Кафедра «Приборостроение»
© А. Н. Лысов, 2005
Лекции
© А. Н. Лысов, 2005
Лекции
Вычисления показали, что, прецессируя, Земля совершает оборот за 25 800 лет. В 7500 г. ось вращения Земли будет направлена на одну из звезд созвездия Цефей.
Вега
Тубан
Цефей
Полярная звезда
Плоскость орбиты
Земли
Солнце
А
В
FB
FА
М
66°33′
ωп
Прецессионное движение
В теоретическом отношении предшественниками Фуко следует считать известных ученых конца XVIII и начала XIX столетия — русских академиков Л. Эйлера и Б. С. Якоби и французских исследователей Лагранжа, Пуассона и Пуансо.
С работами Л. Эйлера по механике твердого тела примерно совпадает по времени первая, отмеченная в литературе, попытка использования свойств волчка в практических целях.
Работы предшественников Фуко
Работы предшественников Фуко
1. Свободный гироскоп, сохраняя первоначальное направление оси вращения неизменным в мировом пространстве, обнаружит кажущееся или видимое движение относительно поверхности Земли, чем и будет установлен факт ее суточного вращения.
Работы предшественников Фуко
Работы предшественников Фуко
Работы предшественников Фуко
Гироскоп Фуко
Гироскоп Фуко
А. Домогаров
Дальнейшие усовершенствования гироскопа Фуко
Дальнейшие усовершенствования гироскопа Фуко
Дальнейшие усовершенствования гироскопа Фуко
4 – центрирующая шпилька;
5 – точка опоры сосуда 3;
6 – ось гироскопа 7;
7 – гироскоп;
8 – нактоузе;
9 – сосуд наполненный водой;
10 – картушка;
11 – уровень;
12 – ртутные ванночки для подачи токов.
Дальнейшие усовершенствования гироскопа Фуко
1—вал ротора;
2—подшипники;
3—ротор;
4 — гирокамера;
5 — горизонтальная ось;
7 и 8—направляющие штифты;
9 — электромагниты.
Дальнейшие усовершенствования гироскопа Фуко
Дальнейшие усовершенствования гироскопа Фуко
5 – ротор;
8 – электромотор;
9 – компасная картушка;
11 – свинцовый груз.
Дальнейшие усовершенствования гироскопа Фуко
4 – горизонтальное кольцо;
5 – грузик;
6 – винт;
7 – шкала широт;
8 – изогнутая трубочка;
9 – металлические шарики.
Дальнейшие усовершенствования гироскопа Фуко
4 – жидкость;
5 – стекло;
6 – картушка;
7 – поплавок;
8 – штанга;
9 – гироскопическая камера;
10 – ротор;
11 – вал ротора;
12,13 – отверстия для воздуха;
14 – трубка;
15 – грузик.
2 – кольцеобразный стальной поплавок;
3 – компасная картушка;
4 – втулка;
5 – гироскопическая камера;
6 – ротор гироскопической камеры;
7 – статор гироскопической камеры.
б – северный конец оси ротора(«полюс»);
1 – отверстие;
2 – патрубок, обращенный к западу;
3 – щиток;
4 – маятник;
5, 6 – отверстия.
Гирокомпасы Аншютца
Выводы:
1. Вопрос об апериодических переходах гирокомпаса к новым положениям равновесия разработан еще не был, и хотя величина периода колебаний фиксировалась исходя из других соображений, она, однако, была правильной.
2. Предполагалось, что качка не будет оказывать влияния на гирокомпас, так как этот вопрос тогда еще не поднимался, а между тем позже выявилось, что именно на качке данный компас оказался несостоятельным и, как известно, в 1912 г. он был заменен трехгироскопным компасом.
Период в 70 минут признан наиболее удобным эмпирически, раньше чем это было доказано теоретически.
Гирокомпасы Аншютца
5. Уровень, укрепленный на картушке (чувствительном элементе), позволяет до некоторой степени судить, не вышел ли компас из меридиана.
