загрузка...
загрузка...
На головну

Історія

  1. I. Історія, поширеність ОА.
  2. V. ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ НОРМ РОСІЙСЬКОГО ЛІТЕРАТУРНОГО МОВИ
  3. Біблійна історія створення Ізраїльського царства.
  4. Ведична історія.
  5. Питання 4. Історія відкриття електричних явищ в біологічних об'єктах
  6. Г.І. Романова ТВОРЧА ІСТОРІЯ ТВОРИ
  7. Геополітичне становище і етнополітична історія мегарегіону Дону і Північного Кавказу-Півдня Росії.

Карданний підвіс був вперше винайдений грецьким інженером Филоном Візантійським в III в. до н. е. В одному зі своїх праць Філон описує восьмигранну чорнильницю з отворами на кожній стороні. Можна було перевернути восьмигранник будь-якою стороною догори, але чорнило не лилися. Секрет полягав у тому, що чорнильниця перебувала в центрі хитромудро встановлених концентричних металевих кілець, тому вона зберігала стійкість незалежно від положення. Оригінальний текст Філона пневматика, Що описує це застосування карданова підвісу, існує в більш пізньому арабському перекладі, зробленому багдадським халіфом Мамуном (786-833).

Після античності карданів підвіс був широко відомий в мусульманському світі. У IX столітті, через 1100 років після винаходу, пристрій став знову відомо в Європі завдяки арабам. А ще через 800 років відомий вчений Роберт Гук і інші винахідники стали використовувати цей принцип не для стабілізації центрального елемента, а для докладання зовнішніх сил. Цьому західному винаходу дали назву універсального шарніра. Саме воно лягло в основу механізму силової передачі сучасних автомобілів.

Найперша згадка цього пристрою в китайській літературі відноситься до 140 р. До н.е. е. Передбачуваним винахідником пристрою вважається Фан Фен. Подивись Фан Фена застосовувався в масляних лампах, в яких лампадка кріпилася на кільцях, скріплених в двох протилежних точках, що дозволяло зберігати їй вертикальне положення. Принцип даного пристрою був незабаром забутий.

Компас нового часу, Який використовує карданний підвіс (1570)

У творі «Всебічні записки західної столиці», виданому в 189 р, повідомляється що творцем «курильниці для ліжку» із застосуванням особливого підвісу був Дін Хуань. Після цього карданний підвіс часто застосовувався в різних пристроях. Починаючи з епохи Сун за допомогою карданова підвісу кріпилося сидіння імператора на паланкіні, що дозволяло сидіти йому вертикально, навіть якщо носії нахиляли паланкін. У 18 ст. китайські матроси за допомогою подібного підвісу кріпили компас.

На гіроскоп, що обертається з великою швидкістю навколо головної осі х, істотно не вплине поворот підстави карданового підвісу. Отже, напрямок, яке було надано головної осі гіроскопа при його запуску, залишиться постійним в просторі. Це перше і основне властивість гіроскопа іноді називають "стійкістю" головної осі вільного гіроскопа. Чим більше кутова швидкість і маса ротора, тим сильніше виражено його властивість зберігати незмінним початковий напрямок своєї осі в просторі. Використовуючи вільний гіроскоп, можна простежити за добовим обертанням Землі навколо своєї осі. У зв'язку з тим що вісь вільного гіроскопа зберігає незмінним свій первісний напрямок в просторі, а Земля обертається, спостерігач зможе побачити, що вісь гіроскопа

повертається щодо Землі. Якщо головну вісь вільного гіроскопа направити на будь-яку зірку, то вісь гіроскопа, зберігаючи напрямок на зірку незмінним, буде разом з нею змінювати своє положення, оскільки площини меридіана спостерігача і істинного горизонту обертаються разом із Землею. Вимірювання положення головної осі гіроскопа відносно меридіана, і горизонту називається видимим рухом.

Тепер докладемо до вільного гіроскопа постійну силу F, яка буде прагнути повернути його навколо горизонтальної осі уу (рис. 3.6Б). Однак гіроскоп НЕ буде повертатися навколо осі уу, а почне повертатися навколо осі zz в напрямку, показаному стрілкою. Приклавши до гіроскопа силу, яка прагне повернути його навколо вертикальної осі zz, побачимо, що гіроскоп почне повертатися навколо горизонтальної осі уу. Таким чином, під дією прикладеної постійної сили головна вісь гіроскопа буде повертатися не в напрямку прикладеної сили (як це було б у випадку невращающейся гіроскопа), а в площині, перпендикулярній лінії дії сили. Такий рух гіроскопа називається прецессией і є другою властивістю гіроскопа.

Процесійний рух припиняється відразу ж після закінчення дії сили. Тому різні поштовхи і удари, які передаються від корпусу судна на гірокомпас, викликають прецесію, гіроскопа тільки протягом своєї дії, а так як воно короткочасно, то вісь гіроскопа практично залишається в меридіані. Отже, поштовхи і удари не роблять на гірокомпас майже ніякого впливу.

У гірокомпас, як і у всякого приладу, є похибки. Внаслідок похибок гірокомпас гірокомпасні меридіан не збігається з істинним меридіаном на кут, званий загальної поправкою гірокомпас. У зв'язку з тим що загальна поправка не є величиною постійною, судноводій зобов'язаний систематично визначати загальну поправку гірокомпас навігаційними, астрономічними і радіонавігаційними способами.

Пристрій гірокомпас. Розглянемо основні вузли гірокомпас типу "Курс", що встановлюється на судах морського флоту. Головною частиною гірокомпас є основний прилад (рис. 3.7А), в якому розташовані чутливий елемент - гіросфера, що стежить сфера, зовнішні частини основного приладу гірокомпас, нерухомі щодо судна. Гіросфера (рис. 3.7Б) являє собою герметичну сферу, всередині якої розташовані два гіромотора, рідинний заспокоювач, реле вимикача 'загасання і котушка електромагнітного дуття. Корпус гіросфери складається з двох латунних півсфер, облицьованих зовні ебонітом. Гіроскопи або гіромотори є трифазними електродвигунами з частотою обертання близько 20 000 об / хв. Гіромотори встановлені на спеціальному кронштейні, який кріпиться до нижньої півсфери.

Рідинний заспокоювач служить для гасіння незатухаючих коливань чутливого елемента. Котушка електромагнітного дуття покладена в нижній частині гіросфери. При проходженні струму навколо котушки утворюються змінні магнітні поля, які перешкоджають опусканню гіросфери. Час безперервної роботи 2 тис. Ч при загальному терміні служби 10 років.

А). Б).

Мал. 3.7 А). основний прилад гірокомпас, Б). зовнішній вигляд гіросфери

Винахідником гірокомпас вважається німецький інженерГерман Аншютц-Кемпф (1872- 1931). І хоча з моменту винаходу вони багаторазово вдосконалилися, гірокомпаси типу Аншютц-Кемпф донині є найпопулярнішими.

У "Новому Аншютц" гіросфepa діаметром 25 см з двома гіроскопами (двухгіроскопная система відносно качки незрівнянно стійкіше одногіроскопной) вільно плаває в рідині, тертя об яку практично нульове; зовні вона не стосується ніяких підпірок, стінок і т.д. До неї навіть не підходять електричні дроти: вони адже здатні передавати якісь механічні зусилля і моменти. Природно виникає питання: від чого ж в такому випадку "харчуються" електродвигуни гіроскопів? Знайденому вирішення цієї проблеми ніяк не відмовиш в дотепності: у гіросфери є виконані з електропровідного матеріалу "полярні шапки" і "екваторіальний пояс". Проти цих електродів в рідині знаходяться аналогічні, але нерухомі електроди, до яких підключені фази електроживлення. Рідина, в якій плаває сфера, - це спирт або вода, в яку додано трохи гліцерину для додання їй антифризних властивостей і кислоти, що робить воду електропровідний. Таким чином, трифазний струм "подається" в гіросферу прямо через підтримує її рідина, а потім вже зсередини (по проводах) розлучається до статорні обмотки гіроскопних двигунів. Вільно плаваюча в рідині гіросфера, якби ми не знали, що вона начинена гіроскопами, могла б здатися просто дивом: вона наполегливо і з величезною точністю встановлюється одним зі своїх діаметрів в напрямку північ-південь (по нанесеним на неї розподілам моряки і визначають цей напрям ). Втім, це диво схоже на диво "мимовільної" орієнтації магнітної стрілки, настільки глибоко вразив Ейнштейна, за його визнанням, ще в ранньому дитинстві.

Гіросфера гірокомпас типу Аншютц - Кемпфен в розрізі

Основний компас встановлюють в окремому приміщенні - гіропосту. Його свідчення за допомогою репітерів передаються в рульову і штурманську рубки, на крила містка і в інші приміщення, де встановлюються прилади курсоуказанія. Спільно з гірокомпасом працює курсограф - прилад, автоматично записує курси судна.

Гірокомпаси використовуються для здійснення автоматичного утримання судна на курсі за допомогою спеціального приладу - авторульового.

Переваги гірокомпас:

· В його показання немає необхідності вносити поправки на так зване магнітне схилення (кут між магнітним і географічним меридіанами);

· Точність показань гірокомпас становить близько 0,1 °, що вище показань магнітних компасів;

· На свідчення магнітного компаса також впливають зміни магнітного поля, викликані великими масами заліза на кораблі, а також різні електродинамічні впливу з боку електрообладнання.

Недоліки гірокомпас:

· Складність конструкції і необхідність в спеціальному обслуговуванні;

· Велика кількість допоміжного електроустаткування позбавляє гірокомпас автономності, а для введення його в робочий стан необхідно деякий час;

· В районі географічного полюса Землі гірокомпас, як і магнітний компас в районі магнітного полюса, перестає вказувати напрямок.


 Всі сучасні судна забезпечуються магнітними компасами і гірокомпас, що

дозволяє взаємно контролювати роботу цих приладів.

2. Важливим застосуванням гіроскопа є створення гіроскопічного горизонту і вертикалі (гірогорізонт і Гіровертикаль). Це необхідно в навігації в умовах відсутності видимості лінії горизонту. На відміну від звичайних схилів, на гіроскопічну вертикаль не впливають прискорення, які завжди мають місце в літаках і кораблях при наборі швидкості, поворотах, хитавиці і т.д.

3. Властивість гіроскопа зберігати незмінним напрям своєї осі обертання використовується для управління рухом самохідних хв (торпед), літаків, суден, ракет та інших апаратів. Вісь обертається гіроскопа задає курс руху апарату. При будь-якому відхиленні апарату від курсу (наприклад, внаслідок удару хвиль або дії поривів вітру) напрямок осі гіроскопа в просторі зберігається, і за допомогою безлічі механічних зв'язків повертає рух апарату до заданого курсу. Автопілот літака являє собою систему двох гіроскопів, один з яких - з вертикальною віссю - задає ешелон польоту, а другий - з горізонально віссю, орієнтований вздовж осі літака - задає його курс. Такими автопілотами, що звільняють льотчика від необхідності безперервного керування літаком, обладнані всі сучасні літаки, призначені для тривалих польотів.

 



Попередня   1   2   3   4   5   6   7

прецессия | прецессия гіроскопа | фізика явища | Прецессия небесних тіл | ЗАСТОСУВАННЯ гіроскоп |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати