Giroskop nima va u qayerda ishlatiladi?

Giroskop nima va u qayerda ishlatiladi?
U qanday ishlaydi. Giroskop
Hozirgi vaqtda giroskoplar turli sohalarda qo'llaniladi: foto va videokameralarni barqarorlashtirish, mobil qurilmalar va o'yin boshqaruvchilari, o'qotar qurollar va robototexnika, hoverbordlar va kvadrokopterlar, aviatsiyada, kemalarda va kosmosda navigatsiya va boshqaruv tizimlarida.

Giroskop ixtiro qilinishidan oldin, insoniyat kosmosdagi yo'nalishni aniqlash uchun turli usullardan foydalangan. Qadim zamonlardan beri odamlar uzoqdagi ob'ektlar, xususan, Quyosh tomonidan vizual ravishda boshqarilgan. Qadim zamonlarda, tortishish kuchiga asoslangan birinchi asboblar paydo bo'lgan: plumb chizig'i va daraja. O'rta asrlarda Xitoyda Yerning magnitlanishidan foydalanadigan kompas ixtiro qilingan. Qadimgi Yunonistonda astrolaba va boshqa asboblar yulduzlarning joylashishiga qarab yaratilgan. Giroskop yordamida pretsessiya hodisasi kuzatiladi. Giroskopni Jon Bonenberger ixtiro qilgan va 1817-yilda uning ixtirosining tavsifini nashr etgan[1]. Biroq, frantsuz matematigi Puasson 1813-yilda Bonenbergerni ushbu qurilma ixtirochisi sifatida tilga olgan[2]. Bonenberger giroskopining asosiy qismi gimbal suspenziyasida aylanadigan massiv shar edi[3]. 1832 yilda amerikalik Uolter R. Jonson aylanadigan diskli giroskopni ixtiro qildi [4][5]. Frantsuz olimi Laplas ushbu qurilmani ta'lim maqsadida tavsiya qilgan[6]. 1852 yilda frantsuz olimi Fuko giroskopni takomillashtirdi va uni birinchi marta yo'nalishdagi o'zgarishlarni ko'rsatadigan qurilma sifatida ishlatdi (bu holda, Yer), Fuko mayatnik ixtiro qilinganidan bir yil o'tgach, shuningdek, burchakni saqlashga asoslangan. impuls [7]. Aynan Fuko "giroskop" nomini o'ylab topdi. Foucault, xuddi Bonenberger kabi, gimballardan foydalangan. 1853 yildan kechiktirmay Fessel giroskop suspenziyasining yana bir versiyasini ixtiro qildi[8].

Giroskopning qadimiy qurilmalardan afzalligi shundaki, u qiyin sharoitlarda (yomon ko'rinish, silkinish, elektromagnit shovqin) to'g'ri ishlagan. Biroq, giroskopning aylanishi ishqalanish tufayli tezda sekinlashdi.

19-asrning ikkinchi yarmida giroskopning aylanishini tezlashtirish va ushlab turish uchun elektr motoridan foydalanish taklif qilindi. Giroskop birinchi marta 1880-yillarda muhandis Obri tomonidan torpedaning harakatini barqarorlashtirish uchun amaliyotda qo'llanilgan. 20-asrda giroskoplar kompas oʻrniga yoki kompas bilan birga samolyotlar, raketalar va suv osti kemalarida qoʻllanila boshlandi.

Erkinlik darajalari soniga ko'ra giroskoplarning asosiy turlari:

ikki bosqichli,

uch daraja.
Giroskoplarning ishlash printsipiga ko'ra ikkita asosiy turi mavjud:

mexanik giroskoplar,

optik giroskoplar.
Shuningdek, atom yadrolari spinidagi oʻzgarishlarni kuzatish uchun NMR ishlatadigan yadro giroskoplarini yaratish boʻyicha tadqiqotlar olib borilmoqda.[9]

Mexanik giroskoplar

Mexanik giroskoplar orasida aylanuvchi giroskop ajralib turadi - aylanish o'qi kosmosdagi yo'nalishni erkin o'zgartira oladigan tez aylanadigan qattiq jism (rotor). Bunday holda, giroskopning aylanish tezligi uning aylanish o'qining aylanish tezligidan sezilarli darajada oshadi. Bunday giroskopning asosiy xususiyati tashqi kuchlar momentlarining ta'siri bo'lmaganda kosmosda aylanish o'qining doimiy yo'nalishini saqlab turish va kuchlarning tashqi momentlarining ta'siriga samarali qarshilik ko'rsatish qobiliyatidir. Bu xususiyat asosan giroskopning o'z aylanishining burchak tezligi bilan belgilanadi.

