(Din gyros greacă -. Cercul, gyreuo - filare, rotative și skopeo - ceas, ceas), o rotație rapidă TV simetrice. corp, axa de rotație a căruia (axa de simetrie) își poate schimba direcția în spațiu. D. are un interes în corpurile cerești observabile-comunicare din rotație, obuze de artilerie, de sus pentru copii, rotoare de turbine montate pe nave și altele. Din Insulele bazate pe comunicare G. varietate de dispozitive sau aparate sunt utilizate pe scară largă în moderne. tehnologie.
.
G-d-urile se manifestă în două condiții:
1) axa de rotație a pământului trebuie să poată schimba direcția în spațiu;
2) Ang. Viteza de rotație a cercului în jurul axei sale trebuie să fie foarte mare în comparație cu acest unghi. viteza, care va avea axa în sine atunci când direcția sa se schimbă.
Cel mai simplu G. yavl. un vârf pentru copii care se rotește rapid în jurul axei sale OA (Figura 1), care își poate schimba poziția în spațiu, deoarece capătul său A nu este fixat. În G. aplicat în tehnologie, rotația liberă a axei G. este asigurată prin fixarea giroscoapelor în cadrul (inelele) 1, 2 ale suspensiei cardanice (Figura 2), permițând axei AB să ocupe orice poziție în spațiu. Această geometrie are trei grade de libertate: poate face trei rotiri independente în jurul axelor AB, DE și GK,
Fig. 2. Gyro în suspensia cardanică. Rotorul C, cu excepția rotației pe axa lui AB, poate, împreună cu cadrul 1, să se rotească în jurul axei DE u împreună cu cadrul 2 - în jurul axei GK; O este centrul suspensiei, care coincide cu centrul de greutate al giroscopului.
care se intersectează în centrul suspensiei O, care rămâne fixă în raport cu baza. Dacă centrul de greutate al lui Γ coincide cu centrul O, atunci se numește Γ. un astatic (echilibrat), altfel este un mut.
Prima proprietate a unui geodezic echilibrat cu trei grade de libertate este că axa sa tinde să-și mențină direcția inițială în spațiul mondial. Dacă această axă este destinată mai întâi candidatului de științe tehnice. stea, apoi pentru orice mișcare a dispozitivului și jolte aleatorii, va continua să indice această stea, schimbându-și orientarea față de axele asociate cu Pământul.
Fig. 3. Acțiunea forței P pe un giroscop cu rotor rotativ; axa AB se mișcă perpendicular pe direcția forței P.
A doua proprietate a gazului este detectată atunci când o forță (sau o pereche de forțe) acționează pe axa (sau cadrul), tinând să miște axa în mișcare (adică, creând un cuplu relativ la centrul suspensiei). Sub acțiunea forței P aplicată la capătul A al axei AB (figura 3), T se va abate nu în direcția acțiunii forței, așa cum ar fi cazul unui rotor fără rotire, ci într-o direcție perpendiculară pe această forță; ca rezultat, G. împreună cu cadrul va începe să se rotească în jurul axei DE, și nu accelerate, ci cu postul. ang. viteză. Această rotire este numită. precesie; este mai lent, cu cât autovehiculul se rotește mai rapid pe axa lui AB. Dacă în orice moment acțiunea forței se oprește, atunci precesia se oprește simultan. iar axa AB se oprește.
Valoarea cărbunelui. rata de precesie este determinată de formula:
.
unde M este momentul forței P față de centrul O, a = LAOE, W este unghiul. viteză proprie. rotația axei în jurul axei
Fig. 4. Regula care determină direcția precesiunii: privirea rotorului de la punctul de aplicare a forței P, reglarea rotației în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic ale rotorului; transformând forța P în jurul axei AB cu 90 ° în aceeași direcție, obținem direcția de precesie.
