiroskop rotoruna kendi ekseni etrafında mümkün olan maksimum açısal dönüş hızını söyleme AA, Hareketi temel devinim yasasına uyan bir sistem elde ettiler. Jiroskopu harici bir momentten etkilemek için çerçeve bir tutamakla donatıldı. Araç seyir yönünde sağa doğru eğilince sürücü kolu bastırarak sola çevirmeye çalıştı. Bu, jiroskopa eksene göre etki eden bir kuvvet yarattı. BB an M, Platforma yukarıdan bakıldığında saat yönünün tersine yönlendirilir. O anın etkisiyle M Jiroskop, SS arabasının uzunlamasına ekseni etrafında devinimsel hareket aldı. Sonuç olarak eksen AA jiroskop eksenle aynı hizadaydı BB.Çerçeve araba gövdesine sıkı bir şekilde bağlı olduğundan, ikincisi jiroskopun devinimine katıldı. Bu hareket sonucunda aracın eğimi azalmaya başladı ve platform yatay konuma gelince sürücü kola basmayı bıraktı.

Açıklanan jiroskopik stabilizatör devresi, Londra'daki 1912 İngiliz-Japon Sergisi için inşa edilen tek raylı bir arabada uygulandı. Vagon aynı anda 40 kişiye kadar taşıyabiliyor ve ziyaretçileri sergi alanı çevresinde taşıyabiliyordu.

Modern stabilize tek paletli arabaların prototipi - P. P. Shklovsky'nin iki tekerlekli arabası - 1914'te Londra sokaklarında ortaya çıktı. Mürettebat (Şekil 9.4), yalnızca hareket ederken değil aynı zamanda dururken de stabilite sağlayan bir jiroskopla donatılmıştı. Jiroskop, eksen etrafında dönebilen bir çerçeve içinde AA ekseni etrafında açısal hızla dönen devasa bir rotordan oluşuyordu. BB arabanın alt gövdesine sağlam bir şekilde sabitlenmiş braketlerde. Çerçeve, uzunlamasına ekseni eksene paralel yerleştirilmiş bir anahtarla kontrol edilen bir elektrik motorunun miline bir dişli transmisyonu aracılığıyla bağlandı. BB.

Yolcular bindiklerinde veya araba hareket halindeyken arabanın içinde hareket ettiklerinde, arabanın gövdesi CC uzunlamasına ekseni etrafında dönme eğilimindeydi. Bu durumda, anahtarın içindeki eğime doğru yuvarlanan metal top, iki çift kontrol kontağından birini kapattı. İLE, veya K 2. Böylece iki çift kontrol bağlantısından birini kapattı.

Pirinç. 9.4.

1 - jiroskop; 2 - elektrik motoru; 3 - anahtar; 4 - top

barlar İLE veya K 2. Bu, motoru açarak jiroskop üzerinde etkili olan bir tork yarattı. Araba sol tarafa doğru eğilirse top temas noktalarını kapatır K 2 ve elektrik motoru arabanın sol tarafına doğru bir moment yarattı.

Anın etkisi altında jiroskop ve onunla birlikte arabanın gövdesi, uzunlamasına eksen etrafında devinim hareketi alır. SS jiroskopun AL ekseninin eksenle aynı hizada olma eğiliminde olduğu makine BB. Sonuç olarak, arabanın gövdesi düzleşmeye başlar ve ufka doğru eğimler azalır. Mürettebat yatay konuma döndüğünde, anahtar topu kontrol kontaklarını açar ve ardından jiroskopa tork uygulanır ve böylece araç kendi ekseni etrafında döner. SS duracak.

Yeni bir rahatsızlık arabanın tekrar yana yatmasına neden olana kadar araba yatay konumda kalacaktır. Jiroskopik stabilizatörün açıklanan çalışması tekrar tekrarlanacak ve mürettebatın yatay konumu yeniden sağlanacak.

1961'deki uluslararası otomobil fuarında, yeni iki tekerlekli araba "Giron"un bir modeli gösterildi ve ilk örnekleri çok uzun zaman önce test edilmedi. Shilovsky'nin arabasında olduğu gibi, Giron arabasının yatay konumu, arabanın kaputunun altına yerleştirilen bir jiroskopla sabitlendi. 60 cm çapındaki jiroskop rotoru, 6 bin rpm frekansında dikey bir eksen etrafında dönüyordu. 80 hp motora sahip bir araba. İle. Mükemmel aerodinamik şekli sayesinde 140 km/saat hıza ulaştı. Araç, hızı 5 km/saatin altına düştüğünde otomatik olarak araçtan dışarı çıkan iki küçük yardımcı tekerlekle donatılmıştır (gövdenin arkasında bulunur). Jiroskop volanı dönmediğinde arabayı park ederken desteklerler. Bu tür araç, ulaşılması zor dağlık bölgelerde kullanılır: geniş eğimli yamaçlarda bulunan patikalarda kolaylıkla ilerleyebilir.

