Г. Г. Винберг. 22 страница

На подвижных объектах широко применяются одно- и двухроторные Г., основанные на использовании трёхсте-пенных гироскопов.

В однороторном мореходном Г. используется трёхстепенной гироскоп, центр тяжести к-рого смещён в его экваториальной плоскости ниже точки подвеса, т. е. позиционный гироскоп. В зависимости от способа создания маятникового эффекта различают Г. с маятником, Г. с ртутными сосудами, Г. с косвенной коррекцией. В Г. с маятником (рис. 1) ротор / заключён в гирокамеру 2, к нижней части к-рой подвешен груз 3. Гирока-мера установлена в наружном кардано-вом кольце (на рис. не показано), ось вращения к-рого расположена вертикально. Когда ось AB ротора не находится в плоскости меридиана (отклонена на Восток или на Запад), она, стремясь в соответствии со свойствами трёхстепенного гироскопа сохранять своё направление по отношению к звёздам, будет вследствие вращения Земли отклоняться от плоскости горизонта (напр., её конец В, если он отклонён к Востоку, будет приподниматься, как бы следя за восхождением звёзд). Вместе с осью AB будет отклоняться и гирокамера 2 с грузом 3 относительно плоскости горизонта. В результате относительно точки подвеса возникнет момент силы тяжести, к-рый вызовет прецессионное движение оси AB к плоскости меридиана. В своём движении ось AB " проскочит" плоскость меридиана и тогда под действием момента силы тяжести она начнёт прецессировать в обратном направлении и т. д. После погашения этих колебаний спец. демпфером ось AB устанавливается в плоскости меридиана.

Рис. 1. Принципиальная схема чувствительного элемента однороторного гирокомпаса с маятником: 1 - ротор; 2 - гирокамера; 3 - груз.

[ris]

В Г. с ртутными сосудами (рис. 2) ротор 1 и гирокамера 2 отбалансированы так, что их общий центр тяжести совмещён с точкой подвеса. С гирокамерой связана система сообщающихся сосудов 3, частично заполненных ртутью. К правому сосуду прикреплена т. н. лапа 5, связывающая сосуды с гирокам-ерой. При отклонении оси гироскопа от плоскости горизонта избыток ртути в одном из сосудов обусловливает приложение к гироскопу момента силы тяжести, аналогичного соответствующему моменту в Г. с маятником.

[ris]

Рис. 2. Принципиальная схема чувствительного элемента одно-роторного гирокомпаса с ртутными сосудами: 1 - ротор; 2 - гирокамера; 3 - сосуды с ртутью; 4 - соединительная трубка; 5 - лапа.

В Г. с косвенной коррекцией используется трёхстепенной астатич. гироскоп, на гирокамере к-рого установлен маятник (акселерометр), фиксирующий угол отклонения оси гироскопа от плоскости горизонта. На основании информации об этом угле в приборе формируются сигналы моментов коррекции, к-рые прикладываются к гироскопу с помощью соответствующих датчиков моментов, установленных на осях карданова подвеса гироскопа. Подобные приборы могут также работать в режиме гироскопа направления.

Из однороторных Г. применяются в основном Г. с ртутными сосудами.

Двухроторный Г. Чувствит. элемент этого Г. (рис. 3) - гиросфера, или поплавок, представляет собой полую сферу 1. В гиросфере помещены гироскопы 2 и 3, гидравлич. успокоитель для погашения собств. колебаний и др. элементы. Оси собств. вращения гироскопов 2 и 3 расположены горизонтально, а оси прецессии - вертикально и связаны с шарнирным механизмом спарником 4, к-рый соединён пружинами 5 с корпусом гиросферы. В исходном положении (при невращающихся роторах) оси гироскопов составляют с направлением NS гиросферы равные углы е = 45°. Центр тяжести гиросферы находится на её вертикальной оси ниже её геометрич. центра, что обеспечивает, как и в одно-роторном Г., необходимый маятниковый момент. Гиросфера помещена в жидкость и поэтому в подвесе имеет место лишь вязкое трение. Для обеспечения невоз-мущаемости Г. ускорениями объекта параметры системы подбирают так, чтобы период прецессионных колебаний гиро-сферы при отсутствии затухания составлял 84, 4 мин. Наличие в Г. двух гироскопов существенно снижает погрешности прибора при качке корабля. Погрешности Г. при прямом курсе и постоянной скорости хода корабля не превышают неск. десятых долей градуса. Г. весьма широко распространены на кораблях мор. флота.

