Принцип работы гироскопа

Гироскоп  в переводе с древнегреческого языка означает смотреть вращение — это устройство, которое способно измерить у связанного с ним предмета изменение углов его ориентации  относительно инерциальных систем координат и которое  основано на законе сохранения момента импульса. Гироскопы  от количества степеней свободы подразделяются на двухстепенные и на трехстепенные. А по своему принципу действия гироскопы могут делиться на механические гироскопы и оптические гироскопы. Также принято гироскопы  делить  по режиму их действия  на указатели направления и датчики угловой скорости. Зачастую одни  устройства могут  функционировать в различных режимах и это  зависит от типа управления.

Из механических гироскопов особую позицию занимает роторный гироскоп. Принцип его действия основан на быстром вращении  твёрдого тела, имеющего ось вращения, которая  изменяет свою ориентацию в пространстве. Скорость вращения гироскопа при этом значительно больше скорости поворота его оси вращения. Основным свойством  гироскопов этого типа — это способность четко сохранять в пространстве постоянное направление своей оси вращения и  при этом отсутствует воздействие на эту ось момента внешней силы. Впервые такое свойство показал Фуко в 1852 году, когда он экспериментально демонстрировал вращение планеты Земля. Именно из-за этой демонстрации вращения твердого тела гироскоп  и получил такое название, происходящее от греческих слов: смотреть и вращение.

Двухосный роторный гироскоп, его свойства и прецессия механического гироскопа.

Когда происходит поворот гироскопа вокруг оси прецессии,  перпендикулярной моменту внешних сил, когда  момент внешней силы воздействует вокруг оси, которая перпендикулярна оси  вращения его  ротора, тогда гироскоп поворачивается вокруг оси прецессии,  перпендикулярной моменту внешних сил. Так, если позволить гироскоповой оси передвигаться только в плоскости горизонтальной, тогда ось самого гироскопа стремится стать по меридиану, но при том так становится, что вращение гироскопа происходит точно так, как и вращение нашей планеты. Если же ось будет  двигаться вертикально (в плоскости меридиана), то ось будет стремиться установаться параллельно оси земли. поэтому это исключительное свойство гироскопа  определило широкое применение данного прибора.

Радиоуправляемые вертолеты, которые оснащены гироскопом, в воздухе намного устойчивее, чем радиоуправляемые вертолеты, которые не имеют в комплектации гироскопа. Они обеспечивают плавный полет, они не сбиваются с намеченного курса при попадании в воздушную яму. Радиоуправляемые вертолеты с гироскопом позволяют новичкам пилотам, очень быстро освоить основные принципы пилотажа и азов полета. Одной из лучших моделей на радиоуправлении с гироскопом является трехканальный радиоуправляемый вертолет с соосной схемой винтов syma s032.

Напрямую связано с появлением кориолисовой силы это свойство гироскопа. Так гироскоп при действии момента внешней силы  вначале начинает поворачиваться именно в таком направлении действия возникающего внешнего момента, так называемый нутационный бросок. При этом все частицы гироскопа благодаря возникающему моменту будут  в это время  передвигаться с переносной угловой скоростью его вращения. Однако роторный гироскоп, кроме этого, и сам тоже вращается, следовательно, каждая частица гироскопа будет иметь свою относительную скорость. Поэтому возникает кориолисова сила, которая и будет пытаться заставить гироскоп двигаться только в перпендикулярном направлении, благодаря  приложенному моменту, то есть выполнять прецессию. Прецессия будет вызывать кориолисову силу, момент которой скомпенсирует момент внешней силы.

Вибрационные гироскопы — это такие устройства, которые сохраняют свои колебания в только одной плоскости, когда происходит поворот. Такой тип гироскопа является намного проще  и дешевле при сопоставимой точности, если сравнивать его с роторным гироскопом. Если посмотреть чаще всего встречающуюся литературу, то там употребляется в последнее время  термин как «кориолисовы вибрирующие гироскопы», принцип  действия кориолисовых вибрирующих гироскопов основан на эффекте самой силы Кориолиса, которая присутствует и у гироскопов роторного типа.

Это свойство используются в приборах, у которых основной частью является ротор, быстро вращающийся и который имеет некоторое количество степеней свободы или осей возможного вращения. Наибольшее применение нашли гироскопы, помещённые в так называемый карданов подвес. А так как эти гироскопы имеют только три степени свободы, то  гироскоп может совершать лишь три независимых поворота вокруг своих осей. Астатическими называются гироскопы, имеющие совпадение центра подвеса совпадает и центра масс,  в противном случае приборы называются  статическими гироскопами.  Если обеспечивать высокоскоростное вращение ротора гироскопа, то для этого применяются обычно специальные гиромоторы. При управлении гироскопом и для снятия с него интересующей  информации обычно используются датчики момента и датчики угла. Гироскопы также  используются в виде необходимых компонентов как в разных системах навигации ( авиагоризонты, гирокомпасы и тому подобное ), а также и в других  нереактивных системах  стабилизации и ориентации космических аппаратов.

Гироскопы предназначены для гашения угловых перемещений моделей вертолетов вокруг оси, или стабилизации углового перемещения моделей. В основном они применяются на моделях вертолетов в  тех случаях, когда необходимо повышать стабильность полета модели или создать стабильность искусственно. Самое большое применение (до 90%) в вертолетах привычной схемы гироскопы нашли для стабилизации по  вертикальной оси путем управления шагом рулевого винта. Происходит это потому тем, что модель вертолета не обладает стабильностью собственной по вертикальной оси. Как правило, курс стабилизируется на турбореактивных моделях для обеспечения безопасной посадки и взлета, где большие скорости и взлетные дистанции, при узкой взлетно-посадочной полосе. Тангаж стабилизируется на моделях вертолетов с отрицательной, нулевой или слабой продольной устойчивостью, повышающую маневренные возможности моделей. Крен стабилизируют даже и на учебных моделях.

Комментарии к статье

• Jamesnop
  roset.tele@bk.ru
  так

Страницы: 1

Добавить комментарий

25 Апреля 2024

Ваше имя*

E-mail

Код подтверждения

Текст комментария*