Açıklanan stabilizasyon sistemine güç denir. Aynı zamanda gemi salınım stabilizatörleri için de kullanıldı ve jiroskopun boyutları ve kütlesi gerçekten çok büyüktü: volanın çapı 4 m'ye ve ağırlığı 110 tona kadardı. Bununla birlikte, geminin toplam kütlesine göre. jiroskopik stabilizatörün kütlesi yalnızca %1 civarındaydı.

Şu anda, geminin yalpalama hareketini sakinleştirmek için kontrol jiroskoplu stabilizatörler giderek daha fazla kullanılıyor. Bu durumda gemi, yanlarda küçük yan kontrol dümenlerinin gövdenin ötesine uzanabileceği özel bölmelerle donatılmıştır. Sakin havalarda dümenler gövde içinde geri çekilir ve fırtınada dalgalar sırasında bu dümenler uzar ve uzama bir jiroskop tarafından düzenlenir. Dümenler bir eksen etrafında dönebilir, kaldırma ve dalma kuvvetlerini değiştirebilir ve bu da bir jiroskop tarafından kontrol edilir.

Buradaki jiroskop kuvvetsizdir ve bu nedenle boyutu ve hafifliği küçüktür. Tüm Eylemleri, geminin boylamasına eksen etrafındaki dönüş hızını tespit etmek ve bir röle aracılığıyla dümenleri kontrol eden ilgili motorları çalıştırmaktan ibarettir. Bir kontrol jiroskopu ile eğim stabilizatörlerinin takılması, geminin eğimini yaklaşık 4-5 kat azaltır. Bu tür stabilizatörler, dokuz rüzgarda bile gemilerin sakin hareket etmesini sağlayan Sovyet motorlu gemileri "Alexander Puşkin" ve "Mikhail Lermontov" üzerine kuruludur.

Bu nedenle maddenin bu temel özelliği olan eylemsizlik, teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Ataletin ana tezahürü - gövdeleri frenlerken türev çalışması ve hızlanma sırasında enerji birikmesi - atalet enerji akümülatörleri oluşturmayı mümkün kılar. Bu piller çok ümit vericidir, çünkü içlerindeki enerji depolamanın teorik sınırları hala ulaşılan seviyeden kat kat daha yüksektir ve buna ek olarak, daha dayanıklı malzemelerin ortaya çıkmasıyla birincisi sürekli artmaktadır.

Volanların dönme esnasında uzayda eksenlerini değişmeden muhafaza edebilmeleri ve dış momentlere maruz kaldıklarında devinme yapabilmeleri de ataletle doğrudan ilişkilidir. Bu özellik, modern teknolojinin ve öncelikle taşımacılığın - gemiler, uçaklar, roketler - mevcut gelişme düzeyine ulaşamayacağı jiroskopik alet ve cihazların yaratılmasını mümkün kıldı.

Ataletin incelenmesi ve pratik uygulaması insanlığa yeni teknolojik ilerleme ve muazzam ekonomik faydalar vaat ediyor.

İyi çalışmanızı bilgi tabanına göndermek kolaydır. Aşağıdaki formu kullanın

Bilgi tabanını çalışmalarında ve çalışmalarında kullanan öğrenciler, lisansüstü öğrenciler, genç bilim insanları size çok minnettar olacaklardır.

Yayınlandığı tarih http://www.allbest.ru/

Konu: “Jiroskop etkisi ve uygulaması”

giriiş

Uçak kontrol sistemlerinin sürekli iyileştirilmesine, ölçüm cihazlarının (MD) sürekli geliştirilmesi de eşlik etmektedir.

Yerleşik ölçüm cihazlarının ana bileşenleri arasında ivmeölçerler, jiroskopik sistemler, optoelektronik cihazlar vb. bulunur.

Jiroskopik cihazlar (GU), uçak kontrol sistemlerinde önemli yerlerden birini işgal eder. GU'nun ana unsuru hızla dönen simetrik bir gövde olan jiroskoptur. "Jiroskop" kelimesi iki Yunanca kelimeden oluşur: "jiros" - döndürme ve "skopeo" - gözlemle, izle.

Hızla dönen bir cisim, ilk bakışta, eylemsiz uzayda açısal konumunu değişmeden muhafaza etme gibi açıklanması zor bir özellik kazanır: stabilite özelliği. İnsanoğlu, dönen cisimlerin bu olağandışı niteliğini eski zamanlarda fark etmişti.

U açısal hızıyla döndürüldüğünde yatay düzleme göre stabilite kazanan oyuncağın üst kısmını herkes bilir. Yüzyıllar boyunca üst kısım sadece bir oyuncak olarak kaldı. Tepeyi inceleyen ilk kişi I. Newton (1642-1727) oldu. Rusya Bilimler Akademisi üyesi L. Euler (1707-1783), katı bir cismin sabit desteğine göre hareket denklemlerini türetmiştir. Bu seçkin bilim insanları zirvenin parlak geleceğini öngördüler.

