Giroscopul gratuit și giroscopul cu pendul
Determinarea partea azimut metoda giroscopic bazată pe proprietatea axei principale a giroscoapelor libere să mențină direcția spațială neschimbată și axa principală a giroscoapelor pendulare efectua oscilații armonice echilibru poziție care coincide cu un plan meridian al unui anumit punct.
Fig. 46. Diagrama schematică a horoscopului liber
1 - lagărele axei inelului exterior; 2 - lagărele axei de rotație a rotorului; 3 - inelul interior al suspensiei cardanice; 4 - un rotor de volant; 5 - lagărele axei inelului interior; 6 - inel exterior al suspensiei cardanice; 7 - corp (bază)
Fig. 47. Schema schematică a pendulului gauxompass
(. Figura 46) giroscopic Free este numit giroscop cu trei grade de libertate, centrul de greutate al elementului senzor (SE), și inele cardanice giromotora, care coincide cu punctul de intersecție a trei axe - suspensie punctul O, iar axa totală a cuplului de frecare este zero. Rotorul volant masiv 4 este suspendat în două inele cardanice - interior 3 și exterior 6 constituind cardan care oferă trei grade de libertate aproximativ trei axe perpendiculare între ele:
- rotația rotorului în lagărele 2 în jurul axei principale X;
- Rotirea rotorului cu inelul intern al ghiarelor în rulmenți 5 în jurul axei Y a cardanului orizontal;
- rotația rotorului cu ambele inele ale lagărelor 1 în jurul axului cardanic 2.
Pentru direcția pozitivă a axei X, se ia sfârșitul axei, observarea căruia rotația rotorului este îndreptată în sens invers acelor de ceasornic. Axa unei giroscoane libere a cărei rotor se rotește (
20OOO-30OOO rpm), are o stabilitate, adică capacitatea de a menține direcția inițială în spațiu neschimbată (indiferent de rotația bazei).
proprietate Stabilitatea liberă principal axa giroscop poate fi folosit pentru a ghida, cu toate acestea, datorită poziției axei de rotație a Pământului (față de Pământ) modificări. Axa X, se rotește în jurul axei Z își schimbă poziția într-un plan orizontal în raport cu planul meridian ( „azimut“) și se rotește în jurul axei Y - în plan vertical în raport cu planul orizontal ( „înălțime“). mișcarea axei cauzată de rotația Pământului, are un caracter viteză constantă regulată la o anumită latitudine.
De fapt, viteza unghiulară a mișcării axei giroscopului depinde de o serie de factori aleatorii (frecare, joacă în lagăre, centrul de gravitație modificări, și altele.) Și o variabilă aleatoare. Mișcarea axei giroscopului are loc sub acțiunea momentului forței exterioare într-un plan perpendicular pe forța acționând. Prin urmare, pentru a determina direcția mișcării, vectorul forței trebuie rotit cu 90 ° în jurul axei giroscoapelor în direcția de rotație a rotorului. Această mișcare se numește precesie. Viteza unghiulară (proporțională op momentul precesie - forța externă Mw și invers proporțională cu momentul unghiular al giroscopului H:
unde P și l sunt forța exterioară și brațul forței (distanța de la punctul de suspendare la punctul de aplicare a forței); i și Ω- momentul principal de inerție și viteza unghiulară a precesiune giroscoape ratei rotora.Uglovaya disponibile astăzi este 0,5-1 ° / h și, prin urmare, utilizarea lor pentru orientare nu este încă posibilă.
Girocompas pendul (Fig. 47) are două full (în raport cu axele X și Z) și una limitată (în raport cu axa Y) grade de libertate. Spre deosebire de centrul giroscop liber de greutate al pendulare giroscopic SE prin intermediul punctului de sarcină Q este deplasată în jos pe axa Q1. Sub influența sarcinii Q, axa giroscopului X va avea întotdeauna tendința de a ocupa o poziție paralelă cu planul orizontului.
Acțiunea girocompas pendul se bazează pe proprietățile giroscop și rotația Pământului. Pentru punctul suprafața oricărui pământ pe cp latitudine, de exemplu, punctul G „, vectorul ω viteza unghiulară a Pământului pot fi reprezentate ca două componente în două direcții reciproc perpendiculare (Figura 48.): Linia de intersecție a planului orizontului și ω1 meridian și cumpănă ω2, atunci:
ω1 = ω cos φ, (1.7.2)
Ω1 componenta orizontală a rotației Pământului se numește viteza unghiulară a planului orizontal (în spațiul din jurul liniei de intersecție a planului orizontal) și meridianul (orizontul estic E jumătate este întotdeauna coborâtă și vestul W - culcat). Componenta verticală 0) 2 terestre numită viteză unghiulară de rotație de rotație a planului de meridianul în spațiul din jurul linia de plumb (meridianul de nord întotdeauna se mută la vest). Observatorul din punctul O, modificările componentelor sunt percepute ca o schimbare a altitudinii și azimutului Soarelui și a stelelor.
Dacă giroscopul axă orizontală și deviate printr-un unghi α la est de planul meridian, componenta ω1 viteza unghiulară a Pământului poate fi descompusă în componente: pentru axa Y cardan - ω3; de-a lungul axei X, ω4. În acest fel:
ω3 = ω cos φ sin φ, (1.7.3)
ω4 = ω cos φ cos α,
Rotirea planului orizontal în jurul axei X giroscopic modificări ușor în rotație spațială unghiulară giromotora de viteză și nu are nici un efect asupra caracterului axei de circulație. Rotirea planului orizontal în jurul axei cardanică Y cu rotația Pământului determină o variație continuă a unghiului de înclinare a axei orizontale giroscopic (axa est se termină întotdeauna se ridică, Western - este redus), creând astfel un moment forță externă în girocompas și este numită componenta utilă a rotației Pământului. Aceasta se întâmplă numai pentru α = 0, adică în planul meridian ω3 = 0; în orice altă poziție a axei (α ≠ 0) compus cu un pendul giroscop liber asigură momentul apariției automată a forței externe și mișcarea precesional corespunzătoare. Acest punct se numește giroscopul dirijarea cuplului MH, și pot fi obținute de la expresiile (1.7.1) și (1.7.3.):
Mn = Hω cosφ sinα (1.7.4)
Schema giroscopului cu pendul este utilizată cu succes în toate giroscoapele geografice.
Trimiteți-le prietenilor: