Гіроскоп: відмінності між версіями
| [неперевірена версія] | [неперевірена версія] |
Вилучено вміст Додано вміст
Немає опису редагування |
Немає опису редагування |
||
Рядок 4:
Термін уперше введений Жаном (Бернаром Леоном) Фуко в його доповіді в 1852 році Французькій Академії Наук. Доповідь було присвячено способам експериментального виявлення обертання Землі в інерціальному просторі. Цим і зумовлено назву «гіроскоп».
У більш традиційному розумінні '''гіроскоп''' — [[пристрій]], що містить швидкообертове тверде тіло, яке має три обертальні ступені вільності, тобто можливість обертання навколо трьох взаємно-перпендикулярних осей. Усім відома дитяча іграшка - дзига, яка являє собою приклад гіроскопа.
Вісь у тілі (роторі) гіроскопа, навколо якої гіроскопу надано швидкого обертання, називають головною віссю гіроскопа або віссю власного обертання.
Рядок 19:
Прилади, що використовують властивості гіроскопа, застосовуються в ряді галузей науки і техніки, зокрема в системах навігації і системах керування рухомих транспортних засобів (суден, літальних і космічних апаратів, ракет, торпед тощо).
== Історія ==
Перші свідчення про дзигу та її незвичайні властивості відомі з давніх-давен. До нас дійшли такі іграшки, виготовлені в Китаї у третьому тисячолітті до нової ери. Властивості дзиги - її стійкість (незмінність напрямку у просторі осі власного обертання і надзвичайна опірність зовнішнім діям) і прецесія (повільне обертання осі власного обертання дзиги під дією моменту сил) - стали підгрунтям створення на її основі цілої низки приладів і пристроїв, які називають гіроскопічними.
Першу, згадану в літературі, спробу використати властивості дзиги у практичних цілях зроблено у 1742-1743 рр., коли англійський механік Д. Серсон створив прилад, який мав під час вимірювання висот світил секстантом вказувати площину горизонту. У цьому приладі перевернута металева чаша, що спиралася на шпильку, приводилася в обертання шнуром, а відполіроване плоске дно чаші прислуговувалося як площина горизонту. Хоча перші випробування були успішними, проте цей прилад не набув поширення через трагічні обставини, за яких загинув і корабель, і сам винахідник.
Реалізовано первісну ідею Серсона було тільки наприкінці ХІХ ст. у приладі французького винахідника Флеріє. Відрізнявся морський гірогоризонт Флеріє від приладу Серсона головним чином тим, що такий самий ротор приводився в обертання стислим повітрям від ручного насоса,а для спостереження площини горизонту на верхній поверхні ротора були діаметрально розміщені дві лінзи, на які нанесено штрихи, перпендикулярні осі ротора. Завдяки цьому спостереження в оптичну трубу цих лінз давло змогу за рухом штрихів визначити положення площини горизонту.
У 1898 р. лейтенант австрійського флоту Леон Обрі винайшов гіроскопічний напрямний апарат для саморушійної міни (торпеди) Уайтхеда. Цей апарат застосовували задля забезпечення руху торпеди, що рухається у воді, за заданим курсом. У торпедній справі прилади такого типу набули широкого застосування і надалі безперервно вдосконалювалися. Без суттєвих змін прилад Обрі використовували аж до 50-х років ХХ ст. у флотах майже всіх країн світу. Це перше влале застосування гіроскопічного приладу на практиці.
Ще більш поширеним застосуванням гіроскопа було створення гіроскопічного компаса. Німецький фізіолог і географ Г. Аншютц-Кемпфе у 1908 р. побудував перший гіроскопічний компас, а в березні-квітні 1909 р. цей гірокомпас успішно пройшов випробування на лінкорі "Дойчланд". Теоретичну частину проекту виконував Макс Шюлер. У 1910 р. він опрлюднив винайдену ним умову незбурюваності маятникового гіроскопічного компаса (умову Шюлера). Коли гірокомпас Аншютца вже був прийнятий на озброєння германського і британського флотів,виявилося, що його покази містять неприпустимі похибки, коли судно йшло "інтеркардинальним" курсом (тобто під 45 градусів до сторін світу) та одночасно зазнавало значної бортової хитавиці. Тому гірокомпаси були повернуті виробнику з рекламаціями, перший гірокомпас Аншютца прозвали "гірокомпасом для доброї погоди". Це змусило М. Шюлера більш уважно вивчити вплив хитавиці на роботу приладу, внаслідок чого був розроблений новий тригіроскопний гірокомпас. Уже в 1913 р. тригіроскопний гірокомпас Аншютца був випробуваний у морі і показав добрі результати.
У період 1915-1927 рр. були побудовані і застосовувалися на флоті і в авіації гіроскопічні вертикалі (гірогоризонти), кращими зразками яких були гіровертикаль Аншютца з неперетинними осями карданового підвісу, а також гіровертикалі Сперрі - з повітродувною корекцією і з кульовим гіроскопом у газодинамічному підвісі. У 1927 р. фірма "Аншютц" випустила новий двороторний гірокомпас, що став згодом основою для створення багатьох інших приладів, які чудово зарекомендували себе у практиці судноплавства.
Із розвітком флоту постало актуальне завдання створення точного штучного горизонту, який бі незначно збурювався під час маневрування корабля. Г Аншютц-Кемпфе зробив ще один крок у напрямі надання незбурюваності своєму компасу - перебудував двороторний компас таким чином, щоб у ньому умова шюлера виконувалася і щодо коливань маятника навколо полуденної лінії. В результаті у 1931 р. був створений гірогоризонткомпас. Його призначення - вимірюватикути хитавиці і рискання корабля задля керування стрільбою по невидимих цілях.
На флоті, в авіації, ракетній і космічній техніці набули поширення прилади, що грунтуються на властивості вільного астатичного гіроскопа зберігати напрямок осі власного обертання відносно "нерухомих зірок". В 1940-х роках був створений комплект із двох вільних гіроскопів і застосований для керування польото балістичної ракети V-2 (Німеччина). Наразі комплект з трьох вільних високопрецезійних гіроскопів типу "зірка у пляшці" використовується для псевдоастрономічного визначення положення на поверхні Землі підводних кораблів під час довготривалого підводного плавання.
Уже на початку ХХ ст. були зроблені спроби використатит гіроскоп для кутової стабілізації, тобто для утворення моментів сил, які б утримувавали те чи інше тіло (судно, вагон) у бажаному положенні. Першим був гіроскопічний заспокоювач бортової хитавиці судна, запропонований у 1904 р. німецьким інженером О. Шліком. Більш ефективне використання моменту гіроскопічних сил досягнуто в запропонованому Е. Сперрі активному гіроскопічному заспокоювачі хитавиці (1911). Щоб запобігти шкідливого впливу циркуляції судна на роботу заспокоювача бортової хитавиці фірма Сперрі у 1916 р. створила активний заспокоювач з двома однаковими зчленованими гіроскопами.
== Див. також ==
* [[Гірокомпас]]
Рядок 24 ⟶ 43:
== Література ==
* Павловский М. А. Теория гироскопов: Учебник для ВУЗов. — Киев. Вища Школа. 1986.▼
* Лазарєв Ю. Ф., Бондар П. М. Основи теорії чутливих елементів систем орієнтації: підручник. - К.:НТУУ "КПІ", 2011. - 644 с.
▲* Павловский М. А. Теория гироскопов: Учебник для ВУЗов. — Киев. Вища Школа. 1986.
* Proceedings of Anniversary Workshop on Solid-State Gyroscopy (19-21 May, 2008. Yalta, Ukraine). — Kyiv-Kharkiv. ATS of Ukraine. 2009. — ISBN 978-976-02-5248-6. Див. також матеріали наступних семінарів: International Workshops on Solid-State Gyroscopy (Міжнародні семінари з Твердотільної гіроскопії з 2008, 2009 — у Ялті). [http://www.facebook.com/pages/International-Workshops-on-Solid-State-Gyroscopy/135430619833718]
| |||