[ris]

Рис. 3. Принципиальная схема чувствительного элемента двухро-торного гирокомпаса. NS и WE - направления север - юг и восток - запад; H1, H₂ - кинетические моменты гироскопов; 1 - гиросфера; 2, 3 - гироскопы; 4 - спарник; 5 - пружины.

Разновидность Г.- гирогоризонт-компас, предназначенный для определения курса корабля и углов отклонения его относительно плоскости горизонта. А. Ю. Ишлинский, С. С. Ривкин.

ГИРОКОТИЛИДЫ (Gyrocotyloidea), класс плоских паразитич. червей, занимающий промежуточное положение между ленточными червями и моногенетическими сосальщиками. Длина тела обычно 2-3 см, реже до 10 см. 5 видов (самостоятельность нек-рых видов оспаривается); обитают в спиральном клапане (в кишечнике) глубоководных рыб - химер', встречаются в различных районах Мирового океана. Для Г. характерны: отсутствие кишечника и наличие сложно устроенного розетковидного органа прикрепления на заднем конце тела. Из овального яйца, снабжённого ножкой, развивается личинка - т. н. л юкофора, с десятью одинаковыми крючками на заднем конце. Цикл развития, по-видимому, прямой. Многие относят Г. к подклассу цестодарий класса ленточных червей; нек-рые считают их сильно видоизменившимися моногенетич. сосальщиками.

Лит.: Быховский Б. E., Онтогенез и филогенетические взаимоотношения плоских паразитических червей, " Изв. АН СССР. Серия биологическая", 1937, т. 4, с. 1353-82; Шульц О. С., Гвоздев E. В., Основы общей гельминтологии, M., 1970. Б. E. Быховский

ГИРОМАГНИТНАЯ ЧАСТОТА, частота обращения свободного электрона (или иона) в ионизированном газе (плазме) вокруг силовых линий постоянного магнитного поля. На заряженную частицу, движущуюся с постоянной скоростью V, направленной перпендикулярно магнитному полю H₀, действует Лоренца сила: [ris]

где е - заряд электрона, с - скорость света. Под действием силы[ris] (центростремительная сила) частица движется по окружности, причём частота обращения не зависит от её скорости, а определяется массой частицы т и величиной магнитного поля H₀:

[ris]

Г. ч. для земной ионосферы ~ 1, 4 Мгц, для солнечной короны ~ 10⁴Мги,.

Г. ч. играет существенную роль в вопросах распространения электромагнитных волн в плазме, находящейся в постоянном магнитном поле, в частности при распространении радиоволн в ионосфере (см. также Циклотронная частота). M. Б. Виноградова.

ГИРОМАГНИТНОЕ ОТНОШЕНИЕ, отношение магнитного момента атомных частиц (электронов, протонов, нейтронов, атомных ядер и т. д.) к их моменту количества движения. Подробнее см. Магни-томеханическое отношение.

ГИРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ, эффекты, в к-рых проявляется связь между магнитными моментами и моментами количества движения частиц вещества. Подробнее см. Магнитомеханические явления.

ГИРОМАГНИТНЫЙ КОМПАС, гироскопическое устройство, применяемое на движущихся объектах и предназначенное для определения курса объекта по отношению к плоскости магнитного меридиана. Г. к. представляет собой трех-степенной астатич. гироскоп, снабжённый азимутальной и горизонтальной системами коррекции; азимутальная коррекция, чувствит. элементом к-рой является магнитная стрелка, удерживает ось гироскопа 1 в плоскости магнитного меридиана; горизонтальная коррекция удерживает внутреннее карданово кольцо 2 в положении, перпендикулярном наружному 3. Горизонтальная система коррекции состоит из потенциометра 5 (рис.) и датчика моментов S. Азимутальная система коррекции состоит из магнитной стрелки 6, потенциометра 4 и датчика моментов 7. Принцип работы систем коррекции Г. к. аналогичен таковому в гировертикали с маятниковой коррекцией. Погрешность Г. к. может достигать неск. градусов. Прибор широко распространён в авиации, применяется также в морском флоте.