Topaç teorisi J. Lagrange (1736-1813) ve L. Poinsot'un (1777-1859) çalışmalarında daha da geliştirildi. Ancak üst kısım, L. Foucault (1819-1868) onu iki halkadan oluşan ve mucidi Cardan'ın adını taşıyan bir gimbal cihazına yerleştirene kadar hala bir oyuncak olarak kaldı. Bu şekilde oluşturulan cihaza jiroskop adı verildi ve ilk kez L. Foucault tarafından 1852'de Paris Bilimler Akademisi'nin bir toplantısında gösterildi (Şekil 1).

Jiroskopik cihazların pratik kullanımının başlangıcı, Avusturya Ordusu Teğmen Aubry'nin bir deniz torpidosu seyrinin stabilizasyonunu sağlayan bir cihaz önerdiği 1898 ile ilişkilidir.

Seçkin Rus bilim adamı N.E.'nin eserlerinin yayınlanmasıyla bağlantılı olarak jiroskopik cihazların pratik kullanımı için yeni olanaklar açıldı. Zhukovski. 1912'de cihazın stabilitesini arttırmak için uçağa bir jiroskop takmayı önerdi. Bu durumda cihaz, cihazın kütle merkezine göre kontrol ve sönümleme momentlerinin oluşturulduğu bir yürütme organının işlevlerini yerine getirdi. Şu anda, jiroskopik aktüatörler uzay aracı açısal stabilizasyon sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Pirinç. 1 L. Foucault'nun ilk jiroskop modelinin şeması, 1852

şamandıra lazer optik jiroskop

1. Jiroskop ve ana özellikleri

Tepenin keşfedilen özelliği, kullanımı için ilginç umutlar yarattı. Dünyayı uzaydan Kuzey Kutbu'nun K tarafından gözlemlediğimizi hayal edelim (Şekil 2).

Pirinç. 2 Jiroskopun zamanla ufuk düzleminden sapması

Ayrıca ilk anda tepenin ekvator üzerinde B0 noktasında kurulduğunu ve AA1 ana ekseninin batıdan doğuya yönlendirildiğini ve yatay olarak yerleştirildiğini varsayalım. Dünyanın günlük dönüşü nedeniyle B0 noktası sürekli olarak konumunu değiştirir. Üç saat sonra B3 noktasına, altı saat sonra B6 noktasına, on iki sonra B12 noktasına vb. hareket edecektir. 24 saat sonra tekrar orijinal konumuna dönene kadar. Dünya yüzeyindeki herhangi bir noktada ufuk düzleminin dünyanın yarıçapına dik olduğu bilinmektedir (yani ufuk düzlemi zamanla dünya uzayındaki konumunu değiştirir). Bu nedenle, dünya uzayından gelen bir gözlemci için, dünya yüzeyinde ekvatorda bulunan bir noktanın konumu düz bir çizgi gibi görünecektir. Yani, B0 noktasında a0b0 düz çizgisi, B3 noktasında - a3b3 düz çizgisi, B3 noktasında - a6b6 düz çizgisi vb. olacaktır.

Üst kısmın kardan halkaları yardımıyla dünya yüzeyinde hareketsiz olarak sabitlenen askı noktası da Dünyanın günlük dönüşüne katılır.

Böyle bir tepenin ana ekseni, ufuk düzlemine göre sabit bir konumu korumayacaktır. Dünya uzayında sabit kalmak, ana eksen AA1üst kısım yatay düzlemden sapacaktır. Üstelik bu sapmanın açısı dünyanın dönme açısına eşit olacaktır.

Sonuç olarak, dünya yüzeyinde bir yalpa çemberi süspansiyonunda bir tepenin yanında bulunan bir gözlemci, ana ekseninin yatay düzlemden sapması yoluyla dünyanın kendi ekseni etrafında dönme açısını belirleyebilecektir.

Foucault'nun cihazı, Dünya'nın günlük dönüşünü doğrudan gözlemlemeyi mümkün kıldı, bu yüzden buna jiroskop adı verildi.

Hızla dönen bir jiroskop, uzaydaki konumunu değiştirme girişimlerine karşı önemli bir direnç sağlar. Dış halkasına göre hareket ederseniz NK (Şekil 3) zorla F, Jiroskopu CC1 ekseni etrafında döndürmeye çalışarak jiroskopun dış kuvvetlere karşı direncini doğrulayabilirsiniz.

Jiroskop CC1 ekseni etrafında değil, BB1 ekseni etrafında dönmeye başlayacaktır. okla gösterilen yönde. Jiroskopun BB1 ekseni etrafındaki dönüş hızı, F kuvveti ne kadar büyük olursa o kadar büyük olacaktır.

Pirinç. 3 Dış kuvvetlere karşı jiroskop direnci

Aynı zamanda jiroskopun başka ilginç özellikleri de keşfedildi. Deneyler, vidaların sıkılmasıyla D, dış halkada bulunur NK Böylece jiroskopun kendi ekseni etrafında dönme özgürlüğünden mahrum kalması sağlanır. BB1, jiroskopun ana eksenini hizalama eğiliminde olacağı koşullar yaratmak AA1 meridyen düzlemi ile. Bunu yapmak için öncelikle jiroskopun ana eksenini yatay düzlemde ayarlamak gerekir. Vidayı sıkarsanız d1, vücutta bulunan İLE cihaz ve böylece jiroskopu kendi ekseni etrafında dönme özgürlüğünden mahrum bırakır CC1, daha sonra ana eksen AA1önceden meridyen düzlemine hizalanmış olması koşuluyla, dünya eksenine paralel bir çizgiye hizalanma eğiliminde olacaktır.

