10. Гироскоп

Краткие сведения. Гироскопом называется быстровращаю-щееся тело, ось вращения которого имеет возможность изменять свое направление в пространстве. Если ось ротора поместить в

Рис- 26. Гироскоп с тремя степенями свободы:

1 — ротор; 2 — внутренняя рамка; 3 — внешняя рамка; оси: 22 —ротора; хх — внутренней рамки; уу — внешней рамки

раму, которая, в свою очередь, тоже может вращаться вокруг оси, перпендикулярной к оси вращения ротора, то говорят, что гироскоп имеет две степе­ни свободы (двухстепенной гироскоп). Если ось этой рамы будет помещена еще в одну раму, которая также имеет возможность вращаться вокруг оси, перпендикулярной к осям ротора и первой рамы, то та­кой гироскоп имеет три степе­ни свободы и называется трех­степенным (рис. 26). Ось вра­щения ротора гироскопа есть его главная ось. В современных гироскопах ротор приводится во вращение электрическим способом и является вращаю­щейся частью электродвигате­ля постоянного тока или электродвигателя переменного трехфазного тока.

В настоящее время гиро скопы и гироскопические си-

стемы используют в различных областях техники: в авиации, на ракетах и морских судах, в артиллерии, танках, при буре­нии нефтяных скважин, для прокладки шахт и тоннелей, при запуске искусственных спутников Земли, космических кораб­лей и т. д.

Основные свойства гироскопа. Для облегчения изучения свойств гироскопа принято понятие свободный гироскоп. Свобод­ным гироскопом называется гироскоп с тремя степенями свобо­ды, на который не действуют никакие внешние силы, поэтому главная ось гироскопа остается неподвижной в пространстве. Для того чтобы на гироскоп не действовали внешние силы, центр его тяжести должен находиться в точке пересечения осей карданного подвеса, трение в подшипниках которого должно быть равно нулю.

Однако практически получить свободный гироскоп невозмож­но, так как нельзя свести моменты (внешних сил ,к нулю, нель­зя достигнуть полного совпадения центра тяжести гироскопа и точки пересечения его осей, т. е. невозможно достигнуть его сбалансированности, а также полиостью освободиться от трения в подшипниках осей гироскопа, можно только его уменьшить Поэтому наряду с понятием свободный существует понятие тех­нический гироскоп.

Технический гироскоп — это такой, в котором, хотя и в незначительной мере, проявляется несбалансированность и тре­ние в подшипниках. В практике приходится иметь дело только с техническим гироскопом. Отклонение главной оси гироскопа от заданного направления приводит к возникновению ошибок в показаниях прибора.

Для поддержания главной оси гироскопа в заданном на­правлении в приборах имеются корректирующие устройства. Свободный гироскоп обладает следующими свойствами: глав­ная ось zz сохраняет неизменным свое направление в простран­стве; если к главной оси приложить внешнюю силу, то она от­клонится не в том направлении, в котором действует сила, а в направлении, перпендикулярном к действию силы. Это движе­ние главной оси гироскопа называется прецессией.

Свойство устойчивости гироскопа позволило применять его при измерениях угловых положений самолета, а прецессия ис­пользуется для управления им. На базе гироскопа с тремя сте­пенями свободы создан целый ряд приборов, которые приме­няются при самолетовождении и пилотировании. К ним отно­сятся авиагоризонты и курсовые системы.

Широкое применение в авиационных приборах нашли и двух­степенные гироскопы, на базе которых построены такие прибо­ры, как указатели поворота, выключатели коррекции и другие гироскопические приборы.