Что такое гироскоп?

Статьи 03 Апр 2012 10:15

Гироскопом называют вращающееся тело (к примеру, массивный диск), которое приводится в достаточно быстрое вращение вокруг некой оси симметрии. Первоначальное знакомство с гироскопом как правило происходит еще в детстве при наблюдении за известной игрушкой – детским волчком или юлой.

До тех пор пока волчок интенсивно вращается, он может удерживаться устойчиво на своей оси и сохранять вертикальное положение. Он не падает на горизонтальную плоскость, несмотря на то, что центр тяжести расположен выше, чем точка опоры. Это возможно благодаря закону сохранения момента импульса. В случае отклонения оси вращающегося волчка от вертикального направления под действием гравитации ось в пространстве описывает определенный круговой конус, поэтому осевой угол наклона не изменяется. Подобное вращение гироскопа называют вынужденной прецессией.

Прецессию наблюдать очень просто. Надо запустить волчок и дождаться, пока он начнёт замедлять свое вращение. Верхняя точка постепенно начинает опускаться и двигаться по спирали (расходящейся). Это и называется прецессией оси волчка.
Небольшое нерегулярное движение вращающегося твердого тела, которое совершает прецессию, называется нутацией. Такое движение несколько напоминает «подергивание» оси вращения.

Рассмотрим некоторые области применения гироскопа.

Особенности гироскопа широко применяются на вертолётах в целях стабилизации их равновесия. Как правило, вертолёт содержит в себе 2-3 гироскопа для стабилизации горизонтали и вертикали. Т.е. в вертолёте различные колебания и вибрации заглушаются благодаря гироскопу, которые были вызваны его мощными винтами и двигателями;
стабилизация горизонтали в пограничных быстроходных катерах. При развитии большой скорости катера больших волн на поверхности воды запускают мощный гироскоп, который сглаживает удары волн о днище катера.
гироскопические приборы находят большое применение для автоматизации управления движением кораблей и самолетов. Для поддержки заданного курса корабля включается авторулевой, а у самолета — автопилот;
востребованы гироскопы также в автомобильных системах комфорта и безопасности, для контроля входных данных и стабилизации видеокамеры. Гироскопы применяются для корректировки стабильности и высоты подвески.