Если магнитная система установлена вдали от гироскопа, то связь между ними осуществляется с помощью следящей системы (дистанционный Г. к.). Существуют приборы, у к-рых вместо магнитной системы применяется индукционный чувствит. элемент. Это т. н. г и р о-индукционный компас. У него, в отличие от Г. к., отсутствует азимутальный гироскоп и показания магнитного курса определяются с помощью индукционного чувствит. элемента, состоящего из пермаллоевого сердечника с схема гиромагнитного компаса: 1 - ротор; 2, 3 - внутреннее и наружное кардано-вы кольца; 4, 5 - потенциометры; S - магнитная стрелка; 7, 8 - датчики моментов.

[ris]

Принципиальная обмоткой, ось к-рого устанавливается в плоскости магнитного меридиана. Для повышения точности прибора индукционный элемент стабилизируется относительно плоскости горизонта установкой его на гирокамере гировертикали.

А. Ю. Ишлинский, С. С. Ривкин.

ГИРОМАЯТНИК, один из типов гировертикали.

ГИРООРБИТАНТ, гироорбита, гиробинормаль, гироскопическое устройство для определения угла рыскания (отклонения от плоскости орбиты) искусств. спутника Земли. Г. представляет собой трёхстепенной астатич. гироскоп, у к-рого относительно оси вращения наружного карданова кольца приложен вводимый пружинами восстанавливающий момент, а также момент демпфирования. Г. по принципу действия схож с маятниковым гирокомпасом, но роль маятника в нём выполняют пружины. Прибор (см. рис.) устанавливается на спутнике, к-рый по сигналам от индикатора вертикали стабилизируется относительно местной вертикали. При этом, если угол рыскания спутника равен нулю, то ось вращения наружного карда-нова кольца 2 располагается по касательной к орбите, а ось Oz гироскопа - по нормали к ней. При отклонении оси гироскопа от указанного направления, вследствие того что движение спутника по орбите представляет собой вращение с угловой скоростью Co₀ вокруг оси, перпендикулярной к плоскости орбиты, и вследствие наличия пружин 3, возникают моменты, стремящиеся совместить ось Oz гироскопа с вектором Co₀; это направление оси является устойчивым. При возникновении у спутника угла рыскания плоскость наружного карданова кольца 2 выходит из совмещения с плоскостью орбиты и с потенциометра 5, установленного на оси вращения гирокамеры /, снимается угол рыскания спутника. Существуют др. схемы Г., близкие к схеме гирокомпаса с косвенной коррекцией. При этом сигнал для системы коррекции формируется на основании показаний индикатора вертикали, установленного на борту спутника. Г. широко используют в качестве курсового прибора, с помощью к-рого спутник ориентируется по азимуту относительно орбитальной системы координат.

[ris]

Принципиальная схема гироорбнтанта. Oxyz - система координат, связанная с гирокамерой; 1 - гирокамера с ротором; 2 - наружное карданово кольцо; 3 - пружина; 4 - демпфер; 5 - потенциометр.

А.-Ю. Ишлинский, С. С. Ривкин.

ГИРООРИЕНТАТОР, гироскопическое устройство, предназначенное в общем случае для определения местоположения объекта и параметров его движения. Г. основан на использовании гироскопов в сочетании с акселерометрами и вычислит, устройством. Осн. части Г. - гиро-инерциальная вертикаль (см. Гировертикаль), к-рая воспроизводит вертикаль места (плоскость горизонта) и определяет составляющие линейной скорости объекта, а также гироазимут (см. Гироскоп направления), осуществляющий азимутальную ориентацию акселерометров. Г. совместно с вычислит, устройством, устройствами коррекции от источников внешней информации (измерители скорости и координат) и др. приборами образуют инерциалъную навигационную систему. Иногда под Г. понимают непосредственно инерциальную навигационную систему. Г. может определять координаты местоположения объекта (широту, долготу и др.) и параметры его движения (курс, скорость, высоту полёта, углы атаки, скольжения и др.).

А. Ю. Ишлинский, С. С. Ривкин.

ГИРОПОЛУКОМПАС, гироскопическое устройство для определения углов рыскания (изменения курса) и углов поворота объекта вокруг вертикальной оси, см. Гироскоп направления.

ГИРОРУЛЕВОЙ, то же, что авторулевой.

ГИРОСКОП (от гиро... и...скоп), быстро вращающееся твёрдое тело, ось вращения к-рого может изменять своё направление в пространстве. Г. обладает рядом интересных свойств, наблюдаемых у вращающихся небесных тел, у арт. снарядов, у детского волчка, у роторов турбин, установленных на судах, и др. На свойствах Г. основаны разнообразные устройства или приборы, широко применяемые в совр. технике для авто-матич. управления движением самолётов, мор. судов, ракет, торпед и др. объектов, для определения горизонта или гео-графич. меридиана, для измерения посту-пат. или угловых скоростей движущихся объектов (напр., ракет) и мн. др.

