Как работи жироскопи, "Физика» № 15 от 2018

Материалът за урока

Gyros - скрита мозъка, подкрепящи равнини на курса във въздуха, сателити в орбита и кораби в океана. Първи Gyros за практически приложения е започнат през 1910 г. от Спери жироскоп Co. Това беше стабилизатори на кораба и така наречените "изкуствен хоризонт", които показаха, пилотите летят високо. След смъртта на изобретател и основател на фирмата Елмър Спери на през 1930 г., много дъщерни дружества продължиха работата и донесе 400 от нейните патенти в автоматизирани системи за навигация и ориентиране за военни цели, предназначени за използване в самолети, ракети, бомби, спътници и космически превозни средства. Днес, жироскопи, като неразделна част от системата за навигация, се монтират на роботи в антиблокираща спирачна система (предотвратява завъртане на колелата на автомобила) за автомобилни табла инструмент в космическия кораб и телескопи в космоса, системи за Rover и индивидуално движение на астронавтите в космоса. Жиро работа се основава на два принципа: всяка въртяща се маса се стреми да поддържа позицията на нейната ос на въртене в пространството. Спининг жироскоп поддържа постоянна ориентация на сателитна спрямо Земята, която осигурява надеждна комуникация с него. Въртяща се маса се съпротивлява на действието на сила тенденция да променя своята позиция. В средата на 1900-те. на кораби, пуснати гигантски жироскоп, по няколко тона, които се въртят от мотор. Тези устройства са изравнени позиции на кораба по вълните, той държи през цялото време "мачта нагоре." Свободно въртящи жироскоп под въздействието на външна сила не се отклонява в посока на тази сила и перпендикулярна на нея - прецесия. Прецесията се случи, например, ако крило на самолета, където жироскоп е монтиран, започва да се накланя. Тогава пилотът вижда ъгъла на (ъгъла крило) за кръстосано рол върху арматурното табло, което е много важно, ако няма отправни точки. Освен това, той вижда надлъжен наклон (стъпка на равнината), от носа до опашката. Ако жироскопа е свързан с акселерометри (устройства, които измерват скоростта на самолета), може да функционира като автопилот, т.е. автоматично се запази в самолета на път. Механични жироскопи сега са по-малко и по-малко. През 1980-те години. появи пръстенни лазерни жироскопи и указание светлина, която по-точно проследяване промените параметри на филтър за промяна на схемата смущения. Освен това те са по-леки и по-компактен. Уърт лазерен жироскоп 3-4000. Долара. От micromachining кварц или силициев също прави малки жироскопи, чувство за параметрите на вибрации. Те не са толкова точни, но може да се произвежда в големи количества, тъй като интегрални схеми, и е доста евтино - за около $ 20 на парче .. Нанесете тези жироскопи бяла техника и по-специално при автомобилите.

• микромеханична жироскоп силициев пръстен е свободно окачен на извитите пружини силиций, които са закрепени към единия край на фиксираната център шайбата. Когато контролните електродите се захранва, под действието на електростатични сили, пръстенът започва да вибрира, постоянна вълна, която се наблюдава сетивните електроди. Ако пръстенът под действието на външни сили се оказва постоянна вълна е изкривен и посоката на завиване на сигнала подава към сетивните електродите. Големината на изкривяването може да се види от скоростта на въртене.

• В лазерен жироскоп пръстен при напрежение се прилага към две анод и катод газ се възбужда и генерира два светлинни вълни на същата честота посадъчен в противоположни посоки. Детектор модел смущения. Ако пръстенът се завърта от външна сила, една вълна се движи малко по-бързо от другите, и промяната на модела на намеса може да се съди за скоростта и посоката на въртене. За честотни греди леко се различават в началото, миниатюрен мотор разтърсва лазер.

• жироскопа с динамично ротор тунинг желязо е завъртяна от мотор DC и се върти в лагерите с постоянна скорост. Ако жироскопа се завърта от външна сила, ротора започва да се придвижи напред, което води до промяна на магнитното поле и появата на сигнал, който носи информация за посоката и скоростта на въртене. Този сигнал също така действа върху регулиращите магнити, които компенсират прецесия, като по този начин предотвратяване на това, че роторът изтича в корпуса.

• Стабилност четения (грижи) от жироскопа е зависим лагер триене и температура. Най-добрите резултати досега - 0,01 ° С / ч, което дава възможност за привеждане на снаряд по целта с точност до една морска миля (1.6 км) след един час на полета. По време на афганистанската война, бомби са насочени жироскопи с напускането на 1 ° С / час. Гироскопи в автомобилната антиблокиращи устройства имат грижата на 3600 ° С / ч, но напълно отговарят на потребителя, тъй като те участват много кратко време, само за няколко секунди.