Гироскоп прецессиясы

Жұмыстың мақсаты:сыртқы күштер әсеріненболатынгироскоп қозғалысының ерекшеліктерін оқып білу.

Керекті құрал-жабдықтар :ELWRO қондырғысы.

 

Гироскоп деп симметрия осі айналасында үлкен бұрыштық жылдамдықпен айналатын қатты денені айтады. Бұл жағдайда қозғалыс мөлшері векторлар моменті мен лездік бұрыштық жылдамдығы векторының бағыты симметрия осі бағытымен сәйкес келеді, сондықтан қозғалыс мөлшері моменті векторының қозғалысы туралы гироскоптың симметрия осінің қозғалысына қарап айтуға болады.

Гироскоп үш өзара перпендикуляр осьтер айналасында еркін айнала алатындай бекітіледі. Оның ауырлық күші осьтердің қиылысу нүктесінде орналасады және гироскоптың кез келген бұрылысында өзгеріссіз қалады. Сонымен гироскоптың ауырлық күші бекітілген болып шығады, ал барлық қозғалыс ауырлық күші ортасына қатысты қозғалысқа келтіріледі.

Гироскоптың сыртқы күштер әсерінен болатын қозғалыс моменттері төмендегі теңдеумен сипатталады.

,

мұндағы - осьтердің қиылысуындағы нүктеге қатысты сыртқы күштердің моменті; L- гироскоптың қозғалыс мөлшерінің моменті, I – гироскоптың инерция моменті. Осыдан гироскоптың айналыс осі сыртқы күштер әсерінен сыртқы күштер моменті әсерінің бағытына бұрылады, яғни, прецессияланады. Прецессия жылдамдығы:

Прецессия жылдамдығы гироскоп айналысының бұрыштық жылдамдығын, оның инерция моментін және сыртқы күштер моментін байланыстырады. Сондықтан, олардың екеуін өлшеп, үшіншісін табуға болады. Мысалы сыртқы күштер моменті:

,

ал инерция моменті:

;

ELWRO қондырғысы (17-сурет) гироскопты асинхронды двигательдің роторы түрінде көрсетеді. Инерция моментін арттыру үшін ротор валына ауыр болат диск кигізілген. Гироскоптың айналыс жылдамдығы минутына 1200 айналысқа дейін жетеді. Электродвигатель ротор осіне перпендикуляр горизонталь ось айналысында үлкен емес аралықта бұрыла алатын тік вилкаға бекітілген. Ал вилканың өзі де тік ось айналасында айнала алады.

Сурет 17

 

Сонымен, ротордың үш осінің кез келгенінің айналасында немесе кеңістікте кез келген бағытында айналуы мүмкін.

Қондырғының электрондық сызба құрамына ретке келтіру жүйесі және ротордың айналыс жылдамдығын өлшеу енеді. Роторға, әр 5^о сайын саңылаулары бар диск бекітілген. Диск саңылауы арқылы есептеуіш қондырғы санаушы импульс тогын беретін датчиктің фотодиоды жарықтандырылады. Дискінің айналу жылдамдығы осы импульстарды санау жылдамдығы ретінде өлшенеді және тілшелі индикаторға шығарылады. Тік осьпен осы осьтің бұрылу бұрышын өлшеуші диск байланысқан. Бұрылу бұрышының шамасы сандық индикаторға шығарылады. Сызбаға 10^-3с дәлдіктегі өлшеуіші енеді.

Бұрыштар мен уақытты өлшеу сызбасы автоматты қосылады және ажыратылады. «Сброс» батырмасын басқанда айналыс және уақыт есептеуіштерінің нөлдік күйі орнайды да, сызбаны қосуға болады деген рұқсат белгісі беріледі.

Қосылу айналыс санауыштары импульстарымен жүргізіледі. Сонымен, есептеу уақытының басталуы тік осьтің бұрылу бұрышының шкаласымен сәйкестендіріледі. «Стоп» батырмасын басқанда уақыт есептеуішін өшіруге рұқсат беруші импульс пайда болады. Өздігінен өшу айналыс санауышымен іске қосылады.