Свойства Г. проявляются при выполнении двух условий: 1) ось вращения Г. должна иметь возможность изменять своё направление в пространстве; 2) угловая скорость вращения Г. вокруг своей оси должна быть очень велика по сравнению с той угловой скоростью, которую будет иметь сама ось при изменении своего направления.

Рис. 1. Волчок; OA - его ось, P - сила тяжести.
[ris]

Простейшим Г. является детский волчок, быстро вращающийся вокруг своей оси OA (рис. 1); ось OA может изменять своё положение в пространстве, поскольку её конец А не закреплён. У Г., применяемых в технике, свободный поворот оси Г. можно обеспечить, закрепив её в рамках (кольцах) 1, 2 т. н. карданова подвеса (рис. 2), позволяющего оси AB занять любое положение в пространстве. Такой Г. имеет 3 степени свободы: он может совершать 3 независимых поворота вокруг осей AB, DE и GK, пересекающихся в центре подвеса О, к-рый остаётся по отношению к основанию 3 неподвижным. Если центр тяжести Г. совпадает с центром О, то Г. наз. астатическим (уравновешенным), в противном случае - тяжёлым.

Первое свойство уравновешенного Г. с тремя степенями свободы состоит в том, что его ось стремится устойчиво сохранять в мировом пространстве приданное ей первоначальное направление. Если эта ось вначале направлена на к.-н. звезду, то при любых перемещениях основания прибора и случайных толчках она будет продолжать указывать на эту звезду, меняя свою ориентировку относительно земных осей. Впервые это свойство Г. использовал Франц. учёный Л. Фуко для экспериментального доказательства вращения Земли вокруг её оси (1852). Отсюда и само назв. " Г.", что в переводе означает " наблюдать вращение".

Второе свойство Г. обнаруживается, когда на его ось (или рамку) начинают действовать сила или пара сил, стремящиеся привести ось в движение (т. е. создающие вращающий момент относительно центра подвеса). Под действием силы P (рис. 3) конец А оси AB Г. будет отклонять не в сторону действия силы, как это было бы при невращающемся роторе, а в направлении, перпендикулярном к этой силе; в результате Г. вместе с рамкой 1 начнёт вращаться вокруг оси DE, притом не ускоренно, а с постоянной угловой скоростью. Это вращение наз. прецессией; оно происходит тем медленнее, чем быстрее вращается вокруг своей оси AB сам Г. Если в какой-то момент времени действие силы прекратится, то одновременно прекратится прецессия и ось AB мгновенно остановится, т. е. прецессионное движение Г. безынерционно.

[ris]

Рис. 2. Гироскоп в кардановом подвесе. Ротор С, кроме вращения вокруг своей оси AB., может вместе с рамкой 1 поворачиваться вокруг оси DE и вместе с рамкой 2 - вокруг оси GK; следовательно, ось ротора может занять любое положение в пространстве. О - центр подвеса, совпадающий с центром тяжести гироскопа.

Величина угловой скорости прецессии определяется по формуле:

[ris](1)

где M - момент силы P относительно центра О, Ct = (AO-E, [ris]-угловая скорость собственного вращения Г. вокруг оси AB, I - момент инерции Г. относительно той же оси, h = АО - расстояние от точки приложения силы до центра подвеса Г.; второе равенство имеет место, когда сила P параллельна оси DE. Из формулы (1) непосредственно видно, что прецессия происходит тем медленнее, чем больше [ris], точнее, чем больше величина [ris], наз. собственным кине-тич. моментом Г. Как найти направление прецессии Г. см. рис. 4. Наряду с прецессией ось Г. при действии на неё силы может ещё совершать т. н. нутацию - небольшие, но быстрые (обычно незаметные на глаз) колебания оси около её ср. направления. Размахи этих колебаний у быстро вращающегося Г. очень малы и из-за неизбежного наличия сопротивлений быстро затухают. Это позволяет при решении большинства технич. задач пренебречь нутацией и построить т. н. элементарную теорию Г., учитывающую только прецессию, скорость к-рой определяется формулой (1). Прецессионное движение можно наблюдать у детского волчка (рис. 5, а), для к-рого роль центра подвеса играет точка опоры О. Если ось такого волчка поставить под углом AOE к вертикали и отпустить, то она под действием силы тяжести P будет отклоняться не в сторону действия этой силы, т. е. не вниз, а в перпендикулярном направлении, и начинает прецессировать вокруг вертикали. Прецессия волчка также сопровождается незаметными на глаз нутационными колебаниями, быстро затухающими из-за сопротивления воздуха. Под действием трения о воздух собственное вращение волчка постепенно замедляется, а скорость прецессии [ris]соответственно возрастает. Когда угловая скорость вращения волчка становится меньше определ. величины, он теряет устойчивость и падает. У медленно вращающегося волчка нутационные колебания могут быть довольно заметными и, слагаясь с прецессией, существенно изменить картину движения оси волчка: конец А оси будет описывать ясно видимую волнообразную или петлеобразную кривую, то отклоняясь от вертикали, то приближаясь к ней (рис. 5, 6).