AB, I este momentul inerției lui T. în ceea ce privește aceeași axă, h = AO este distanța de la punctul de aplicare a forței la centrul suspensiei Г; a doua egalitate este valabilă atunci când forța P este paralelă cu axa DE (în special pentru gazul greu). Se poate observa direct din formula (*) că precesia este mai lentă, cu cât W este mai mare, cu atât este mai mare cu cât este mai mare valoarea H = IW. propriul cinetic. Pe măsură ce se determină direcția de precesie, cifra este prezentată în Fig. 4.
Împreună cu precesiunea, axa lui G. sub acțiunea forțelor pe ea poate totuși să efectueze așa-numitele. nutație - oscilații mici, dar rapide (de obicei invizibile la ochi) ale axei din apropierea cf. direcție. Ranges acestor oscilații într-un G. cu rotație rapidă foarte mică și din cauza prezenței inevitabile a rezistenței dispărea rapid. Aceasta permite decizia celor mai mulți tehnicieni. probleme de a neglija nutația și de a construi așa-numitul. ALE. Teoria geometriei, care ia în considerare numai precesiunea, a cărei viteză este determinată de formula (*). mișcare precesională pot fi observate la copii de sus (Fig. 5a), pentru centru la- joacă un rol suspensie punct de sprijin axa O. Dacă un astfel de unghi superior turnat AOE la verticală și eliberați sub forța gravitației R va devia. nu în direcția acțiunii acestei forțe, adică nu în jos, ci într-o direcție perpendiculară pe ea și precese în jurul verticalei. Precesiunea topului este, de asemenea, însoțită de natats inconspicuoase. fluctuații, scăzând rapid datorită rezistenței la aer.
Fig. 5. a - precesiunea vârfului sub acțiunea gravitației; b - mișcarea axei vârfului cu o proprietate lentă. rotație.
Sub influența frecarii în aer, învârtirea vârfului însuși încetinește treptat, iar viteza de precesie de la crește. Când cărbune. Viteza de rotație a vârfului este mai mică decât valoarea definită. pierde stabilitate și cade. Cea mai lentă vârf a nucilor. fluctuații pot fi destul de vizibile și este unit cu precesia schimba semnificativ tiparul de mișcare a axei c.subtire.Plata O axă va descrie o curbă în mod clar vizibil buclate sau ondulatoriu se abat de la verticală aceasta, apropierea acestuia (figura 5, b.).
Un alt exemplu de mișcare precesională este furnizat de o cochilie de artilerie (sau un glonț). Pe proiectilul în timpul mișcării sale cu excepția gravitației acționează forța rezistând (R) de aer dirijat aproximativ vizavi de centrul de greutate al vitezei proiectilului și aplicat deasupra centrului de greutate (Fig. 6a). O cochilie care nu se rotește sub acțiunea acestei forțe va călca și zborul său va deveni neregulat (figura 6, b); în timp ce crește semnificativ rezistența la mișcare, intervalul de zbor va scădea. Rotirea proiectilul are forță all-ai G. legarea și rezistența aerului provoacă la preceseze despre linie la un roi direcționat vc viteză (Fig. 6a), m. E. Despre tangenta la traiectoria centrului proiectilului de greutate (Fig. 6 , c); acest lucru face zborul corect și oferă o ramificație descendentă a traiectoriei proiectilului lovit ținta cu capul.
Fig. 6. a este precesiunea unei cochilii de artilerie; b și c sunt diagrame ale mișcării proiectilelor și ale traiectoriilor lor: pentru un proiectil ne-rotativ (b) și pentru o carcasă rotativă (c).
Planeta noastră este, de asemenea, yavl. gigantul G. efectuând atât precesia, cât și nutreația.