Bu xususiyat birinchi marta 1852 yilda Fuko tomonidan Yerning aylanishini eksperimental ravishda namoyish qilish uchun ishlatilgan. Aynan shu namoyish tufayli giroskop o'z nomini yunoncha "aylanish", "kuzatish" so'zlaridan oldi.

Uch darajali rotorli giroskopning xususiyatlari
Shuningdek qarang: Gyroskopik murabbiy

Mexanik giroskopning presessiyasi.

Rotorning aylanish o'qiga perpendikulyar bo'lgan o'q atrofida tashqi kuch momentiga ta'sir qilganda, giroskop tashqi kuchlar momentiga perpendikulyar bo'lgan presessiya o'qi atrofida aylana boshlaydi.

Inertial sanoq sistemasidagi giroskopning harakati Nyutonning ikkinchi qonunining xulosasiga ko‘ra, tenglama bilan tavsiflanadi.

�
→
=
�
�
→
�
�
,
{\vec {M}}={{d{\vec {L}}} \{dt}} ustida,
vektorlar qayerda
�
→{\vec {M}} va
�
→\vec{L} mos ravishda giroskopga ta’sir etuvchi kuch momenti va uning burchak momenti.

Burchak momentum vektorini o'zgartirish

�
→\vec{L} kuch momenti ta'sirida nafaqat kattalik, balki yo'nalish bo'yicha ham mumkin. Xususan, kuch momenti
�
→{\vec {M}}, giroskopning aylanish o‘qiga perpendikulyar, ya’ni perpendikulyar qo‘llaniladi.
�
→\vec{L}, ikkalasiga perpendikulyar harakatga olib keladi
�
→{\vec {M}} va
�
→\vec{L}, ya'ni pretsessiya hodisasiga. Presessiyaning burchak tezligi
Ō
→
�
Giroskopning {\vec {\Omega }}_{P} qiymati uning burchak momenti va qo‘llaniladigan kuch momenti bilan aniqlanadi[10]:

�
→
=

Ō
→
�
×
�
→
,
{\vec {M}}={\vec {\Omega }}_{P}\times {\vec {L}},
ya'ni
Ō
→
�
{\vec {\Omega }}_{P} giroskop rotorining burchak momentiga teskari proportsional yoki rotorning doimiy inersiya momenti bilan uning aylanish tezligi.

Pretsessiyaning paydo bo'lishi bilan bir vaqtda, Nyutonning uchinchi qonunining xulosasiga ko'ra, giroskop atrofdagi jismlarga kattaligi bo'yicha teng va momentga qarama-qarshi bo'lgan reaktsiya momenti bilan ta'sir qila boshlaydi.

�
→{\vec {M}} giroskopga biriktirilgan. Bu reaksiya momenti giroskopik moment deb ataladi.

Agar biz rotor korpusi bilan bog'liq bo'lmagan inertial mos yozuvlar tizimidan foydalansak va unga xayoliy inersiya kuchini - Koriolis kuchi deb ataladigan kuchni kiritsak, giroskopning bir xil harakati boshqacha talqin qilinishi mumkin. Shunday qilib, tashqi kuch momentiga ta'sir qilganda, giroskop dastlab tashqi moment yo'nalishi bo'yicha aniq aylanadi (nutatsiya otish). Shunday qilib, giroskopning har bir zarrasi ushbu momentning ta'siri tufayli ko'chma burchakli aylanish tezligi bilan harakat qiladi. Ammo giroskop rotori, qo'shimcha ravishda, o'zini aylantiradi, shuning uchun har bir zarracha nisbiy tezlikka ega bo'ladi. Natijada, Koriolis kuchi paydo bo'lib, bu giroskopni qo'llaniladigan momentga perpendikulyar yo'nalishda harakatlanishiga, ya'ni presesga olib keladi.

Начало формы

Конец формы