[ris]

Рис. 3. Действие силы P на гироскоп с вращающимся ротором; ось AB движется перпендикулярно направлению P.

Рис. 4. Правило определения направления прецессии: глядя на ротор из точки приложения силы P, надо установить, как вращается ротор - по ходу или против хода часовой стрелки. После этого мыслен но повернуть вектор AP вокруг оси AB на 90° в ту же сторону (т. е. по ходу или против хода часовой стрелки соответственно); тогда он и укажет направление прецессии (здесь - AD).

[ris]

Другой пример прецессионного движения даёт арт. снаряд (или пуля). На снаряд при его движении, кроме силы тяжести, действуют силы сопротивления воздуха, равнодействующая R к-рых направлена примерно противоположно скорости центра тяжести снаряда и приложена выше центра тяжести (рис. о, а). Невращающийся снаряд под действием силы сопротивления воздуха будет " кувыркаться" и его полёт станет беспорядочным (рис. 6, 6); при этом значительно возрастёт сопротивление движению, уменьшится дальность полёта и снаряд не попадёт в цель головной частью. Вращающийся же снаряд обладает всеми свойствами Г., и сила сопротивления воздуха вызывает отклонение его оси не в сторону действия этой силы, а в перпендикулярном направлении. В результате ось снаряда медленно прецессирует вокруг прямой, по к-рой направлена скорость v_c, т. е. вокруг касательной к траектории центра тяжести снаряда (рис. 6, в), что делает полёт правильным и обеспечивает на нисходящей ветви траектории попадание снаряда в цель головной частью.
[ris]

Рис. 5. а - прецессия волчка под действием силы тяжести; б - движение оси волчка при медленном собственном вращении.

Наша планета Земля также является гигантским Г., совершающим прецессию (подробнее см. Прецессия в астрономии).
[ris]

Рис. 6. а - прецессия артиллерийского снаряда; 6 и в - схемы движения снарядов и их траектории соответственно; б - для невращающегося снаряда; в - для вращающегося.

Если ось AB ротора Г. закрепить в одной рамке, к-рая может вращаться по отношению к основанию прибора вокруг оси DE (рис. 7), то Г. будет иметь возможность участвовать только в двух вращениях -вокруг осей AB и DE, т. е. будет иметь две степени свободы. Такой Г. не обладает ни одним из свойств Г. с тремя степенями свободы, однако у него есть другое очень интересное свойство: если основанию Г. сообщить вынужденное вращение с угловой скоростью со вокруг оси KL, образующей угол а с осью AB, то на ось ротора со стороны подшипников А и В начнёт действовать пара сил с гироскопическим моментом
[ris]

Рис. 7. Гироскоп с двумя степенями свободы.

[ris](2)

Эта пара стремится кратчайшим путём установить ось ротора Г. параллельно оси KL, причём так, чтобы и вращение ротора, и вынужденное вращение были видны происходящими в одну и ту же сторону.

Рассмотрим, наконец, ротор, ось AB к-рого непосредственно закреплена в основании D (рис. 8). Если это основание неподвижно, то ось не может изменять своё направление в пространстве и, следовательно, ротор никакими свойствами Г. не обладает. Однако если вращать основание вокруг нек-рой оси KL с угловой скоростью со, то по предыдущему правилу ось AB будет стремиться установиться параллельно оси KL. Этому движению препятствуют подшипники, в к-рых закреплена ось. В результате ротор будет давить на подшипники A и B c силами F₁ и F₂, называемыми гироскопическими силами.

На мор. судах и винтовых самолётах имеется много вращающихся частей: вал двигателя, ротор турбины или дина-момашины, гребные или воздушные винты и т. п. При разворотах самолёта или судна, а также при качке на подшипники, в к-рых укреплены эти вращающиеся части, действуют указанные гироскопич. силы и их необходимо учитывать при соответствующих инженерных расчётах; величины этих сил могут достигать неск. тонн, и, если крепления подшипников не будут должным образом рассчитаны, то произойдёт авария.

[ris]

Рис. 8. Действие гироскопических сил на подшипники, закрепляющие ось, при повороте основания прибора вокруг оси KL.

Теория Г. является важнейшим разделом динамики твёрдого тела, имеющего неподвижную точку. Перечисленные свойства Г. представляют собой следствия законов, к-рым подчиняется движение такого тела. Первое из свойств Г. с тремя степенями свободы есть проявление закона сохранения кинетич. момента, а второе свойство - проявление одной из теорем динамики, согласно к-рой изменение во времени кинетич. момента тела равно моменту действующей на него силы.

Гироскопы в технике. Применяемые в технике Г. выполняют обычно в виде маховичка с утолщённым ободом, весом от неск. Г до десятков кГ, закреплённого в кардановом подвесе. Чтобы сообщить Г. быстрое вращение, его делают ротором быстроходного электромотора постоянного или переменного тока. В авиации применяются Г. с ротором в виде воздушной турбинки, приводимой в движение струёй воздуха. Иногда Г. выполняют в форме шара (шар-Г.) с подвесом на воздушной плёнке, образуемой подачей сжатого воздуха. В ряде конструкций применяют поплавковый Г., ротор к-рого заключён в кожух, плавающий в жидкости; этим разгружаются подшипники кожуха и значительно уменьшается момент трения в них.

Устройство конкретных гироскопич. приборов основывается на тех или иных свойствах Г. с тремя или двумя степенями свободы. Свойство Г. с тремя степенями свободы неизменно сохранять направление своей оси в пространстве используется при конструировании приборов для автоматич. управления движением самолётов (напр., автопилота), ракет, мор. судов, торпед и т. п. Г. в этих приборах играет роль чувствит. элемента, регистрирующего отклонение движущегося объекта от заданного курса. Одновременно прибор содержит следящую систему, улавливающую сигнал об отклонении, усиливающую его и передающую силовому устройству (мотору), к-рое и возвращает объект на заданный курс, обычно с помощью рулей. Второе свойство Г. с тремя степенями свободы - свойство прецессировать под действием приложенной силы-положено в основу Г. направления (курсового Г.) и важных навигац. приборов: гирокомпаса - прибора, определяющего направление географич. меридиана, и гировертикали (или гирого-ризонта) - прибора, определяющего направление истинной вертикали (горизонта).

При запуске ракеты необходимо с высокой степенью точности знать скорость её вертикального взлёта. С этой, казалось бы, очень трудной задачей, тоже легко справляется прецессирующий Г.

В гироскопич. приборах часто используют и свойства Г. с двумя степенями свободы. К таким приборам относятся авиационный указатель поворота, а также нек-рые виды гиростабилизаторов, в частности устройства для пространств, стабилизации объекта (напр., искусств, спутника Земли). Подробнее о всех этих и др. устройствах см. Гироскопические устройства.

Совр. техника требует от многих гироскопич. приборов очень высокой точности, что вызывает большие технологич. трудности при их изготовлении. Напр., у нек-рых приборов при весе ротора порядка 1 кГ для обеспечения нужной точности смещение центра тяжести от центра подвеса не должно превышать долей микрона, иначе момент силы тяжести вызовет нежелат. прецессию (уход) оси Г. Кроме того, на точность показаний приборов с Г. в кардановом подвесе влияет трение в осях. Всё это привело к разработке Г., основанных не на чисто механических, а на других физич. принципах (см. также Квантовый гироскоп, Вибрационный гироскоп).

Лит.: Николаи E. Л., Гироскоп и некоторые его технические применения, M.- Л., 1947 (популярное изложение); Граммель Р., Гироскоп, его теория и применения, пер. с нем., т. 1 - 2, M., 1952; Булгаков Б. В., Прикладная теория гироскопов, 2 изд., M., 1955; Ишлинский А. Ю., Механика гироскопических систем, M., 1963. С. M. Торг.

