Гироскопические вертикали

Гироскопические вертикали (ГВ) представляют собой гироскопические устройства с маятниковой коррекцией. На космических летательных аппаратах применяют гировертикали с коррекцией от оптикомеханической инфракрасной вертикали (ИКВ). [c.125]

Глава 10 ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ВЕРТИКАЛИ [c.148]

Рис. 10.1. Схема гироскопической вертикали

Пример 172. Условие наилучшего использования ветра в ветряном двигателе заключается в том, чтобы горизонтальная ось вращения двигателя была параллельна направлению ветра. Так как последнее изменяется, то двигатель снабжается приспособлением, автоматически поворачивающим его ось вокруг вертикали и устанавливающим ее по направлению ветра подшипникам оси двигателя будут передаваться при этом добавочные гироскопические реакции, которые требуется определить ), [c.604]

С помощью гироскопических систем определяют направление меридиана и истинной вертикали, измеряют угловые скорости и ускорения, а также линейную скорость и координаты движущихся объекте [c.6]

Гироскопические приборы и системы по назначению делятся на следующие основные группы дифференцирующие и интегрирующие гироскопы, гиростабилизаторы, курсовые гироскопические системы, гироскопические датчики направления истинной вертикали и инерциальные системы [c.6]

Курсовые гироскопические системы и гироскопические датчики направления истинной вертикали представляют собой гироскопический стабилизатор, корректируемый [c.6]

Кроме вышерассмотренных погрешностей гироскопа Фуко I рода как указателя географического курса, следует еще иметь в виду, что даже в случае точной гироскопической стабилизации оси х прецессии гироскопа на направлении истинной вертикали, гироскопическая вертикаль практически все же совершает угловые колебания около направления истинной вертикали с угловой скоростью, мгновенное значение которой, например, равно Юв- [c.110]

Трехосные, или пространственные, гиростабилизаторы служат для стабилизации и управления платформой гиростабилизатора с установленными на ней различными устройствами вокруг трех осей стабилизации (рис. XX.1) Хо, /о связанных с платформой. Платформа трехосного гиростабилизатора имеет три степени свободы вращения относительно корпуса самолета и, следовательно, в отличие от двухосных гиростабилизаторов и гироскопов в кардановом подвесе, стабилизирующих какой-либо объект в заданной плоскости, осуществляет стабилизацию и управление движением платформы в пространстве трехосные гиростабилизаторы являются пространственными гиростабилизаторами. Применяются гиростабилизаторы, основанные на принципе силовой и индикаторно-силовой гироскопической стабилизации. С использованием трехосных гиростабилизаторов строят центральные пилотажные датчики курса и направления вертикали, головки самонаведения ракет, инерциальные системы навигации и др. В последнем случае гироскопическими чувствительными элементами платформы обычно служат поплавковые гироскопы, взвешенные в жидкости. [c.475]

Эти свойства хорошо видны на гироскопических весах. Прибор состоит из двух тяжелых тел вращения М ч т (рис. 233), насаженных на один и тот же стержень АОА, который движется вокруг точки О при помощи, например, подвеса Кардана. Перемещая массу т вдоль стержня, можно привести центр тяжести системы на ту или другую из полупрямых ОА или ОА. Если мы сообщим системе быстрое вращение вокруг ОА в положительном направлений и предоставим ее самой себе, то мы увидим, что ось О А начнет вращаться вокруг вверх направленной вертикали в положительном направлении, если центр тяжести находится на ОА, и в противоположном направлении, если центр тяжести находится на ОА. В частном случае, когда центр тяжести находится в точке подвеса, вращение будет продолжаться только вокруг оси ОА, которая останется неподвижной. Прямая ОА будет в этом случае постоянной осью вращения. [c.183]

Это уравнение поддается такому же анализу, какой был выполнен в случае твердого тела вращения, имеющего неподвижную точку. Мы воспользуемся из этого анализа только тем следствием, что угол наклона 6 оси тела к вертикали стремится к постоянной величине, когда угловая скорость неограниченно возрастает. В самом деле, правая часть последнего уравнения должна быть положительна. Но это может иметь место, если значение Tq очень велико, только в том случае, когда разность р — os 0 есть малая величина первого порядка таким образом, 6 отличается от своего начального значения 0о лишь на очень малую величину первого порядка. Этот результат можно было бы получить непосредственно как следствие гироскопического эффекта. [c.207]

