Введення
гіроскоп механічний оптичний приладобудування
До винаходу гіроскопа людство використовувало різні методи визначення напрямку в просторі. Здавна люди орієнтувалися візуально по віддаленим предметів, зокрема, по Сонцю. Вже в давнину з'явилися перші прилади: схил і рівень, засновані на гравітації. У середні століття в Китаї був винайдений компас, який використовує магнетизм Землі. У Європі були створені астролябія та інші прилади, засновані на положенні зірок.
Гіроскоп винайшов Йоганн Боненбергер і опублікував опис свого винаходу в 1817 році. Однак французький математик Пуассон ще в 1813 році згадує Боненбергер як винахідника цього пристрою. Головною частиною гіроскопа Боненбергер був обертовий масивний куля в кардановому підвісі. У 1832 році американець Уолтер Р. Джонсон придумав гіроскоп з обертовим диском. Французький учений Лаплас рекомендував цей пристрій в навчальних цілях. У 1852 році французький учений Фуко удосконалив гіроскоп і вперше використав його як прилад, що показує зміну напрямку, через рік після винаходу маятника Фуко, теж заснованого на збереженні обертального моменту. Саме Фуко придумав назву «гіроскоп». Фуко, як і Боненбергер, використовував карданів підвіс. Не пiзнiше 1853 Фессель винайшов інший варіант підвіски гіроскопа.
Перевагою гіроскопа перед більш давніми приладами було те, що він правильно працював у складних умовах (погана видимість, тряска, електромагнітні перешкоди). Однак обертання гіроскопа швидко уповільнювався через тертя.
У другій половині XIX століття було запропоновано використовувати електродвигун для розгону і підтримки обертання гіроскопа. Вперше на практиці гіроскоп був застосований в 1880-х роках інженером Обрі для стабілізації курсу торпеди. У XX столітті гіроскопи стали використовуватися в літаках, ракетах і підводних човнах замість компаса або спільно з ним.
Гіроскоп - навігаційний прилад, основним елементом якого є швидко обертається ротор, закріплений так, що вісь його обертання може повертатися.
Мета курсової роботи вивчити властивості гіроскопа, поглибити свої теоретичні знання, розширити і закріпити їх, навчитися працювати самостійно, набути уміння формулювати свої судження, послідовно їх викладати і будувати логічні докази.
Завданням курсової роботи є аналіз роботи гіроскопа потенційної чутливості приладу. На основі властивості взаємності необхідно розглянути мінімальну конфігурацію гіроскопа. Потім оцінити сучасний стан елементної бази. Розглянути основні елементи гіроскопа. Основним завданням курсової роботи є розгляд ключових аспектів на основі аналізу похибок його елементів та якісної оцінки точностних характеристик пристрою з урахуванням використання різних підходів до вирішення проблеми підвищення його чутливості. Окремо відобразити техніко-економічні аспекти роботи, питання безпеки життєдіяльності при проведенні досліджень, а також проблеми екологічної безпеки при використанні приладу.
1. Класифікація
1.1 Механічні гіроскопи
Серед механічних гіроскопів виділяється роторний гіроскоп - швидко обертове тверде тіло, вісь обертання якого може вільно змінювати орієнтацію в просторі. При цьому швидкість обертання гіроскопа значно перевищує швидкість повороту осі його обертання. Основна властивість такого гіроскопа - здатність зберігати у просторі незмінне напрямок осі обертання за відсутності впливу на нього моментів зовнішніх сил і ефективно опиратися дії зовнішніх моментів сил. Ця властивість значною мірою визначається величиною кутової швидкості власного обертання гіроскопа.
Вперше це властивість використовував Фуко в 1852 р для експериментальної демонстрації обертання Землі. Саме завдяки цій демонстрації гіроскоп і отримав свою назву від грецьких слів «обертання», «спостерігаю».
Властивості триступеневого роторного гіроскопа
При впливі моменту зовнішньої сили на осі, перпендикулярній осі обертання ротора, гіроскоп починає повертатися навколо осі прецесії, яка перпендикулярна моменту зовнішніх сил. Ця властивість обумовлена ??виникненням так званої коріолісовой сили. Так, при впливі моменту зовнішньої сили гіроскоп спочатку буде обертатися саме в напрямку дії зовнішнього моменту (нутационнимі кидок). Кожна частинка гіроскопа буде таким чином рухатися з переносною кутовий швидкістю обертання внаслідок дії цього моменту. Але ротор гіроскопа, крім цього, і сам обертається, тому кожна частка матиме відносну швидкість. В результаті виникає коріолісова сила, яка змушує гіроскоп рухатися в перпендикулярному прикладеному моменту напрямку, тобто прецессирова...
