Cum funcționează giroscoape, „Fizica» № 15 din 2018
Materialul pentru lecție
Gyros - un creier ascuns, care sprijină planurile de curs în aer, sateliți pe orbită și nave în ocean. Primele giroscoape pentru aplicații practice a fost începută în 1910 de către Sperry Giroscop Co. A fost stabilizatori navei și așa-numitul „orizont artificial“, care a arătat piloții care zboară de mare. După moartea inventatorului și fondatorul companiei Elmer Sperry în 1930, multe filiale a continuat activitatea și să aducă 400 de brevete sale în sistemele automatizate de navigație și ghidare pentru scopuri militare, destinate utilizării în avioane, rachete, bombe, sateliți și vehicule spațiale. Astăzi, giroscoape, ca parte integrantă a sistemului de navigație, sunt montate pe roboți în sistemul de antiblocare la frânare (previne filarea roților mașinii) pentru panourile de automobile instrument în nave spațiale și telescoape spațiale, sistemele roverului și mișcarea individuală a astronauților în spațiul cosmic. Gyro lucru se bazează pe două principii: orice masă rotativă se străduiește să mențină poziția axei sale de rotație în spațiu. Spinning giroscop menține o orientare constantă a satelitului față de Pământ, care asigură comunicarea fiabilă cu el. Rotirea în masă rezistă acțiunea forței tinde să își schimbe poziția. La mijlocul anilor 1900. pe navele puse giroscoape gigant, cântărind câteva tone, care sunt rotite de un motor. Aceste dispozitive sunt aliniate poziția navei pe valuri, menținându-l tot timpul „Mast în sus.“ Liber rotative giroscop sub influența unei forțe externe nu este deviat în direcția acestei forțe și perpendicular pe acesta - precesie. Precesia apare, de exemplu în cazul în care aripa aeronavei, în care giroscopic este montat, începe să se încline. Apoi, pilotul vede unghiul (unghiul aripii) rola transversală pe panoul de bord, care este foarte important în cazul în care nu există puncte de referință. Mai mult decât atât, el vede o înclinare longitudinală (pas a planului), de la nas la coadă. Dacă giroscopul este asociat cu accelerometre (dispozitive care măsoară viteza aeronavei), poate funcționa ca un pilot automat, adică să păstreze în mod automat avionul pe curs. giroscoape mecanice sunt acum mai puțin și mai puțin. În 1980-e. a apărut giroscoape cu laser inel și ghidajul de lumină, care urmări mai corect parametrii filtrului modificări pentru a schimba modelul de interferență. Mai mult decât atât, ele sunt mai ușoare și mai compacte. Dolari în valoare cu laser giroscop 3-4000.. Prin micromachining cuarț sau siliciu face, de asemenea, giroscoape mici, senzație de parametrii de vibrație. Ele nu sunt la fel de exacte, dar pot fi produse în cantități mari, ca circuite integrate, și este destul de ieftin - pentru aproximativ 20 $ bucata .. Se aplică astfel de giroscoape în electrocasnice și, în special, în automobile.
; • micromecanice inelul giroscop siliciu este suspendat liber pe arcuri de siliciu curbate care sunt fixate la un capăt șaibei centru fix. Când electrozii de comandă este alimentat, sub acțiunea forțelor electrostatice, inelul începe să vibreze, un val de picioare, care este monitorizat electrozii sens. Dacă inelul sub acțiunea forțelor externe transformă un val de picioare este distorsionat și direcția de întoarcere a semnalului furnizat către electrozii de sens. Amploarea distorsiunea poate fi văzut pe viteza de rotație.
• In giroscopul cu laser inel atunci când este aplicată o tensiune pe două anod și catod gaz este excitat și generează două valuri de lumina de aceeași frecvență de înmulțire în direcții opuse. Detector un model de interferență. Dacă inelul este rotit cu o forță externă, un val se deplasează un pic mai repede decât cealaltă, iar schimbarea tipului de interferență poate fi evaluată pe viteza și direcția de rotație. Pentru grinzi de frecvență ușor diferă de la linia de bază, un motor in miniatura shake-uri cu laser.
• giroscop cu rotor dinamic de tuning de fier este antrenat în rotație de un motor de curent continuu, și se rotește în lagăre la o viteză constantă. Dacă giroscopul este rotită cu o forță externă, rotorul începe să preceseze, ceea ce determină o modificare a câmpului magnetic și apariția unui semnal care poartă informații despre direcția și viteza de rotație. Acest semnal, de asemenea, acționează asupra magneții de ajustare, care compensează precesie, prevenind astfel încât rotorul pătrunde în carcasă.
• citiri stabilitate (îngrijire) de giroscop frecare rulment dependentă și de temperatură. Cele mai bune rezultate de până acum - 0,01 grade / h, ceea ce permite să aducă proiectil asupra țintei cu o precizie de o milă marină (1,6 km), după o oră de zbor. În timpul războiului afgan, bombele au fost îndreptate giroscoape cu plecarea de la 1 ° C / h. Giroscoape în dispozitive anti-blocare auto au grija de 3600 grade / h, dar satisface pe deplin consumator, deoarece a implicat un timp foarte scurt, doar câteva secunde.