Jiroskopun çeşitli özelliklerinin doğasını anlamak için bazı temel kavramlara ve mekaniğin yasalarına dönelim.

2. Üç derecelik rotor jiroskopunun özelliği

Mekanik jiroskoplar arasında, dönme ekseni uzayda yönünü serbestçe değiştirebilen, hızla dönen bir katı gövde (rotor) olan döner bir jiroskop öne çıkıyor. Bu durumda jiroskopun dönüş hızı, dönme ekseninin dönüş hızını önemli ölçüde aşar. Böyle bir jiroskopun ana özelliği, dış kuvvetlerin anlarının etkisi olmadığında uzayda dönme ekseninin sabit bir yönünü muhafaza edebilmesi ve dış kuvvetlerin momentlerinin etkisine etkili bir şekilde direnebilmesidir. Bu özellik büyük ölçüde jiroskopun kendi dönüşünün açısal hızıyla belirlenir.

Rotorun dönme eksenine dik bir eksen etrafında bir dış kuvvet momentine maruz kaldığında jiroskop, dış kuvvetlerin momentine dik olan devinim ekseni etrafında dönmeye başlar.

Bir jiroskopun eylemsiz bir referans çerçevesindeki davranışı, Newton'un ikinci yasasının bir sonucu olarak aşağıdaki denklemle tanımlanır:

Burada ve vektörleri sırasıyla jiroskopa etki eden kuvvetin momenti ve açısal momentumudur.

Bir kuvvet momentinin etkisi altında açısal momentum vektöründe bir değişiklik sadece büyüklükte değil aynı zamanda yönde de mümkündür. Özellikle jiroskopun dönme eksenine dik yani dik olarak uygulanan bir kuvvet momenti her ikisine de dik harekete ve yani devinim olgusuna yol açar. Bir jiroskopun açısal devinim hızı, açısal momentumu ve uygulanan kuvvetin momenti ile belirlenir.

Yani jiroskopun dönüş hızıyla ters orantılıdır. Newton'un üçüncü yasasının doğal sonucuna göre, devinimin ortaya çıkmasıyla eş zamanlı olarak jiroskop, jiroskopa uygulanan momente eşit büyüklükte ve zıt yönde bir reaksiyon momentiyle çevredeki cisimler üzerinde hareket etmeye başlayacaktır. Bu reaksiyon anına jiroskopik moment denir.

Jiroskopun aynı hareketi, rotor mahfazası ile ilişkili ataletsiz bir referans sistemi kullanırsak ve buna Coriolis kuvveti adı verilen hayali bir atalet kuvveti uygularsak farklı şekilde yorumlanabilir. Böylece, bir dış kuvvet momentine maruz kaldığında jiroskop başlangıçta tam olarak dış momentin yönünde dönecektir (nutasyon atışı). Böylece jiroskopun her parçacığı, bu anın etkisi nedeniyle taşınabilir bir açısal dönüş hızıyla hareket edecektir. Ancak jiroskop rotoru ayrıca kendi kendine döner, böylece her parçacık göreceli bir hıza sahip olur. Sonuç olarak jiroskopun uygulanan momente dik yönde hareket etmesine, yani ilerlemesine neden olan bir Coriolis kuvveti ortaya çıkar.

3. Yeni jiroskop türleri

Jiroskopik cihazların doğruluğu ve performans özelliklerine yönelik giderek artan gereksinimler, dünyanın birçok ülkesindeki bilim adamlarını ve mühendisleri yalnızca dönen rotorlu klasik jiroskoplarda daha fazla iyileştirme yapmaya değil, aynı zamanda sorunu çözmek için temelde yeni fikirler aramaya da teşvik etti. Bir nesnenin uzaydaki açısal hareketlerini gösteren ve ölçen hassas sensörler oluşturmayı hedefliyoruz.

Şu anda, jiroskopik problemlerin çözülmesine olanak tanıyan yüzden fazla farklı olay ve fiziksel prensip bilinmektedir. İlgili keşifler ve buluşlar için binlerce patent ve telif hakkı sertifikası verilmiştir. Ve bunların üstünkörü bir listesi bile imkansız bir iştir. Bu nedenle, yalnızca en önemli pratik sonuçların elde edildiği en ilginç alanlara odaklanacağız. Jiroskopun gelişim düzeyinin savunma kabiliyeti üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu dikkate alınmalıdır, bu nedenle Soğuk Savaş sırasında jiroskoplar en katı gizlilik içinde geliştirildi ve elde edilen sonuçlarla ilgili bilgiler mühür altında tutuldu.

