Понятие о гироскопе

1.ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ГИРОСКОПОВ

ПОНЯТИЕ О  ГИРОСКОПЕ

Всем известны замечательные  свойства быстро вращающегося волчка. Неподвижный волчок под действием  собственного веса неизменно падает на бок. Быстро вращающийся волчок спокойно балансирует на кончике своей  оси, поддерживаемый какой-то невидимой силой. Удивительная устойчивость, сообщаемая волчку быстрым вращением, уже давно привлекала внимание. Еще в XVIII веке делались попытки применить быстро вращающийся волчок для определения направления вертикали, однако этот прибор не получил практического применения.

Первым серьезным использованием замечательных свойств волчка был  опыт, поставленный физиком Л. Фуко в 1852 г. Л. Фуко демонстрировал построенный  им прибор «гироскоп», основной частью которого был быстро вращающийся ротор (маховичок). Схема этого прибора показана (фиг.1.2) Прибор Фуко представляет собой гироскоп, центр тяжести которого совпадает с центром карданова подвеса, обеспечивающего маховичку полную свободу вращения около неподвижной точки. Маховичок 2 с помощью шнурка раскручивается вокруг оси, перпендикулярной плоскости чертежа. Этот маховичок вместе с внутренним кольцом 3 свободно поворачивается в наружном кольце 4 вокруг горизонтальной оси XX, а кольцо, подвешенное на нити /, свободно поворачивается вокруг вертикальной оси YY.

Прибор Фуко впервые позволил обнаружить суточное вращение Земли непосредственным лабораторным наблюдением. Термин «гироскоп» получен от греческих слов «гирос» — вращение и «скопео» — наблюдаю. В настоящее время этот термин применяется в более широком смысле для обозначения приборов, в которых использованы своеобразные свойства быстро вращающегося тела — гироскопические свойства, в основном заключающиеся в том, что движение гироскопа практически часто можно считать как бы безынерционным.

Гироскопом называют вращающееся вокруг оси симметрии с большой угловой скоростью тело вращения (ротор), одна из точек которого (точка О) неподвижна (фиг.1.1 ) Ось симметрии ротора / называют осью фигуры или осью ротора гироскопа. Для обеспечения свободы вращения ротора гироскопа вокруг неподвижной точки О применяют карданов подвес, который обычно состоит из двух рамок 2 и 3 Ротор / гироскопа с большой угловой скоростью вращается вокруг оси относительно внутренней рамки 2, которая может поворачиваться вокруг оси относительно рамки 3, а последняя — вокруг оси относительно неподвижной подставки 4. Ось

перпендикулярна осям и ; допустим, что все три оси пересекаются в одной точке О, которая и является неподвижной точкой.

Карданов подвес обеспечивает ротору гироскопа свободу вращения относительно трех осей ( , и ). Поэтому гироскоп, установленный в кардановом подвесе, называют гироскопом с тремя степенями свободы Если центр тяжести гироскопа совпадает с точкой пересечения осей карданова подвеса, то такой гироскоп называется астатическим

Прежде чем изучать схемы  и конструкции авиационных гироскопических приборов, следует усвоить основные законы движения гироскопов.

Теория гироскопов является частью общей теории о движении твердого тела около неподвижной точки.