Читайте также:
|
|
ОСНОВЫ ПРИКЛАДНОЙ ТЕОРИИ ГИРОСКОПА
Основные определения и понятия
1.1.1. Определение понятия «гироскоп»
В соответствии с современным состоянием и перспективами развития гироскопической техники гироскопам в широком смысле называют устройство, содержащее вращающийся или колеблющийся элемент и позволяющее на этой основе обнаруживать и измерять вращение в инерциальном пространстве того основания на котором ЭТО устройство установлено [1]. Такому определению соответствует и само значение введенного в 1852 г. французским физиком Л. Фуко (1819—1868) термина гироскоп, образованного из двух греческих слов; гирос — вращение и скопейн — видеть, наблюдать, т. е. в свободном переводе гироскоп — указатель вращения.
В качестве гироскопа могут применяться вращающиеся твердые, жидкие и газообразные тела, практически доказана возможность использования гироскопических свойств частиц — атомных ядер или электронов, обладающих спиновым или орбитальным моментами. На базе оптических квантовых генераторов созданы лазерные гироскопы.
Однако в настоящее время в технических устройствах, особенно на морском флоте, наибольшее распространение получили гироскопы, в которых используется динамически симметричное быстровращающееся твердое тело (ротор), подвешенное таким образом, что ось его собственного вращения может произвольно изменять направление в пространстве. Следовательно, основными частями гироскопа являются ротор и его подвес.
Ось собственного вращения ротора называется главной осью гироскопа (осью фигуры). Две любые другие оси, лежащие в плоскости собственного вращения ротора и перпендикулярные между собой и к главной оси, называются экваториальными.
Понятие «быстровращающийся ротор» означает, что угловая скорость собственного вращения ротора на много порядков больше тех угловых скоростей, которые он может иметь относительно экваториальных осей,
Центром подвеса гироскопа называется та его точка, которая остается единственной неподвижной при всех вращательных движениях ротора. Если центр масс гироскопа совпадает с центром подвеса, то гироскоп называется астатическим, или уравновешенным, если не совпадает — тяжелым.
Свободным называется такой гироскоп, на который никакие моменты внешних сил не действуют. В технике часто под свободным гироскопом понимают астатический гироскоп с предельно малыми моментами сил трения о подвесе.
Подвесы, применяемые в гироскопах
Степень совершенства гироскопа, построенного на основе твердого ротора, во многом зависит от качества его подвеса. Через подвес ротор гироскопа связан с основанием (объектом, платформой), на котором он установлен. Подвес гироскопа считается тем лучше, чем меньше угловые движения основания передаются ротору.
Все гироскопы (гироскопические чувствительные элементы) можно разделить на два класса в зависимости от того, что является объектом подвеса:
камера (оболочка), содержащая быстровращающийся ротор (или систему роторов). В этом классе гироскопов применяют карданный, гидростатический (в сочетании с электромагнитным или упругим подвесом), а также газостатический подвес;
собственно быстровращающийся ротор. В этом классе гироскопов применяют подвесы — электростатический, гидродинамический, электромагнитный, криогенный, газодинамический, а также упругий вращающийся.
В тех гироскопах, в которых для подвеса используется электростатическое или электромагнитное поле либо силы давления жидкости или газа, собственно ротор или камера, содержащая ротор, как правило, имеет сферическую форму. Эта форма наиболее удобна с точки зрения обеспечения симметрии действующих сил поддержания.
Если принципиально необходимыми составными частями гироскопа являются ротор и подвес, то гироскоп, предназначенный для использования в гироскопическом устройстве, должен иметь: ротор (камеру с ротором), привод (для придания ротору собственного вращательного движения), а в ряде случаев датчик угла (для слежения за угловым положением гироскопа), и датчик момента для наложения управляющих и корректирующих моментов.
Дата добавления: 2015-10-21; просмотров: 337 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Проверка точности и правильности работы прибора. | | | Основные свойства гироскопа |