Чтобы иметь определенный случай, сообщим телу вращение в положительную сторону вокруг его оси Тг. Скорость точки касания О будет направлена в сторону положительного вращения вокруг оси Тг, касательная же реакция плоскости будет направлена в обратную сторону. Момент относительно точки Г этой реакции лежит в вертикальной плоскости ОГг и направлен по перпендикуляру к ОГ в сторону вертикали, проведенной вверх. Поэтому в движении тела около центра тяжести ось Ог тела вследствие гироскопического эффекта перемещается к оси момента, представляющей собой ось того вращения, которое стремится сообщить телу пара ось Ог перемещается, следовательно, вверх. Таким образом, как было указано выше, эффект силы трения со стороны плоскости заключается в том, что эта сила стремится выпрямить ось симметрии тела (приблизить ось тела к вертикали). [c.208]

Так как отсюда следует, что векторы ы и х имеют одно и то же направление, то мы опять будем иметь вращение вокруг вертикали поэтому если мы не хотим возвращаться к разобранному ранее случаю, гироскопическую ось надо предполагать уже не вертикальной. Положим в этом случае [c.130]

Резюмируя, можно сказать, что тяжелый гироскоп может совершать бесконечное множество равномерных и обратимых перманентных вращений. Все эти вращения имеют своей осью в пространстве вертикаль, проходящую через закрепленную точку. Если вдоль этой вертикали располагается гироскопическая ось, безразлично, вверх или вниз, то угловая скорость и сторона вращения остаются совершенно произвольными, всякая другая прямая в теле гироскопа, проходящая через О, может быть осью перманентного вращения только тогда, когда она располагается вдоль вертикали в одном вполне определенном из двух возможных направлений, после чего будет однозначно определено абсолютное значение соответствующей угловой скорости (но уже не меньшее некоторого заданного критического значения). [c.132]

Допустив здесь возможность с физической точки зрения такого внезапного изменения величины ф = v и вследствие этого одновременного изменения величины = [а, мы постараемся определить непосредственный эффект этого изменения и объяснить следующее явление, которое может быть проверено экспериментально если импульс действует в сторону прецессионного движения, то гироскопическая ось тотчас же обнаруживает стремление выпрямиться, т. е. приблизиться к вертикали (подняться вверх), если же он действует в противоположную сторону, то ось тотчас же стремится опуститься. [c.138]

Неустойчивость перманентных вращений около осей, не совпадающих с осью гироскопа, и регулярных прецессий тяжелого гироскопа. Мы уже отметили (п. 37), что регулярных прецессий, которые возможны для тяжелого гироскопа, содержат в виде частных случаев (при [А — С] os Ь > О и [а = 0) перманентные вращения <вокруг вертикали), которые получаются, если мы расположим вертикально в надлежащую сторону каждую из оо прямых тела, проходящих через точку О и не совпадающих с гироскопической осью (и не экваториальных). [c.144]

Этот результат позволяет объяснить причину того экспериментального факта, что как для гироскопического тела с круговым основанием, так, в частности, и для диска состояние равновесия, соответствующее предположению, что центр тяжести находится на вертикали, проходящей через точку опоры, выше этой точки, будет неустойчивым, тогда как качение вдоль прямой, которое при малых скоростях все еще будет неустойчивым, становится устойчивым, когда скорости достаточно велики [ ], [c.205]

Направление кажущейся вертикали в стационарном режиме полета по локсодромии или ортодромии не совпадает с направлением истинной вертикали, а отклоняется от этого направления на значительный угол, величину которого необходимо учитывать или автоматически компенсировать в системе коррекции гировертикали в полете. В последнем случае схема гировертикали существенно усложняется. В качестве корректирующих устройств в гироскопических вертикалях обычно применяют жидкостные маятниковые переключатели, имеющие относительно малый период собственных ко- [c.150]

На рис. 3.5в изображен такой же маятник, который может качаться в двух направлениях в плоскости чертежа и перпендикулярно ей. Это тоже один из видов систем с двумя степенями свободы. Гироскопическая связь в такой системе осуществляется, если массивному шару маятника сообщить момент количества движения /о. направленный вдоль стержня маятника. В силу закона сохранения момента количества движения, при отклонении маятника в плоскости чертежа возникнет гироскопический эффект маятник станет двигаться также и в плоскости, перпендикулярной чертежу. Это объясняется появлением компенсирующего момента количества движения /1 такого, что в сумме с моментом I отклоненного маятника первоначально заданный вдоль вертикали момент /о сохраняется. Характерно, что в первых двух случаях связи осуществляются по общей линии движения, а в третьем — по взаимно перпендикулярным линиям. Сложив кинетические энергии всех степеней свободы системы, включал и энергии связи, получим полную [c.57]