Dacă rotorul axa AB G. fixat într-un singur cadru, k-paradis se poate roti în raport cu unitatea de bază în jurul axei DE, G. va fi în măsură să se angajeze în doar două rotații (Figura 7). - despre axele AB și DE, t adică va avea două grade de libertate. Un astfel de G. nu posedă nici unul dintre St George cu trei grade de libertate, dar el are altul
Fig. 7. Gyroscop cu două grade de libertate.
sv-in: dacă baza G. indică rotația forțată cu unghiul. viteza c în jurul axei KL, formând un unghi a cu axa AB, apoi pe partea rotorului, o pereche de forțe va acționa asupra lagărelor A și B cu momentul Mpp = / IWwsina. Această pereche de forțe tinde spre cea mai scurtă cale de a stabili axa rotorului G. paralelă cu axa KL și astfel încât atât rotația rotorului cât și rotația forțată pot fi văzute în aceeași direcție.
Dacă axa AB a rotorului este fixată în baza D (fig. 8) și această bază este staționară, atunci axa nu își poate schimba direcția în spațiu și, prin urmare, rotorul nu posedă nici o influență. Cu toate acestea, dacă rotiți baza în jurul unei anumite axe KL cu un colț. viteza w, atunci, în conformitate cu regula anterioară, axa rotorului va presa lagărele A și B cu forțele F1 și F2, forțele giroscopice.
Fig. 8. Acțiunea giroscopică. forțele pe rulmenții care fixează axa, atunci când baza dispozitivului este rotită în jurul axei KL.
Pe nave maritime și aeronave cu șurub există multe părți rotative: arborele motorului, rotorul turbinei sau dinamul, vâsla sau aerul. șuruburi etc. La rotirea aeronavei sau a navei și, de asemenea, la rularea pe rulmenții în care se întăresc aceste părți rotative, aceste forțe giroscopice acționează și trebuie luate în considerare prin calculele tehnice corespunzătoare.
Teoria lui G. Yavl. cea mai importantă secțiune a dinamicii televiziunii. un corp având un punct fix. Cele de mai sus sv-va G. reprezintă consecințele legilor care se supun mișcării unui astfel de corp. Primul dintre Sf. Gheorghe cu trei grade de libertate este manifestarea legii conservării energiei cinetice. moment și al doilea este manifestarea uneia dintre teoriile dinamicii, conform căreia schimbarea momentului cinetic cinetic care are loc în timp este egal cu momentul forței care acționează asupra ei.
Giroscoape în inginerie. Aplicată în tehnica lui G., se efectuează de obicei sub forma unei roți de mână cu o jantă îngroșată, care are masa de la mai multe. g până la zeci de kg și fixat într-o suspensie cardanică. Pentru a informa despre rotația rapidă G., este adesea realizată de rotorul unui post de motor electric de mare viteză. sau AC. curent. În aviație, G. este utilizat cu un rotor sub formă de aer. o turbină condusă de un curent de aer. Uneori G. se comportă sub forma unei mingi (minge-G) cu o suspensie în aer. un film format dintr-un curent de aer comprimat; Suporturile de aer (gaz) pot fi de asemenea utilizate în axele suspensiei rotorului și a inelelor cardanice. Într-o serie de dispozitive, este utilizată supapa plutitoare. Rotorul este închis într-o carcasă, plutitoare într-un lichid; Acest lucru descarcă rulmenții carcasei și reduce în mod semnificativ cuplul forțelor de frecare din ele. În plus, g. Cu suspensii lichide sau flotante nu sunt foarte susceptibile la vibrații aleatoare, șoc etc. influențează, ceea ce le crește precizia. De asemenea, folosit G. cu suspensii magnetice și electrostatice.
În tehnică, sunt folosite multe dispozitive giroscopice diferite sau dispozitive bazate pe utilizarea unor tipuri de Sf. Gheorghe cu trei sau două grade de libertate. În ele, ca o chestiune de fapt, elementele includ una sau mai multe. G. și, de asemenea, unele auxiliare. dispozitive pentru corectarea direcției axei lui G. sau pentru măsurarea unghiurilor abaterii sale etc. Aceste dispozitive sunt utilizate în aviație, navale, rachete și spațiu. tehnologie și economia națională pentru a rezolva o varietate de navigatori. sarcini, pentru gestionarea obiectelor mobile, stabilizarea acestora, precum și pentru desfășurarea unor operațiuni speciale. (topografie minieră, topografie geodezică, etc.).
