|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Гироскопические устройства | Гироскопические устройства (далее Г), гироскопические приборы, электромеханические устройства, содержащие гироскопы, и предназначенные для определения параметров, характеризующих движение (или положение) объекта, на котором они установлены, а также для стабилизации этого объекта. Г используют при решении задач навигации, управления подвижными объектами и др.
Наиболее существенными признаками, характеризующими применяемые в технике разнообразные Г, являются: тип гироскопа, физический принцип построения чувствительного гироскопического элемента, тип подвеса, назначение Г
Типы гироскопов. Различают два основных типа гироскопов: с тремя и двумя степенями свободы. Гироскопы с тремя степенями свободы делятся на уравновешенные, или и неуравновешенные, или позиционные.
называется гироскоп, у которого центр тяжести совпадает с точкой пересечения осей карданова подвеса (т. е. с точкой подвеса). Сила тяжести не влияет на движение оси такого гироскопа и ее уходы при внешних возмущениях могут вызываться лишь моментами сил в осях подвеса (моменты сил трения и др.). При отсутствии моментов внешних сил гироскоп называется свободным. Хотя гироскопы не обладают избирательностью по отношению к заданному направлению, т. е. "направляющей силой", стремящейся привести ось гироскопа в определенное положение, они используются в ряде Г, например, в гироскопах направления, гировертикалях и др., причем прецизионные гироскопы могут применяться без корректирующих устройств.
Позиционным называется гироскоп, обладающий избирательностью по отношению к некоторому направлению; при отклонении его оси от этого направления возникает "направляющая сила", стремящаяся вернуть ось гироскопа в заданное положение. Для придания Г позиционных свойств применяют два способа. Первый состоит в смещении центра тяжести гироскопа относительно точки подвеса. Он используется в гирокомпасах, у которых "направляющая сила" возникает при отклонении оси гироскопа от плоскости меридиана, и в гиромаятниках, у которых "направляющая сила" возникает при отклонении оси гироскопа от вертикали места. Др. способ состоит в применении гироскопа и соответствующей системы коррекции, например маятниковой (см. Гировертикаль).
Гироскопы с двумя степенями свободы используют в Г чаще всего в качестве дифференцирующих и интегрирующих гироскопов, которые осуществляют дифференцирование (или интегрирование) входного сигнала, т. е. измеряют производную (или интеграл) от той величины, на воздействие которой реагирует Г Например, в гиротахометре дифференцирующий гироскоп, реагируя на поворот объекта, измеряет его угловую скорость, а поплавковый интегрирующий гироскоп (см. Гироскопический интегратор), реагируя на угловую скорость объекта, измеряет угол его поворота.
Физические принципы построения чувствительных гироскопических элементов. Различают гироскопы с механическим ротором, с жидкостным ротором, вибрационные, лазерные, ядерные. Наиболее распространены гироскопы с механическим ротором: у них носителем кинетического момента является быстровращающееся массивное твердое тело — ротор. Носителем кинетического момента может быть и жидкая среда. Вибрационные гироскопы в качестве чувствительного элемента содержат вибрирующие массы (например, ротор с упругим подвесом или упругие пластины) и служат для определения угловой скорости объекта. Лазерный гироскоп представляет собой устройство, в котором используется оптический квантовый генератор направленного излучения и содержится плоский замкнутый контур (образованный тремя и более зеркалами), где циркулируют два встречных световых потока (луча); он также служит для определения угловой скорости объекта (см. Квантовый гироскоп). Ядерный гироскоп основан на том свойстве, что ядро содержит протоны, обладающие спиновыми и орбитальными моментами количества движения, а также связанными с ними моментами. При этом наличие механического вращательного момента у ядра сообщает ему свойства гироскопа, а наличие момента дает возможность ориентировать ось этого гироскопа в пространстве и определять ее положение. Ядерные гироскопы могут использоваться в качестве стабилизаторов направления, датчиков угловых скоростей.
Типы подвесов гироскопов. В гироскопах с механическим ротором различают механический, поплавковый, газовый, электростатический типы подвесов. В большинстве Г используются гироскопы с механическим подвесом; выполненным в виде карданова подвеса (см. Гироскоп).
В различных двух- и трехстепенных гироскопах для разгрузки механических опор применяются жидкостные, или поплавковые, подвесы (например, в поплавковом интегрирующем гироскопе), вследствие чего подобные гироскопы мало подвержены вибрационным, ударным и др. возмущающим воздействиям и обладают высокой точностью.