Курсовые системы предназначены для выдачи соответствуюш.их сигналов, пропорциональных углу отклонения самолета от заданного географического курса, используемых в автопилоте и навигационной системе. В гиромагнитных и гироиндукционных компасах магнитн 51Й или индукционный чувствительный элемент обычно устанавливается в кардановом подвесе. Центр масс чувствительного элемента располагают ниже точки пересечения осей карданова подвеса, и, следовательно, магнитный чувствительный элемент также представляет собой физический маятник. Дистанционные гироин-дукционные компасы, включаюш,ие в себя индукционный чувствительный элемент, стабилизированный с помоп ью гироскопической вертикали, не получили широкого практического применения. [c.139]

В простейшем случае гироскопическая вертикаль представляет собой (рис. 10.1) астатический гироскоп, ось ротора которого удерживается на направление истинной вертикали с помощью корректирующего устройства, чувствительным элементом которого является маятниковый жидкостный переключатель 1, Прецизионная гировертикаль и гировертикаль повышенной точности обычно представляют собой двух- или трехосный (см. рис. 3.2, 4.3, 8.1) гироскопический стабилизатор, положение платформы которого корректируется физическими маятниками или акселерометрами. Погрешности гироскопической вертикали, подобно погрешностям гиромагнитного компаса, в значительной мере зависят от точности корректирующих устройств физических маятников или акселеро- [c.148]

Названные заявки содержали в зародыше идею метода навигации, который в дальнейшем был назван инерциалъным, и предполагает определение координат и скорости объекта посредством расположенных на нем гироскопов, маятников (либо акселерометров) и часов без использования во время дви-18Q жения объекта сторонней информации. Однако сделанные тогда оценки точности гироскопов и акселерометров, потребных для реализации метода, оказались столь обескураживающими, что предлагавшийся способ навигации был цризнан практически неосуществимым, и усилия сосредоточились на создании и совершенствовании гироскопической вертикали и гироскопического компаса — приборов, позволяющих непосредственно определять лишь координаты объекта в его вращател1>ном движении. Навигация же и после создания этих приборов по-прежнему осуществлялась путем наблюдения неясных светил или вычисления пройденного пути но показаниям лага и компаса, [c.180]

Ответ-, угол отклонения велосипеда от вертикали без учета гироскопического момента колес равен G°. За счет гироскопического MOMetna он увеличивается на 4. [c.233]

Прежде чем установить количественные соотношения, которым должны удовлетворять параметры системы для того, чтобы обеспечить стабилизацию вертикального положения вагона, рассмотрим Botfpo < качественной стороии. Ц нтр тяжести G вагона находится выше рельса, поэтому уго.и г ), определяющий отклонение вагона от вертикали, является неустойчивой координатой. По первой теореме Томсона — Тета — Четаева гироскопическую стабилизацию можно осуществить только при четном числе неустойчивых коог- [c.180]

Обыкновенный волчок представляег собой также гироскопический маятник, однако отличающийся тем, что точка опоры у него всегда лежит ниже neirrpa тяжести. Для физического маятника в случае, когда точка опоры лежит ниже центра тяжести, положение равновесия оказывается неустойчивым. Для гироскопического маятника при достаточной скорости вращения гироскопа это положение оказывается устойчивым, и поэтому полчок, пока он вращается достаточно быстро, не падает (здесь уже речь идет не об устойчивости состояния рапновесия, а об устойчивости движения), а прецессирует вокруг вертикали. Более того, наклонно пущенный [c.454]

Для выяснения принципа действия гирогоризонта мы рассмотрим поведение гироскопического маятника в экипаже, обладающем ускорением. Пока экипаж не обладает ускорением, гироскопический маятник, ось которого расположена вертикально, сохраняет неизменным свое положение. Если возникло ускорение экипажа, то в системе отсчета, связанной с экипажем, появляются силы инерции. Их действие можно учесть как некоторое эквивалентное изменение направления силы тяжести. Направление оси гироскопического маятника уже не будет совпадать с направлением силы тяжести, и гироскоп начнет прецессировать. Но приведенную длину гироскопического маятника можно сделать очень большой (порядка сотни километров ), так что период прецессии будет составлять десятки минут. Если ускорение длится короткое время, то ось гироскопа вследствие медлеиности движения не успеет уйти далеко от направления вертикали, которое она занимала прежде. Поэтому кратковременные ускорения вообще заметно не отклоняют оси гирогоризонта от вертикали. [c.457]