3. По сравнению с описанным выше гирокомпасом Мартинсена значительным шагом вперед явились следующие моменты:
а) наличие высококачественного ротора;
б) благодаря приданию гирокомпасу большого периода колебаний удалось довести баллистические девиации до приемлемых величин;
в) впервые создано приспособление для затухания, причем учтено, что при быстро колеблющейся картушке магнитного компаса можно применить для затухания трение чувствительного элемента о жидкость; при медленно же колеблющемся гирокомпасе это недопустимо.
Гирокомпасы Аншютца
М. Шулер (1882—1972)
уравнения затухающих колебаний гирокомпаса и приведены их решения;
дана формула для подсчета числовых величин девиаций, а также формула для определения величины баллистического перемещения и подсчитаны практически возможные ее значения;
высказывания (ошибочные) о влиянии качки на показания гирокомпаса.
В работе Шулера впервые были даны:
2 – поплавок;
3 – ртуть;
4 – желоб;
5 – картушка;
6 – ртутные ванночки;
7 – медная или алюминиевая сферическая пластина;
8 – электромагниты;
9 – питание;
10 – кардан;
11 – кольцевой электромагнит.
Гирокомпас Сперри (схема)
В 1914 г. был выпущен гирокомпас марки II — с маятником и малым гироскопом.
В 1917 г. выпускает гирокомпасы марок III и IV, построенные по проекту Таннера. Гирокомпасы с двумя одинаковыми спаренными между собой гироскопами.
В 1919 г. выпускает гирокомпас марки V, вместо маятника в нем имелись ртутные сосуды.
Гирокомпас Сперри
В 1923 г. выпускает гирокомпас марки VIII, предназначенный для коммерческих судов и эсминцев и успешно использовался и на подводных лодках для навигационных целей.
В 1927 – 1930 гг. выпустила артиллерийско-навигационные гирокомпасы марок IX, X, XI и XII.
Гирокомпас марки X – гирокомпас наибольшей направляющей силы (740 Гсм) и наибольшей массы чувствительного элемента (вес ротора 54 кг).
В 1920 г. выпускает гирокомпас марки VI, специально для коммерческих и военных вспомогательных судов (миноносцев).
Гирокомпасы Сперри
2 – верхний направляющий подшипник,
3 – контактная стойка,
4 – картушка,
5 – курсовое кольцо,
6 – азимут-мотор,
7 – пружинное кольцо,
8 – карданово кольцо,
9 – рама – крестовина,
10 – вакуумметр,
11 – камера,
12 – ртутные сосуды,
13 – вертикальное кольцо,
14 – лапа ртутных сосудов,
15 – эксцентрическое соединение,
16 – нижний направляющий подшипник,
17 – кран ртутных сосудов,
18 – следящее кольцо,
19 – проволочный подвес,
20 – головка проволочного подвеса.
Гирокомпасы Сперри
3 – наклонное кольцо;
4 – горизонтальная ось;
5 – цапфа рамы сосудов;
6 – компенсационный груз;
7 – вертикальное кольцо;
8 – следящее кольцо;
9 – окно камеры;
10 – эксцентрическое соединение;
11 – кран ртутных сосудов;
12 – циферблат широты.
Гирокомпасы Сперри
2 – внешняя крестовина;
3 – картушка;
4 – курсовое кольцо – азимут-мотор;
6 – ртутные сосуды;
7 – следящее кольцо;
8 – вертикальное кольцо;
9 – камера;
10 – лапа ртутных сосудов;
11 – подшипник эксцентрического соединения;
12 – рту-ролик рычага коррективного приспособления;
14 – зубчатый обод;
15 – передатчик;
16 – крышка.
Гирокомпасы Сперри
Целью конструкции было получить на качке более точные показания прибора.
Гирокомпас
Сперри – Гаррисона – Ролингса
Гирокомпасы Сперри
Прецессия к меридиану получается за счет момента силы тяжести жидкости в сообщающихся сосудах. Остроумное пневматическое устройство заставляет жидкость при отклонении оси фигуры от горизонтальной плоскости перетекать из сосуда, занявшего более низкое положение, в верхний, создавая таким путем восстанавливающий момент. При равномерном же маятникового эффекта.