ГИРОСКОП НАПРАВЛЕНИЯ, гиро-азимут, курсовой гироскоп, гирополукомпас, гироскопическое устройство для определения углов рыскания (изменения курса) и углов поворота объекта вокруг вертикальной оси. При согласовании Г. н. с плоскостью меридиана (напр., по данным к.-н. компаса) он указывает текущее значение курса объекта. Г. н. представляет собой трёх-степенной астатич. (уравновешенный) гироскоп, снабжённый горизонтальной и азимутальной системами коррекции (см. рис.). Горизонтальная система коррекции, удерживающая внутр. кардано-во кольцо 2 (ось гироскопа 1) в плоскости горизонта, состоит из маятника-корректора 4, определяющего угол отклонения оси гироскопа от плоскости горизонта, и датчика моментов 5, прикладывающего к гироскопу соответствующие корректирующие моменты. Азимутальная система коррекции, удерживающая ось гироскопа в заданном азимутальном направлении (т. е. под заданным углом, напр., к плоскости меридиана), состоит из датчика моментов 6 и вычислит, устройства 7, вырабатывающего момент азимутальной коррекции. При этом учитываются поправки на вращение Земли и на движение объекта относительно Земли. Азимутальная коррекция Г. н. может также осуществляться от чувствит. элемента, обладающего избирательностью по отношению к стабилизируемому направлению, напр, от магнитной стрелки (см. Гиромагнитный компас). Потенциометр S служит для съёма углов рыскания и поворота объекта вокруг вертикальной оси. Погрешности Г. н. характеризуются уходами оси гироскопа в азимуте, к-рые могут составлять от единиц до десятых долей градуса в час.

Г. н. используют для определения углов рыскания и поворота летат. аппаратов и кораблей, а также для кратковременного указания курса. Г. н. может применяться и как чувствит. элемент системы автоматич. стабилизации курса объекта, напр, в автопилоте летат. аппарата, в автомате курса торпеды и др.

[ris]

Принципиальная схема гироскопа направления: 1 - ротор; 2, 3 - внутреннее и наружное кардановы кольца; 4 - маятник-корректор; 5, 6 - датчики моментов; 7 - вычислительное устройство; 8 - потенциометр.

А. Ю. Ишлинский, С. С. Ривкин.

ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА, гироскопические приборы, электромеханич. устройства, содержащие гироскопы, и предназначенные для определения параметров, характеризующих движение (или положение) объекта, на к-ром они установлены, а также для стабилизации этого объекта. Г. у. используют при решении задач навигации, управления подвижными объектами и др.

Наиболее существенными признаками, характеризующими применяемые в технике разнообразные Г. у., являются: тип гироскопа, физич. принцип построения чувствит. гироскопич. элемента, тип подвеса, назначение Г. у.

Типы гироскопов. Различают два основных типа гироскопов: с тремя и двумя степенями свободы. Гироскопы с тремя степенями свободы делятся на уравновешенные, или астатические, и неуравновешенные, или позиционные.

Астатическим наз. гироскоп, у к-рого центр тяжести совпадает с точкой пересечения осей карданова подвеса (т. е. с точкой подвеса). Сила тяжести не влияет на движение оси такого гироскопа и её уходы при внеш. возмущениях могут вызываться лишь моментами сил в осях подвеса (моменты сил трения и др.). При отсутствии моментов внеш. сил гироскоп наз. свободным. Хотя астатич. гироскопы не обладают избирательностью по отношению к заданному направлению, т. е. " направляющей силой", стремящейся привести ось гироскопа в определ. положение, они используются в ряде Г. у., напр., в гироскопах направления, гировертикалях и др., причём прецизионные гироскопы могут применяться без корректирующих устройств.

Позиционным наз. гироскоп, обладающий избирательностью по отношению к нек-рому направлению; при отклонении его оси от этого направления возникает " направляющая сила", стремящаяся вернуть ось гироскопа в заданное положение. Для придания Г. у. позиционных свойств применяют два способа. Первый состоит в смещении центра тяжести гироскопа относительно точки подвеса. Он используется в гирокомпасах, у к-рых " направляющая сила" возникает при отклонении оси гироскопа от плоскости меридиана, ив гиромаятниках, у к-рых " направляющая сила" возникает при отклонении оси гироскопа от вертикали места. Др. способ состоит в применении астатич. гироскопа и соответствующей системы коррекции, напр, маятниковой (см. Гировертикаль).