>
Малюнок 2.1.- Схема найпростішого механічного гіроскопа в карданном підвісі
Велике застосування знаходять гіроскопічні прилади для автоматичного керування рухом літаків і кораблів. Для підтримки заданого курсу корабля служить «Авторульовий», а літака - «автопілот»..В Приладі «Авторульовий» застосовано вільний гіроскоп з великим власним моментом імпульсу і малою силою тертя в місцях карданова підвісу. Напрямок руху корабля задається напрямком осі вільного гіроскопа. При будь-яких відхиленнях корабля від курсу, вісь гіроскопа зберігає своє колишнє просторове напрямок, а карданів підвіс повертається щодо корпуса корабля. Поворот рами карданова підвісу відстежується за допомогою спеціальних пристроїв які видають команди автоматам на поворот керма і повернення корабля на заданий курс.
«Автопілот» забезпечений двома гіроскопами. В одного з них вісь розташовують вертикально і в такому положенні розкручують гіроскоп. Вертикально розташована вісь гіроскопа задає горизонтальну площину. Вісь другий гіроскопа розташовують горизонтально, орієнтуючи її вздовж осі літака. Цей гіроскоп постійно знає курс літака. Обидва гіроскопа дають відповідні команди механізмам управління, що підтримує політ літака по заданому курсу.В даний час автопілотами обладнані всі сучасні літаки, призначені для тривалих польотів. Гіроскоп служить важливою складовою частиною в системах управління космічних апаратів.
Гіроскопи застосовують так само в системах навігації. Інерціальна навігація відноситься до такого способу визначення місця розташування в просторі, при якому не використовуються дані будь-яких зовнішніх джерел. Всі чутливі елементи знаходяться безпосередньо на борту транспортного засобу. Інерціальні вимірювачі лінійних прискорень - акселерометри встановлені на так званій гіростабілізований платформі. Ця платформа, використовуючи властивості гіроскопа - зберігати незмінною орієнтацію своєї осі в просторі, забезпечує строго горизонтальне положення осей чутливості акселерометрів. Виміряні прискорення двічі інтегруються, і, таким чином, виходить інформація про збільшенні місцеположення рухомого об'єкта. Об'єднані спільною завданням визначення координат рухомого об'єкта, гіроскопи і акселерометри утворюють інерційну навігаційну систему. Крім цього завдання вона поставляє інформацію про кутової орієнтації об'єкта: кутах крену, тангажа і нишпорення і про швидкість об'єкта.
Конструкція сучасної інерціальній навігаційній системі увібрала в себе останні досягнення точної механіки, теорії автоматичного управління, електроніки та обчислювальної техніки. Конструктивно інерційну навігаційну систему можна розділити на два класи: платформні і бескарданние. У перших гіростабілізована платформа реалізована фізично у вигляді рами триступеневого карданного підвісу. У таких системах використовуються традиційні гіроскопи з обертовим ротором. Ці системи входять до складу бортового навігаційного обладнання важких літаків.
Інший клас - безплатформенні відрізняються тим, що площина горизонту в них реалізована математично, використовуючи дані гіроскопів і акселерометрів. У цих системах можуть бути використані лазерні та волоконно-оптичні гіроскопи. Тут немає обертових частин, а про кутову швидкість судять по фазовій затримці лазерного променя пробігає по замкнутому контуру. Вони суттєво конструктивно простіше і дешевше платформенних.Гіроскоп найчастіше застосовується як чутливий елемент вказують гіроскопічних приладів і як датчик кута повороту або кутової швидкості для пристроїв автоматичного управління. У деяких випадках, наприклад в гіростабілізатором, гіроскопи використовуються як генератори моменту сили або енергії.
2.2 Найпростіший гіроскоп
Найпростішим гіроскопом є звичайний дитячий дзига, швидко обертається навколо своєї осі. Вісь дзиги може змінювати своє положення в просторі, оскільки її верхній кінець не закріплений. У гіроскопів застосовуваних у техніці, вільний поворот осі можна забезпечити, закріпивши її в рамках карданова підвісу, що дозволяє осі дзиги зайняти будь-яке положення в просторі. Такий гіроскоп має три ступені свободи. Властивості гіроскопа проявляються при виконанні двох умов: вісь обертання гіроскопа повинна мати можливість змінювати свій напрям в просторі, і кутова швидкість обертання гіроскопа навколо своєї осі повинна бути дуже велика в порівнянні з тією кутовою швидкістю, яку матиме сама вісь при зміні свого напряму.
Перше властивість гіроскопа з трьома ступенями свободи полягає в тому, що його вісь прагне стійко зберігати в світовому просторі придане їй первинний направленіе.Еслі ця вісь спочатку направлена ??на якусь зірку, то при будь-яких переміщеннях підстави приладу і випадкових поштовхах вона продовжуватиме вказувати на цю зірку, міняючи св...