Компас Брауна (Гирокомпас Арма)
Гирокомпасы Сперри
Гирокомпасы Сперри
Прибор состоит из чувствительного элемента, указывающего направление зюйд - норд, и стабилизатора, предохраняющего чувствительный элемент от вредного влияния качки.
Схема чувствительного
элемента компаса
Гирокомпас Беген - Монфрэ - Карпантье
(Beghin, Monfraix, Carpentier)
Гирокомпасы Сперри
Чувствительный элемент, качающийся как физический, имеет период маятника
Т = 1.429 сек, т.е. совершает 42 колебания в
1 мин. Период колебаний чувствительного элемента при работающем гироскопе – около 90 мин.
Гирокомпасы Сперри
Для погашения колебаний гирокомпаса применено масло, которое может перетекать по трубке, имеющей форму окружности.
В – пустой стальной шар, плавающий в резервуаре со ртутью.
Трехроторный компас Аншютца
Приспособление для устранения влияния качки на показания компаса
гироскопы II и III – северные.
Трехроторный компас Аншютца
4 – шариковые подшипники;
6 – поплавок шарообразной формы;
7 – верхний край воронкообразной трубки;
8 – треугольная рама с тремя лапами;
9 – шариковые подшипники;
10 – гироскоп;
11 – компасная картушка;
12 – кольцеобразный футляр;
13 – масляный желоб;
14 – крестовина;
15 – центрирующий штифт;
16 – ванночка с ртутью;
17 – система азимутмотора;
18 – контактная гильза;
20 – державка.
Трехроторный компас Аншютца
Нововведения:
1) герметически закрытый чувствительный элемент плавал в поддерживающей жидкости, оставаясь полностью в нее погруженным;
2) подача токов в чувствительный элемент осуществлена непосредственно через поддерживающую жидкость без применения каких-либо проводов или электрических контактов.
Первый артиллерийско – навигационный компас, 1926 г.
Создание гирокомпаса «Новый Аншютц»
и принцип его действия
r – кольцо;
r’ – карданово кольцо;
g – внешняя рама;
z – цилиндр;
d –вертикальная стальная проволока, осуществляющая упругую связь между гироскопами;
l – коромысло;
f – пружина;
w, w’ – две катушки;
m1– поворотный мотор;
m2, m3, m4 – моторы.
Пространство между обеими сферами наполнено подкисленной водой с примесью глицерина.
Оси фигур обоих вращающихся гироскопов под действием составляющей суточного вращения Земли отклоняться от линии восток – запад на углы ε;
нулевое значение этих углов для средних географических широт составляет около:
Гироскопы вращаются со скоростью 21 000 об/мин.
Гиросфера пространственного гирокомпаса Аншютца
Пространственный гирокомпас Аншютца
l – грузик;
p – маятник, управляющий мотором;
k1, k2 – контакты.
Пространственный гирокомпас Аншютца
Специально поставленные опыты показали, что на точность показаний пространственного гирокомпаса ни в какой мере не влияет даже быстрый поворот его рамы на 360°, притом не только вокруг вертикальной, но и вокруг горизонтальной оси.
Пространственный гирокомпас Аншютца
Прибор Орби
Авиационный полукомпас Сперри
Стабилизатор курса Аксания (1928)
1-струйная трубка;
2-маятник;
3-прецессионный гироскоп;
4-подвод сжатого воздуха;
5-штуцера соединения;
6-пневматическо реле;
7-рулевая машинка;
8-руль поворотов;
9-каретка приемных сопел
Стабилизатор курса Аксания (1928)
В этом приборе и гироскопическая и силовая система объединены в одном общем блоке совместно с масляным баком и мотором-генератором.
10-предохранительный клапан;
11-маслянный насос;
12-маслянный катаракт;
13-цилиндр рулевой машинки;
14-тяга руля поворота.
Стабилизатор курса Сименс H-IV
1-наружное кольцо;
2-заслонка;
3-приемное сопло
коллектора;
4-пневмореле;
5-гидроагрегат;
6-золотник;
7-рулевая машинка;
8-насос;
9-тросик;
10-ролик;
11-ручка;
12-кран;
13-ручка аварийного
расцепления;
14-трос аварийного
расцепления
Автомат курса АК-1
Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:
Email: Нажмите что бы посмотреть