1tom - 0426.htm
и
о
а
тремление получить Г. более высокой точности при-вело к созданию электростатич. и маги, подвесов. В этих Г, быстровращаклдийся шар поддерживается электрич, или магн. полем в вакууме. Т, к. из камеры, в к-рой находится вращающееся тело, газ полностью выкачан, то тело практически не испытывает трения и может вращаться по инерции в течение песк. нсд.
В случае электростатич. подвеса поверхность шара выполняется из диэлектрика, и поддерживающее элек. трич. поле индуцирует па н╦м электрич. заряды противоположного знака, в результате чего всегда возникает притягивающая сила. Для подвешивания тел это свойство непосредственно использовать нельзя, т. к., согласно Ирншоу теореме, статич. равновесие тел, притягивающихся друг к другу по закону обратных квадратов, всегда неустойчиво. Для создания устойчивого подвеса используют регулируемое поле. То же самое имеет место и для магн, подвесов, когда ротор выполняется из ферромагнетика. Если же ротор изготавливать и, ч диамагн. материала, то подвес может быть устойчивым и без дополнит, регулирования магн. поля (пассивный подвес). Эта схема подвеса нашла примене, ние в т, п. криогенном Г., в к-ром в условиях сверхнизких темп-р материал шара ≈ ниобий ≈ переходит в сверхпроводящее состояние, при этом он станоныт-ся идеальным диамагнетиком. Внутрь такого материала маги, поле не проникает. Само поле созда╦тся токами, циркулирующими в сверхпроводнике без потерь.
Перспективными датчиками ииерциалыюй информации являются лазерный Г, н волновой твердотельный Г., принцип действия к.рых основан на инерционности образующихся в них стоячих волн ≈ электромагнитных в лазерном Г, и упругих в твердотельном. В лазерных Г. используют два луча света от источника ноге-рентного излучения, распространяющиеся в противоположных направлениях по замкнутому кольцевому
контуру. При вращении основания, на к-ром установлен Г., между лучами возникает разность фаз, что позволяет обнаружить это вращение и найти его угловую скорость или угол поворота.
Волновой твердотельный Г. состоит из полого резонатора, к-рый прсдстав-н ляст собой оболочку вращения (сферическую, цилиндрическую и т. д.), системы возбуждения стоячих волн и системы съ╦ма информации о положении узлов и пучностей стоячих волн. При повороте основания Г. на угол ф стоячая волна поворачивается па угол
корением w (рис. 14). Если отвлечься от влияния силы тяжести, то можно считать, что на Г, действует момент mwl переносной силы инерции Q, где m ≈ масса Г., I ≈ плечо. Тогда, по ф-ле (1), Г. будет прецессировать вокруг оси ЬЬг с угловой скоростью w= (m///fi)w. После интегрирования последнего равенства получаем У=УО+ (7Q/m/)ij), где vn ≈ нач. скорость объекта, Т. о., оказывается возможным определить скорость объекта v в любой момент времени по углу i|], на к-рый Г, поверн╦тся к этому моменту вокруг оси ЬЬг. Для этого прибор должен быть снабж╦н сч╦тчиком оборотов и устройством, вычитающим из полного угла поворота угол, на к-рый Г, поверн╦тся вследствие действия на него момента силы тяжести. Таким прибором (интегратором
Рис. 14. Гироскопический измеритель скорости подъ╦ма ракеты: w ≈ ускорение подъ╦ма; ц ≈ ускорение свободного падения; Я ≈ сила тяжести; Q ≈ сила инрр-ции; Н^/Н ≈ собственный кинетический
момент.
продольных кажущихся ускорений) определяют ско-рости вертик. взл╦та ракеты; при этом ракета должна быть стабилизирована так, чтобы она не имела вращения вокруг своей оси симметрии,
В ряде совр. конструкций применяют т, н. и о и л а в. ковы и, пли и п т е г р и р у ю щ и и, Г, Ротор такого Г. помещ╦н в кожух ≈ поплавок, погруж╦нный в жидкость (рис. 15). При вращении поплавка вокруг его оси х на Г. будет действовать момент Мх вязкого трения, пропорциональный угловой скорости вращения cov. Благодаря этому оказывается, что если Г. сообщить принудит, вращение вокруг оси i/, то угловая скорость этого вращения <о(/ в соответствии с равенством (1) будет пропорциональна сох. В результате угол поворота поплавка вокруг оси х будет, в спою очередь, пропорционален интегралу по времени от «└ (поэтому Г. м паз. интегрирующим). Дополнит, электрич. и
488
РИС. 13. Гиро- где 0</с<1 постоянная, зависящая от скоп направле- свойств материала, формы резонатора,
НИН , \- __ _ о
а также числа узлов н пучностей стоячей волны. Измеряя угол поворота стоячей волны, можно вычислить угол поворота основания. См, также Квантовый гироскоп.
В ряде приборов используется также свойство Г. равномерно прецессировать под действием постоянно приложенных сил. Так, если посредством дополнит. груза вызвать прецессию Г. с угловой скоростью, численно равной и противоположно направленной вертикальной составляющей угловой скорости вращения Земли U sin ф (где U ≈ угловая скорость Земли, ф ≈ широта места), то ось такого Г. с той или иной степенью точности будет сохранять неизменное направление относительно стран света. В течение неск. часов, пока не накопится ошибка ц 1 ≈ 2°, такой Г., именуемый г и р о а з и м у т о м, или Г. направления (рис. 13), может заменить компас (напр., па самол╦тах, в частности в полярной авиации, где показания маги. компаса ненад╦жны). Аналогичным Г., но со значительно большим смещением центра тяжести от оси прецессии, можно определять постулат, скорость объек. та, движущегося в направлении оси bblt с любым ус-
Рис. 1 5 . Поплавковый интегрирующий гироскоп: « ≈ ротор гироскопа; б ≈ поплавок, в теле к-рого расположен подшипник оси ротора; в ≈ поддерживающая жидкость; г ≈ корпус; д ≈ стальные цапфы в кавдне-
ж
вых опорах; е ≈ датчик угла поворота поплавка относительно корпуса; ж ≈ электромагнитное устройство, прилагающее мо-
мент вокруг оси поплавка,
элсктромехаштч. устройства позволяют или измерять этим Г. угловую скорость, или сделать его элементом стабилизирующего устройства. В первом случае спец. электромагнитами созда╦тся момент относительно оси х, направленный против вращения поплавка; величина этого момента регулируется так, чтобы поплавок остановился. Тогда момент Л/г как бы заменит момент Мх сил вязкого трения и, следовательно, по ф-ле (1), угли-вая скорость о>^ будет пропорциональна величине М1т определяемой по силе тока, протекающего по обмоткам электромагнита. Во втором случае, при стабилизации, напр., вокруг неподвижной оси #, корпус интегрирую, щего Г. размещается на платформе, к.рую может вращать вокруг оси у спец, электродвигатель (рис. 16). Для объяснения принципа стабилизации предположим, что основание, на к-ром расположены подшипники платформы, само поверн╦тся вокруг оси у на лек-рый угол а, При неработающем двигателе платформа поверн╦тся
")
}