Cei mai importanți navigatori. dispozitive yavl. giroscopul și giroscopul (giroscopul). Gyrocompassul, indicând direcția meridianului adevărat (geogr.), Este destinat pentru a determina cursul unui obiect în mișcare, precum și azimutul direcției orientabile; avantajele sale importante față de magnet. compasul constă în faptul că acesta indică un meridian adevărat, nu un magnetic, și că citirile sale nu sunt afectate de mișcarea metalului. masa și electromagnet. câmp. Gyrovertical determină direcția plan vertical sau orizontal adevărate, și deformarea obiectului în mișcare de acel plan (unghiuri de smoală și rola navei, unghiurile de smoală și rola letat. Aparatură). Pentru navigație. dispozitivele includ, de asemenea: D. Direcții care determină unghiurile de abatere în orizont. planul obiectului dintr-o anumită direcție (unghiurile de ridicare a aeronavei sau a navei), în special aeronava. indicator de întoarcere; giromagn. compasuri care definesc magna. cursul obiectului; gyroshiroty, k-sec ajuta la determinarea latitudinii locului; navigație inerțială. Sisteme concepute pentru a defini un număr de parametri necesari pentru navigarea unui obiect dat fără a utiliza cele externe. semnale; Gyororbitanții, care determină unghiurile de înclinare; Autopilot și giroscoape, care asigură controlul automat al acc. zborul unui avion sau cursul unei nave etc.
Un număr mare de dispozitive, numite. gyrostabilizers, servește la stabilizarea obiectului sau separat. dispozitive și dispozitive, precum și pentru a determina unghiul. devieri ale obiectului. Ele sunt folosite pentru automate. să controleze mișcarea aeronavelor, a navelor, a torpilelor, a rachetelor, pentru a reduce șanțurile navelor și pentru alte scopuri. Există sisteme de indicatori și de stabilizare a puterii. Sistemul de indicatori conține la indicatorul -ve G. Abaterea Qual de înregistrare a obiectului de la un curs prestabilit și sistemul de putere de urmărire, la cer detectează semnalul deviație, amplifică și transmite dispozitivul de alimentare (motor), returnează un obiect la o rată predeterminată, în mod tipic folosind cârme . În sistemul de putere, stabilizarea este direct efectuată de către masivul G.
Un număr de giroscoape. dispozitive în care așa-numitele. diferențierea și integrarea T. servește la determinarea unghiurilor. viteza obiectului (girotachometre) sau viteza unghiulară. accelerațiile (giroscoapele) și unghiurile de rotație, precum și vitezele liniare ale obiectului. Acestea din urmă includ giroscopie. un integrator al accelerațiilor, ceea ce face posibilă determinarea vitezei rachetei în orice moment al timpului cu mișcarea accelerată până la început. secțiune a traiectoriei.
Sovrem. tehnica necesită multe. giroskopich. dispozitive de precizie foarte mare, care provoacă tehnologie mare. dificultăți în fabricarea lor. De exemplu. y anumitor instrumente la o masă de aproximativ 1 kg de rotor pentru a asigura precizia necesară a centrului de greutate de compensare din centrul suspensiei nu trebuie să depășească un micron sau un punct de greutate va provoca nezhelat. precesiunea (retragerea) axei G. În plus, precizia citirii instrumentelor cu gips în suspensie cardanică este afectată de frecare în axe. Toate acestea au condus la dezvoltarea lui G. bazat pe altă fizică. principii. De exemplu. pentru a determina unghiul. viteza obiectului poate fi aplicat vibrator. G. conținând ca fiind sensibil. elementul nu este un rotor rotativ, ci părți vibrante sau laser, în care se utilizează un cuantum. Generator.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: