Навигация
6 Нові типи гіроскопів
Постійно зростаючі вимоги до точності і експлуатаційним характеристикам гіроприладів змусили вчених та інженерів багатьох країн світу не тільки вдосконалити класичні гіроскопи з обертовим ротором, але і шукати принципово нові ідеї, що дозволили вирішити проблему створення чутливих датчиків для вимірювання і відображення параметрів кутового руху об'єкта.
В даний час відомо більше ста різних явищ і фізичних принципів, які дозволяють вирішувати гіроскопічні завдання. У Росії і США видані тисячі патентів та авторських свідоцтв на відповідні відкриття та винаходи.
Оскільки прецизійні гіроскопи використовуються в системах наведення стратегічних ракет великої дальності, під час холодної війни інформація про дослідження, що проводяться в цій області, класифікувалася як секретна.
Перспективним є напрям розвитку квантових гіроскопів.
Перспективи розвитку гіроскопічного приладобудування.
Соьгодні створені достатньо точні гіроскопічні системи, що задовольняють велике коло споживачів. Скорочення коштів, що виділяються для військово-промислового комплексу в бюджетах провідних світових країн, різко підвищило інтерес до цивільних застосуванням гіроскопічної техніки. Наприклад, сьогодні широко поширене використання мікромеханічних гіроскопів в системах стабілізації автомобілів або відеокамер.
На думку прихильників таких методів навігації, як GPS і ГЛОНАСС, видатний прогрес у сфері високоточної супутникової навігації зробив непотрібними автономні засоби навігації (в межах зони покриття супутникової навігаційної системи (СНС), тобто в межах планети). В даний час СНР системи за параметрами маси, габаритів і вартості перевершують гіроскопічні.
Зараз розробляється система навігаційних супутників третього покоління. Вона дозволить визначати координати об'єктів на поверхні Землі з точністю до одиниць сантиметрів у диференціальному режимі, при знаходженні в зоні покриття коригуючого сигналу DGPS. При цьому нібито відпадає необхідність у використанні курсових гіроскопів. Наприклад, установка на крилах літака двох приймачів супутникових сигналів, дозволяє отримати інформацію про поворот літака навколо вертикальної осі.
Проте системи GPS виявляються нездатні точно визначати положення в міських умовах, при поганій видимості супутників. Подібні проблеми виявляються і в лісистій місцевості. Крім того СНС залежить від процесів в атмосфері, перешкод і перевідбиттів сигналів. Автономні ж гіроскопічні прилади працюють в будь-якому місці - під землею, під водою, в космосі.
У літаках GPS виявляється точніше акселерометрів на довгих ділянках. Але використання двох GPS-приймачів для вимірювання кутів нахилу літака дає похибки до декількох градусів. Підрахунок курсу шляхом визначення швидкості літака за допомогою GPS також не є достатньо точним. Тому, в сьогоднішніх навігаційних системах оптимальним рішенням є комбінація супутникових гіроскопічних систем, так звана інтегрована (комплексірована) ІНС / СНС система.
За останні десятиліття, еволюційний розвиток гіроскопічної техніки підступив до порога якісних змін. Саме тому увага фахівців в області гіроскопії зараз зосередилася на пошуку нестандартних застосувань таких приладів. Відкрилися абсолютно нові цікаві завдання: розвідка корисних копалин, передбачення землетрусів, надточне вимір положень залізничних шляхів і нафтопроводів, медична техніка та багато інших.
Висновки
Гіроскоп-тверде тіло, швидко обертається навколо наявного у нього осі обертання. При цьому вісь обертання гіроскопа повинна мати можливість вільно повертатися в просторі, для чого гіроскоп звичайно закріплюють у т. н. кардановому підвісі. Основна властивість гіроскопа з 3 ступенями свободи полягає в тому, що його вісь стійко зберігає придане їй первинний напрям (напр., на яку-небудь зірку). Якщо ж на такий гіроскоп починає діяти сила, то його вісь відхиляється не в бік дії сили, а в напрямку, перпендикулярному до неї; в результаті гіроскоп починає процесувати. Властивість гіроскопа широко використовується в різних навігаційних приладах - гірокомпас, гіровертикалі та інші, а також для стабілізації руху літаків (автопілот), ракет, морських суден, торпедах.
Гірокомпас - навігаційний прилад, створений за принципом безперервного обертання осі гіроскопа. У такий спосіб горизонтально розташована вісь завжди вказує ширший північний напрямок незалежно від курсу й положення судна.
Отже, непряма стабілізація полягає в тому, що об'єкт (в нашому випадку платформа) утримується в заданому положенні за рахунок роботи замкнутої системи, що служить чутливим елементом якої є гіроскоп. Гіроскоп служить індикатором, виявляє відхилення об'єкта, і видає керуючий сигнал для ліквідації цього відхилення навколо будь-якої з двох аємноперпендикулярних осей, а тривісний повністю ізолює, що стабілізується об'єкт від будь-яких обертальних рухів, що здійснюються кораблем чи літаком.