Инерциальные системы представляют собой наиболее сложные гироскопические устройства, основным элементом которых является прецизионный гироскопический стабилизатор с акселерометрами или, акселерометрами-интеграторами, корректируемые с помощью чувствительных элементов, обладающих свойствами избирательности по отношению к направлению истинной вертикали и к направлению меридиана. С помощью прецизионных акселе-рометрических головок и интеграторов определяются ускорения движения корабля, ракеты или самолета, производится интегрирование ускорений и находится скорость и место положения корабля, ракеты или самолета отно-сительно земли или в Мировом пространстве. [c.7]

Так как, по предположению, угловая скорость г значительно превосходит v и Av, то отсюда видим, что знак у fj вначале одинаков со знаком Av. В этом первоначальном совпадении знаков как раз и заключается объяснение указанного выше явления. Действительно, если, имея в виду опять волчок (центр тяжести которого лежит выше закрепленной точки), предположим для определенности, что в рассматриваемой прецессии угловая скорость ja, по предположению, очень велика и положительна, то угловая скорость v вследствие прямого характера прецессии так же, как и osO, отрицательна поэтому для увеличения скорости прецессии необходимо дать угловой скорости v отрицательное приращение Av. На основании уравнения (76") и начальное значение будет отрицательным, откуда следует, что = os 6 в момент (q начинает уменьшаться это означает, что угол нутации 0 вначале возрастает, т. е. гироскопическая ось стремится приблизиться к восходящей вертикали. Если, наоборот, возмущение замедляет прецессию, т, е. если Av > О, то начинает увеличиваться, а ось гироскопа стремится опуститься. [c.139]

Если при этих условиях мы сообщим барогироскопу быстрое вращение около собственной оси и предоставим его самому себе, направив ось вертикально и поместив центр тяжести G ниже закрепленной точки О, то он не сохранит этого своего положения, которое было бы положением устойчивого равновесия при отсутствии гироскопического вращения, а примет другое положение кажущегося устойчивого равновесия, при котором ось будет отклонена от вертикали. Это отклонение (в направлении, зависящем от стороны вращения) будет тем более ощутительны , чем больше будет гироскопическая угловая скорость г и чем меньше расстояние I = 0G. Причину этого явления мы легко найдем, если примем во внимание вращение Земли. [c.181]

Для этой цели мы возьмем снова обозначения и соглашения, которыми мы пользовались в пп. 54—57, и начнем с замечания, что барогироскоп движется под совместным действием веса и сложных центробежных сил в смысле, уточненном в п. 56. Единственная разница с гироскопической буссолью заключается в том, что момент относительно точки О веса не равен больше нулю, а имеет в направлении векторов v и ft (так как здесь взято а = я/2) составляющие —/n /sin0nO. Если введем, как в п. 55, аргумент 6 = s, который здесь представляет собой угол отклонения гироскопической оси от вертикали, то получим уравнения движения в виде (ср. (103 ) текста) [c.181]

ГИРОВЕРТИКАЛЬ — гироскопический прибор для гшределения угла наклона (крена) судна, летательного аппарата, астрономического инструмента и т. п. Простейшей Г. является гироскопический маятник (сх. а). Центр ротора 1 в нем смещен вдоль его оси и не совпадает с центром О наружной рамки 3. В физическом маятнике (без вращающегося рот-ора) положение рамки 2 определяется не только направлением силы тяжести, но и направлением ускорения движения объекта на котором он установлен. В Г. одновременно используется способность физического маятника различать направление истинной вертикали при уста- [c.61]

Дифференциальные уравнения (1.25) движения соответствуют случаю, когда спутник принудительно вращается вокруг оси вместе с орбитальной системой координат с угловой скоростью Qop6. При этом, например, оптическая ось какого-либо устройства (фотоаппарата, телевизионной головки, кинокамеры и др.) в плоскости OiiS удерживается на направлении истинной вертикали (ось 0Q. Отклонения спутника по тангажу фт О определяются, например, с помощью инфракрасной вертикали (ИКВ) и могут быть устранены активным способом стабилизации, например, путем включения газовых сопел. Если моменты внешних сил, действующих вокруг оси Oz, малы, то такое включение газовых сопел может быть кратковременным [18] (в настоящей монографии стабилизация спутника с помощью газовых сопел не рассматривается). Вместе с тем такая стабилизация идеального спутника в орбитальной системе координат по тангажу является пассивной , так как при отсутствии возмущающих моментов на кру-готовой орбите ось 0Y спутника может следить за направлением оси 0 при его вращении вокруг оси Oz по инерции и не требует затраты энергии. Однако через какой-то промежуток времени любая пассивная система гироскопической стабилизации требует затраты энергии (например режим насыщения маховиков и гироскопов, см. гл. 6). [c.15]