Şamandıra jiroskopları

Şamandıra jiroskopu (FG), süspansiyon yataklarını boşaltmak için tüm hareketli elemanların yüksek özgül ağırlığa sahip bir sıvı içinde askıya alındığı, böylece rotorun gövdeyle birlikte ağırlığının hidrostatik kuvvetlerle dengelendiği klasik bir döner jiroskoptur. . Bu sayede süspansiyon eksenlerindeki kuru sürtünme büyük ölçüde azaltılır ve cihazın şok ve titreşim direnci artar. Gimbalin iç çerçevesi görevi gören kapalı muhafazaya şamandıra adı verilir. Şamandıranın tasarımı mümkün olduğunca simetrik olmalıdır. Şamandıranın içindeki jiroskop rotoru, aerodinamik yataklardaki bir hava yastığı üzerinde dakikada yaklaşık 30-60 bin devir hızla döner. Yüksek viskoz sıvı sürtünmesine sahip bir PG'ye entegre jiroskop da denir.

PG, bugüne kadar en yaygın jiroskop türlerinden biri olmaya devam ediyor ve iyi gelişmiş teknolojilere ve güçlü bir üretim tabanına dayandığı için önümüzdeki yıllarda kesinlikle yaygın olarak kullanılacaktır. Ancak PG'lerdeki yeni gelişmeler görünüşe göre pratik değildir, çünkü doğruluktaki daha fazla iyileştirme aşılmaz engellerle karşı karşıyadır ve ekonomik olarak gerekçelendirilmesi pek olası değildir.

Dinamik olarak ayarlanabilen jiroskoplar

Dinamik olarak ayarlanabilen jiroskoplar (DTG'ler), yapısal elemanların (örneğin burulma çubukları) elastik uyumu nedeniyle kendi dönme ekseninin açısal hareketlerinin serbestliğinin sağlandığı elastik rotor süspansiyonlu jiroskop sınıfına aittir. DNG'de, klasik jiroskopun aksine, içeriden burulma çubukları (4) ile elektrik motorunun şaftına bağlanan bir iç halka (2) tarafından oluşturulan dahili gimbal süspansiyonu kullanılır (Şekil 3). Şekil 5'e ve dışarıdan burulma çubukları (3) aracılığıyla rotora (1) doğru. Süspansiyondaki sürtünme momenti yalnızca elastik burulma çubuklarının malzemesindeki iç sürtünmenin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Dinamik olarak ayarlanabilen jiroskoplarda, askı çerçevelerinin atalet momentleri ve rotorun açısal dönüş hızı seçilerek, rotora uygulanan süspansiyonun elastik momentleri telafi edilir. DNG'nin avantajları arasında minyatür boyutları, okumaların yüksek stabilitesi ve nispeten düşük maliyeti yer alır.

Halka lazer jiroskopları

Kuantum jiroskopu olarak da adlandırılan bir halka lazer jiroskopu (RLG), karşı yayılan elektromanyetik dalgaların aynı anda kapalı bir optik devre boyunca yayıldığı halka rezonatörlü bir lazer temelinde oluşturulur. Bu dalgaların uzunlukları, rezonatörün çevresi boyunca tam sayıda dalganın sığması gereken üretim koşulları tarafından belirlenir, bu nedenle sabit bir temelde bu dalgaların frekansları çakışır. Lazer jiroskop rezonatörü döndüğünde, ışınların kontur boyunca kat ettiği yol farklılaşır ve karşı yayılan dalgaların frekansları eşitsiz hale gelir. Işınların dalga cepheleri birbirine müdahale ederek girişim saçakları oluşturur. Lazer jiroskop rezonatörünün dönmesi, girişim saçaklarının jiroskopun dönüş hızıyla orantılı bir hızda hareket etmeye başlamasına neden olur. Lazer jiroskopun çıkış sinyalinin açısal hıza orantılı olarak zamanla entegrasyonu, jiroskopun kurulu olduğu nesnenin dönme açısının belirlenmesini mümkün kılar. Lazer jiroskopların avantajları arasında öncelikle dönen bir rotorun ve sürtünme kuvvetlerine maruz kalan yatakların bulunmaması yer alır.

Fiber Optik Jiroskoplar

Minimal doğrusal zayıflamaya ve entegre optik bileşenlere sahip ışık kılavuzlarının geliştirilmesinde ve endüstriyel üretiminde elde edilen önemli başarılar, karşı yayılan elektromanyetik dalgaların yayıldığı bir fiber optik interferometre olan fiber optik jiroskop (FOG) üzerinde çalışmaların başlamasına yol açtı. FOG'un en yaygın versiyonu çok turlu bir fiber optik bobindir. Laboratuvar örneklerinde elde edilen FOG doğrulukları KLG doğruluğuna yakındır. Tasarımının basitliği nedeniyle FOG, en ucuz orta menzilli jiroskoplardan biridir.