Существенное повышение точности Г достигается при применении гироскопов с газовым подвесом. Ротор такого гироскопа обычно имеет сферическую форму и опирается па чрезвычайно тонкий газовый слой, образующийся между шаром-ротором и специальной опорой. Такой шар является практически свободным гироскопом. Газовые опоры могут также применяться в осях подвеса ротора и кардановых колец.
В некоторых Г используется гироскоп с подвесом, ротор которого, выполненный в виде ферритовой сферы, поддерживается полем во взвешенном состоянии. Необходимые характеристики поля автоматически регулируются специальной следящей системой. Другой разновидностью подвеса является т. н. криогенный подвес ротора, в котором используется взаимодействие полей, создаваемых токами в сверхпроводниках. Поддерживающие силы поля возникают при изменении положения ротора по отношению к элементам подвеса. Материал ротора, катушек электромагнитов и специальных экранов приводится в сверхпроводящее состояние путем глубокого охлаждения.
В гироскопе с электростатическим подвесом ротор представляет собой полую сферу, наружная поверхность которой имеет высокую проводимость. Ротор помещается между электродами, к которым подводится высокое напряжение, регулируемое специальной следящей системой. Под действием электростатических сил ротор центрируется в пространстве между электродами.
Основные Г По назначению Г подразделяют на следующие группы: 1) Г для определения угловых отклонений объекта. Сюда относятся различные и позиционные гироскопы, а именно: гироскопы направления, определяющие азимутальные отклонения объекта (углы рыскания корабля или летательного аппарата), и гировертикали или гиромаятники, определяющие отклонения объекта относительно плоскости горизонта (углы килевой и бортовой качки корабля, углы тангажа и крена летательного аппарата); 2) Г для определения угловых скоростей и угловых ускорений объекта, в которых используются дифференцирующие гироскопы. К ним относятся гиротахометры и вибрационные гироскопы, определяющие угловые скорости вращения объекта и гиротахоакселерометры, определяющие угловые скорости и угловые ускорения вращения объекта; 3) Г для определения интегралов от входных величин, в которых используются интегрирующие гироскопы: гироскопические интеграторы угловых скоростей, определяющие углы отклонения объекта; интегро-дифференцирующие гироскопы, определяющие углы и угловые скорости вращения объекта, а также гироскопические интеграторы линейных ускорений, которые служат для нахождения линейной скорости объекта; 4) Г для стабилизации объекта или отдельных приборов и устройств, а также для определения угловых отклонений объекта, называют гиростабилизаторами; 5) Г для решения навигационных задач. Сюда относятся: гирокомпасы, определяющие курс объекта и азимут (пеленг) ориентируемого направления; гиромагнитные компасы, определяющие курс объекта, гирошироты, предназначенные для определения широты места; гирошироткомпасы, с помощью которых определяются курс и широта местоположения объекта; гирогоризонткомпасы, служащие для определения курса объекта и углов отклонения его относительно плоскости горизонта, инерциальные навигационные системы, которые предназначены для нахождения ряда параметров, необходимых для навигации объектов; гироорбитанты, которые служат для определения углов рыскания, искусственного спутника Земли; гирорулевые, обеспечивающие автоматическое управление курсом корабля.
Г применяют в морском флоте, авиации, ракетной и космической технике, народном хозяйстве для решения разнообразных задач навигации и управления подвижными объектами, а также при проведении некоторых специальных работ (маркшейдерских, геодезических, топографических и др. — см. Гиротеодолит).
Лит.: Крылов А. Н., Общая теория гироскопов и некоторых технических их применений. Собр. трудов, т. 8, М. — Л., 1950; Булгаков Б. В., Прикладная теория гироскопов, 2 изд., М., 1955; Николаи Е. Л., Теория гироскопов, Л. — М., 1948; Ишлинский А. Ю., Механика гироскопических систем, М., 1963; Кудревич Б. И., Теория гироскопических приборов, т. 1—2, Л., 1963—65; Меркин Д. Р., Гироскопические системы, М., 1956; Ройтенберг Я. Н., Гироскопы, М., 1966; Граммель Р., Гироскоп, его теория и применения, пер. с нем., т. 1—2, М., 1952; Пельпор Д. С., Гироскопические приборы и автопилоты, М., 1964; Ривкин С. С., Теория гироскопических устройств, ч. 1—2, Л., 1962—64 (библ.).
А. Ю. Ишлинский, С. С. Ривкин. |
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 03.12.2024 20:14:42
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