Наиболее высокая точность определения углов -ф, у и стабилизации платформы гиростабилизатора на направлении истинной вертикали и заданной ортодромии достигается в системе ориентации, представляюпдей собой пространственный гироскопический стабилизатор с интегральной коррекцией (рис. 8.1). Здесь на платформе пространственного индикаторно-силового гиростабилизатора установлено три прецизионных поплавковых гироскопа ПГь ПГ2, ПГз и три прецизионных акселерометра Ль Л2 и Л3. Сигналы, снимаемые с акселерометров, поступают на первые интегрирующие двигатели И2, а затем на вторые интегрирующие двигатели Из [c.126]

В газореактивной СПУ в качестве чувствительных элементов, реагирующих на угловые отклонения КА могут применяться, например, свободные гироскопы или построители местной вертикали (инфракрасная вертикаль), оптические датчики информации, а для измерения угловых скоростей относительно строительных осей КА — гироскопические датчики угловых скоростей (ДУСы) [55]. Сигнал с чувствительных элементов поступает на устройство, формирующее закон управления, а затем на исполнительные устройства пневмопривода, которыми являются электромагнитные пневматические клапаны (ЭПК) и сопла. [c.61]

Напомним, что векторное произведение (т Р) направлено перпендикулярно плоскости векторов сомножителей (/3 и со,) так, что с конца его к началу поворот первого вектора (7со) ко второму ( Ji) виден против часовой стрелки на угол, меньший тг. В данном случае гироскопический момент trfo направлен по вертикали вниз. [c.540]

В этой своей работе Шулер высказал предположение, что в основе полученных им результатов лежит некая обш ая для целого класса систем закономерность, которую он приближенно сформулировал, но доказать еще не мог. Имея в виду выведенное им условие невозмущаемости, автор заключает статью замечанием ... знаменательно, что, продираясь с помощью выкладок через дебри запутанных и малообозримых уравнений гироскопического 156 компаса, я пришел к познанию столь простого и ясного соотношения . В цитируемой статье есть весьма интересные рассуждения и предложения автора относительно возможностей использования рассмотренных им механических схем для навигации корабля и самолета. В частности, он указывает, что два одинаковых гиромаятника с вращаюпщмися в противоположные стороны роторами будут иметь равные, но противоположно направленные скоростные девиации. Ввиду этого биссектриса осей их роторов укажет истинное, свободное от скоростной девиации, направление вертикали, а угол раствора этих осей — абсолютную скорость объекта-носителя. Однако как исключить из этой скорости часть ее, обусловленную вращением Земли, автор не знает, поэтому полагает, что такое устройство могло бы быть использовано лишь как вертикаль и служить для навигации совместно с секстантом. [c.156]

Успокоитель системы Шликка имел существенные недостатки. В нем на оси рамы создавались лишь пассивные (тормозные) моменты, знак которых определялся направлением угловой скорости рамы относительно судна, что снижало эффективность использования гироскопического момента для подавления бортовой качки. Другой недостаток устройства системы Шликка проявлялся, когда ось ротора отклонена от вертикали в этом положении рысканье (циркуляция) судна приводит к повороту гироскопа вокруг оси камеры и даже может вызвать его опрокидывание. [c.172]

Гироскоп обладает рядом замечательных свойств, позволяющих широко использовать его в технике. Так, на всех морских и океанских судах установлены гироскопические компасы, работающие значительно точнее и устойчивее магнитных компасов широко применяются гироскопы для получения на движущемся объекте (корабле, самолете, ракете) вертикали места, знание которой необходимо, в частности, для определения текущих координат объекта с помощью гироскопов стабилизируются орудийные платформы на корабле гироскопы используются для измерения с высокой степенью точности угловых и линейных скоростей и ускорений они применяются при прокладке туннелей, бурении скважин и т. п. Подробное описание гироскопических устройств и их теории читатель может найти в специальных руководствах ), здесь же мы дадим только краткое изложение основных свойств гироскопа, являющихся теоретической базой современного гироско-. пического приборостроения. [c.344]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...