Katı hal dalga jiroskopları (SWG)

Dalga katı hal jiroskopunun (WSG) çalışması, katı bir gövdedeki elastik dalgaların inert özelliklerinden oluşan fiziksel bir prensibe dayanmaktadır. Elastik bir dalga, sürekli bir ortamda, konfigürasyonunu değiştirmeden katı bir cisim olarak yayılabilir. Böyle bir parçacık benzeri dalgaya soliton adı verilir ve parçacık-dalga dualizminin örnek bir düzenlemesi olarak kabul edilir: bir yandan bu bir dalgadır, diğer yandan konfigürasyonun değişmezliği bir parçacıkla analojiye yol açar. Ancak bazı olgularda bu benzetme daha da genişler. Bu nedenle, eksenel simetrik bir rezonatörde elastik titreşimlerin durağan dalgaları uyarılırsa, rezonatörün monte edildiği tabanın dönüşü, duran dalganın daha küçük fakat bilinen bir açıyla dönmesine neden olur. Dalganın bir bütün olarak karşılık gelen hareketine devinim denir. Duran bir dalganın devinim hızı, tabanın açısal dönme hızının rezonatörün simetri eksenine izdüşümü ile orantılıdır.

WTG rezonatörü, düşük titreşim kaybı katsayısına sahip, erimiş kuvars, safir veya diğer malzemelerden yapılmış ince, elastik bir dönme kabuğudur. Tipik olarak kabuğun şekli, direğinde bir delik bulunan bir yarım küredir, bu nedenle VTG'ye literatürde yarım küre rezonatör jiroskopu adı verilir. Rezonatörün bir kenarı (kutupta) tabana (bacak) sağlam bir şekilde bağlanmıştır. Çalışma kenarı adı verilen diğer kenar serbesttir. Rezonatörün dış ve iç yüzeylerine, çalışma kenarının yakınına metal elektrotlar püskürtülür; bunlar, rezonatörü çevreleyen mahfazaya uygulanan aynı elektrotlarla birlikte kapasitörler oluşturur. Kapasitörlerden bazıları rezonatöre kuvvet uygulamaya yarar. İlgili elektronik devrelerle birlikte salınımları uyaran ve sabit genliklerini koruyan bir sistem oluştururlar. Onun yardımıyla, rezonatörde, duran dalganın her 90°'de dört antinoda sahip olduğu ikinci salınım modu oluşturulur. İkinci kapasitör grubu, antinodların rezonatör üzerindeki konumu için sensör görevi görür. Bu sensörlerden gelen sinyallerin uygun (çok karmaşık) işlenmesi, rezonatör tabanının dönme hareketi hakkında bilgi elde edilmesini mümkün kılar.

VTG'nin avantajları arasında yüksek doğruluk/fiyat oranı, büyük aşırı yüklere dayanma yeteneği, kompaktlık ve düşük ağırlık, düşük enerji tüketimi, kısa hazırlık süresi ve ortam sıcaklığına zayıf bağımlılık sayılabilir.

titreşimli jiroskop

Titreşimli jiroskoplar, bacaklarının titreşim düzlemini koruma arzusundan oluşan bir ayar çatalının özelliğine dayanmaktadır. Teori ve deney, frekansı bacakların salınım frekansına eşit olan, diyapazonun simetri ekseni etrafında dönen bir platform üzerine monte edilmiş salınımlı bir diyapazonun ayağında periyodik bir kuvvet momentinin ortaya çıktığını göstermektedir. genlik platformun açısal dönüş hızıyla orantılıdır. Bu nedenle, diyapazon ayağının bükülme açısının genliği ölçülerek platformun açısal hızı değerlendirilebilir. Titreşimli bir jiroskopun patenti, uçuş sırasında 75°'ye kadar bir salınımla titreşen, halter adı verilen bir çift çubuk şeklinde uzantıya sahip olan bazı dipteran böcek türlerine aittir. ve yaklaşık 500 Hz'lik bir frekans. Vücut döndüğünde halterlerin titreşimleri farklı bir düzlemde meydana gelir. Bu titreşimler, halterlerin tabanında bulunan özel hassas hücreler tarafından algılanarak, böceğin vücudunun hizalanması için komut gönderilir. Sistem, biyolojik sistemler için daha doğal ve ekonomik olması nedeniyle, sensörlerdeki dönme hareketinin yerini salınım hareketinin aldığı bir otopilota benzemektedir.

Titreşim jiroskoplarının ilk geliştiricileri, dönen rotorlu klasik jiroskopların yakın zamanda yok olacağını öngördü. Bununla birlikte, daha derin bir analiz, titreşim jiroskoplarının, neredeyse her zaman hareketli nesneler üzerindeki cihazların kurulum yerlerine eşlik eden titreşim koşullarında çalışmayı reddettiğini gösterdi. Bacakların titreşim genliğinin yüksek hassasiyetli ölçümünün zorlukları nedeniyle okumaların dengesizliği sorununun da aşılmaz olduğu ortaya çıktı. Bu nedenle, saf akort çatalı jiroskopu fikri hiçbir zaman hassas bir cihaza dönüştürülmedi, ancak piezoelektrik etkiyi veya akıllıca kavisli tüplerdeki sıvı veya gazların titreşimini kullanan yeni tür jiroskoplar için bir dizi araştırmayı teşvik etti. , vesaire.

Kullanılmış literatür listesi

1.Kargau, L.I. Uçaklar için ölçüm cihazları [Metin] / L.I. Kargau. - M., 1988. - 256 s.

2. Siff, E.J. Jiroskopiye giriş [Metin] / E. J. Siff. - M .: Nauka, 1965. - 124 s.

3. Wikipedia [Elektronik kaynak] / Özgür ansiklopedi. - 21/12/2014. - Erişim modu. - URL: http://wikipedia.org.

Allbest.ru'da yayınlandı

Benzer belgeler

Manyetoelektrik tork sensörleri. Hız desteğinin açısal uyumu dikkate alınarak, gaz dinamik rotor desteğine sahip dinamik olarak ayarlanmış bir jiroskopun matematiksel modelinin incelenmesi. Dinamik olarak ayarlanmış bir jiroskopun hareket denklemleri.

tez, eklendi: 04/12/2014


Jiroskopun temel fikri, temel özellikleri, çalışma prensibi ve teknolojideki uygulaması. Resal'in teoremi. Eylemsiz bir referans çerçevesindeki serbest jiroskopun ekseninin yönü. Ağır bir jiroskopun düzenli devinimi, Zhukovsky kuralı.

sunum, 11/09/2013 eklendi


Işığın dalga özellikleri: dağılım, girişim, kırınım, polarizasyon. Jung'un deneyimi. Işığın kuantum özellikleri: fotoelektrik etki, Compton etkisi. Vücutların termal radyasyonunun düzenlilikleri, fotoelektrik etki.

Özet, 30.10.2006'da eklendi


Jiroskopun genel kavramı, en önemli özellikleri. Temel teorinin temel varsayımı. Jiroskopun dış kuvvetlere tepkisi. Jiroskopik reaksiyon momenti, Rezal teoreminin özü. Anlık kuvvetin jiroskop ekseni yönü üzerindeki etkisinin tahmini.

sunum, 30.07.2013 eklendi


Fiber optik iletişim hatları kavram olarak, fiziksel ve teknik özellikleri. Optik fiberin ana bileşenleri ve çeşitleri. Fiber optik kabloların uygulamaları ve sınıflandırılması, optik iletişim sistemlerinin elektronik bileşenleri.

özet, 16.01.2011 eklendi


Fotoelastisite, bir maddenin dielektrik sabitinin deformasyona bağımlılığının bir sonucudur. Fotoelastisite kullanan fiber optik sensörler. Fotoelastisite ve gerilim dağılımı. Fotoelastisite etkisine dayalı fiber optik sensörler.

kurs çalışması, eklendi 12/13/2010


Metallerin lazerle işlenmesi. Lazer iletişimi ve konumu. Lazer navigasyon ve uçuş güvenlik sistemleri. Lazer silah kontrol sistemleri. Gaz, yarı iletken, sıvı, gaz dinamiği, halka lazerler.

özet, 05/10/2004 eklendi


Camların optik özellikleri (kırılma indisi, molar ve iyonik kırılma, dağılım). Yüzeyinde nano boyutlu gümüş ve bakır parçacıkları içeren borosilikat camların optik özellikleri ve yapısı. Nanoyapıları inceleme yöntemleri.

tez, 18.09.2012 eklendi


Süperiletken malzemelerin özellikleri. Manyetik olmayan boşlukların elektriksel direncinin ve manyetik geçirgenliğinin belirlenmesi. Alana göre manyetik alan kuvvetinde azalma. Cihazın çalışma koşulları. Meissner etkisinin uygulanması ve buluşu.

bilimsel çalışma, 20.04.2010 eklendi


Kristallerde piezoelektrik etki. Piezoelektrik etkinin gözlendiği dielektrikler. Piezoelektriğin doğrudan ve ters etkisi. Piezoelektrik plakanın sıkıştırılması. Çok kristalli piezoelektriklerin ana türleri. Piezoelektriklerin temel özellikleri.

Bugün bir kişiyle konuştum ve çok az insanın, özellikle de beşeri bilimler eğitimi almış olanların, jiroskopik etkinin ne olduğunu hayal edebildiğine bir kez daha ikna oldum. Hadi anlamaya çalışalım.

Yani, formülasyon: jiroskopik etki, hızla dönen bir cismin, dönme düzleminde uzaydaki konumunu koruma yeteneğidir.
Jiroskop, hareketli bir koordinat sistemine göre kendisiyle ilişkili gövdenin yönelim açılarındaki değişiklikleri ölçebilen, hızla dönen sert bir gövdedir. Açısal momentumun korunumu yasalarını araştırmayacağız. Ne olduğunu hayal edelim.
Herkesin çocukluğunda topaç var mıydı? Ayakta dururken döndürürseniz düşmek istemez. Bu jiroskopik etkidir.
Kaç kişi bisiklete bindi? Ya da belki şimdi biniyorsun? Tekerlek dönen bir gövdedir, aynı zamanda sizi ve üzerinde oturduğunuz bisikleti dik konumda tutmak isteyen bir disktir. Mükemmel dengeniz sayesinde sürüş sırasında düşmemenizin nedeni budur. Bakiyeniz yalnızca çok düşük hızlarda etkinleştirilir.
Bir uçak pilotunun ufka göre eğim açısını nasıl belirlediğini hiç merak ettiniz mi? Aynı cihaz uçağa da kuruludur - bir jiroskop. Bu bir veya daha fazla çok hızlı dönen disktir. Uçağın eğimi ne olursa olsun jiroskoplar her zaman aynı konumdadır.

Gördüğünüz gibi jiroskopik etki her yerde ve bunu her gün yaşıyoruz. Pek çok insanın hayatını yaşaması ve etraflarında bu tür şeyleri asla fark etmemesi çok yazık.

Jiroskopik etkinin çok ilginç bir özelliği de dönme ekseninin değiştirilmesine veya jiroskopun devinimine karşı direnç göstermesidir. Nedir? Bu, jiroskopun, kuvvet uygulama düzlemine göre dönme yönünde 90 derece gecikmeli bir düzlemdeki eğimidir (elektrik eğitimi almış olanlar, reaktif elemanlardaki voltajdan (elektrik basıncı) ileri ve geri kalan akımı bilmelidir) dönme yönünde. (ah, nasıl, tanımı kendim yazdım). Örnek? İyi. Bir bisikletçi düz gidiyor. Burada bisikletçi sola dönmek istiyor, sol eliyle direksiyonu kendine doğru, sağ eliyle ise ondan uzağa çekiyor. Göbek, ön tekerleğin dönme eksenini döndürür... Şu anda bisikletçiye yukarıdan bakarsanız, tekerlek bir çizgi gibi görünür ve saat yönünün tersine dönmesi gerekir. Bütün bunlar doğrudur ancak bisikletçi sol tarafına doğru düşmeye başlar. Yine sanılanın aksine bu, sizi sağa fırlatacak enerjinin gücünü telafi etmek istemenizden kaynaklanmıyor. Bunun nedeni devinim meydana gelmesidir. Ve bir artı olarak, evet, dönüş sırasındaki enerji kuvvetini telafi edersiniz. Eğer devinim etkisi olmasaydı bilinçli olarak sol tarafınıza düşmeniz sizin için büyük sorun olurdu ve çok daha sık düşerdiniz. Ayrıca burada yine yol düzlemine eğik kalmanızı sağlayan jiroskopik etki sayesinde düşmekten kurtulursunuz. Serin? Elbette! :)
Ayrıca topaçınız yana doğru düşmeye başladığında eksenin spiral benzeri bir hareketi şeklinde devinim gözlemlenebilir.
Eğer devinimi sürdürmeye başlarsanız, yushi'de oldukça güçlü stresler yaratılır. Bu nedenle, yüksek hızda bisiklet sürerken direksiyon simidini keskin bir şekilde çevirmenin neden bu kadar zor olduğunu düşünün. Bir bisiklette bu gerilim eğiminizle telafi ediliyorsa, o zaman arabada tekerlek eğilmez... Direksiyonu 120 km/saat hızla keskin bir şekilde sarstığınızda göbekte ne gibi gerilimlerin oluştuğunu hayal edin? Evet... Eğer PowerBall'ı olan varsa, eliniz yorulduğunda kendiniz kontrol edebilirsiniz.
Jiroskoplarda devinime ek olarak nutasyonlar da bulunur; bunlar devinim çizgisine uygulanan küçük salınımlardır. Astronomi ve (ve sadece) gezegenimizle ilgilenen herkes, Dünya ile jiroskopun pek çok ortak noktasının olduğunu anlayacaktır. Hem devinimler hem de nutasyonlar var... Devinim nedeniyle Polaris'imiz yakında kutupsal olmaktan çıkacak. Ekvatoral referans sistemindeki gökyüzündeki yıldızların koordinatları, nütasyonlardan dolayı periyodik olarak değişir... ama bu başka bir hikaye. Bu konu hakkında daha fazla bilgiyi başka bir zaman.

İnternette neyin ne olduğunu göstermek için bir video bulmak istedim, ancak aşağı yukarı yalnızca İngilizce'ye uygun bir şey buldum. Biri anlarsa bu harika. Şahsen benim için her şey açık; neyse ki İngilizce ile ilgili bir sorun yok. :) Anlamayanlar en azından bir baksın.

Genel olarak, oldukça az sayıda jiroskop türü vardır. Sıradan bir döner jiroskop tanımladım ancak tüm jiroskopların çalışma prensibi hala aynı kalıyor.

Bu arada, gönderiyi oluşturduğumda, aynı isimde bir gönderinin zaten oluşturulduğunu belirten bir yazı belirdi. Açtım, baktım... ve içinde ne var biliyor musun? Motosiklette tekerlekli sandalye nasıl sürülür... Üstelik jiroskopik etkiyle nasıl bir ilişki olduğu mesajdan bir şekilde belli değil.

Etrafınızda olup bitenlere daha fazla dikkat edin. :) Bunu yapan kişi yolda HERŞEYİ görür, durumu kontrol eder ve sonunda daha kibar davranır. Başkalarına duyulan sevgi, yeni şeylere duyulan sevgiyle başlar.