У ряді випадків більш доцільно буває здійснити не непряму, а силову гіроскопічну стабілізацію. Найпростішим силовим гіростабілізатором є одноосьовий стабілізатор з одним гіроскопом.
Таким чином, гірокомпас Фуко в найпростішому вигляді являє собою двоступеневий гіроскоп з вертикальним розташуванням осі гірокамери. Детальне дослідження цього приладу показує, що якщо в початковий момент вісь гіроскопа відхилена від лінії S-V на малий кут, то вона станездійснювати біля цієї лінії гармонійні коливання. Якщо штучно створити на осі Z момент в'язкого тертя (тобто гальмуючий момент, пропорційний кутовий швидкості обертання гірокамери), то ці коливання стануть затухаючими і вісь гірокомпаса прийде в мерідіан.
У гіроскопах з механічним ротором розрізняють механічний, оплавцевий, газовий, магнітний, електростатичний типи підвісів. У більшості використовуються гіроскопи з механічним підвісом; виконаним у вигляді карданова підвісу.
В різних двух- і трьохстатечних гіроскопах для розвантаження механічних опор застосовуються рідинні, або поплавцеві, підвіси (наприклад, в поплавцевому інтегруючому гіроскопі), унаслідок чого подібні гіроскопи мало схильні вібраційним, ударним і ін. обурюючим діям і володіють високою точністю[10.,ст. 324].
Істотне підвищення точності Р. в. досягається при вживанні гіроскопів з газовим підвісом. Ротор такого гіроскопа зазвичай має сферичну форму і спирається па надзвичайно тонкий газовий шар, що утворюється між кулею-ротором і спеціальною опорою. Така куля є практично вільним гіроскопом. Газові опори можуть також застосовуватися в осях підвісу ротора і карданових кілець.
В деяких Р. в. використовується гіроскоп з магнітним підвісом, ротор якого, виконаний у вигляді феритової сфери, підтримується магнітним полем в зваженому стані. Необхідні характеристики поля автоматично регулюються спеціальною стежачою системою. Іншим різновидом магнітного підвісу є т.з. криогенний підвіс ротора, в якому використовується взаємодія магнітних полів, що створюються струмами в надпровідниках . Підтримуючі сили магнітного поля виникають при зміні положення ротора по відношенню до елементів підвісу. Матеріал ротора, котушок електромагнітів і спеціальних екранів приводиться в надпровідний стан шляхом глибокого охолоджування.
Список використаних джерел
1.Булгаков Б.В. Прикладная теория гироскопов. - М.: МГУ, 1976. - 400 с.
2.Ишлинский А.Ю. и др. Лекции по теории гироскопов. - М.: МГУ, 1983. 243 с.
3.Климов Д.М., Харламов С. А. Динамика гироскопа в кардановом подвесе. -М.: Наука, 1978. – 220 с.
4.Магнус К. Гироскоп. Теория и применение. - М.: Мир, 1974. - 626 с.
5.Меркин Д.Р. Введение в теорию устойчивости движения - М.: Наука, 1971, - с.312 с.
6.Николаи Е.Л. Гироскоп в кардановом подвесе. - М.: Наука, 1964.
7.Одинцов A.A., Лазарев Ю.Ф. Гироскопические приборы курса. Киев: КПИ, 1980.
8.Гироскопические системы, ч. 1 и 2 / Под ред. Д.С. Пельпора. – М.: Высшая школа, 1971.
9.Одинцов A.A. и др. Теория гироскопов и гироскопических приборов. 10.Практикум. – К.: Вища школа, 1976. – 262 с.
11.Павловский М.А. Теорія гіроскопів. – К. Техніка, 2002. – 510 с. 11.Сайдов
12.Гироскопические системы, ч. 1 /Под ред. Д.С. Пельпора. – М.:Высшая школа, 1971. – 340 с.
Похожие работы
... , що входять до складу атома речовини. Розвиток вчення про електромагнітне поле, відкриття електрона, встановлення електричної структури атома привели до синтезу цих досягнень в так званій електронній теорії, що склалася в кінці XIX – початку XX вв. Основи цієї теорії містилися в роботах видатного голландського ученого Г. Лоренца (1853-1928), резюмовані І книзі "Теорія електронів" (1909г). ...
... . Варять не більше 20 хв. М'ясний порошок — однорідна маса, отримана подрібненням сухого м'яса, колір світло-коричневий. Варять не більше 5 хв. Волога в порошку не більше 10%, упаковка герметична. ЛЕКЦІЯ ПО ТОВАРОЗНАВСТВУ РИБИ 1.Характеристика сімейств риб Промислові риби класифікують по декількох ознаках. По способу і місцю життя риби ділять на морських, прісноводих, напівпрохідні і прох ...
... тіл по відношенню до Землі. Геоцентризм є свого роду «науковим» обґрунтуванням релігії, і тому церква палко боролася проти геліоцентризму. Правда, геоцентризм в матеріалістичних системах Демокрита і його продовжувачів був вільний від релігійно – ідеалістичних концепцій антропоцентризму та телеології. Земля признавалася центром світу, але тільки «нашого» світу. Всесвіт безкінечний. Безкінечна і кі ...
0 комментариев