Гироскоп: различия между версиями

'''Гироско́п''' (от {{lang-grc|[[wikt:γῦρος|γῦρος]]}} «круг» + {{lang-grc2|[[wikt:σκοπέω|σκοπέω]]}} «смотрю») — устройство, способное реагировать на изменение [[угол|углов]] [[Ориентация|ориентации]] тела, на котором оно установлено, относительно [[Инерциальная система отсчёта|инерциальной системы отсчетаотсчёта]]. Простейший пример гироскопа — [[Волчок (игрушка)|юла (волчок)]].

* [[Волновод|Волновые]] твёрдотельные гироскопы (ВТГ){{sfn|Климов, Журавлёв, Жбанов|2017}}<ref>Lynch D.D. HRG Development at Delco, Litton, and Northrop Grumman ''//Proceedings of Anniversary Workshop on Solid-State Gyroscopy (19-21 May, 2008. Yalta, Ukraine). — Kyiv-Kharkiv. ATS of Ukraine. 2009.'' — ISBN 978-966-02-5248-6. </ref><ref>Sarapuloff S.A. 15 Years of Solid-State Gyrodynamics Development in the USSR and Ukraine: Results and Perspectives of Applied Theory ''//Proc. of the National Technical Meeting of US Institute of Navigation (ION) (Santa Monica, Calif., USA. January 14-16,1997). — P.151-164.''</ref>. Работа одной из разновидностей<!-- http://kulibin.org/tag/%D1%82%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B4%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9%20%D0%B3%D0%B8%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF/--> ВТГ разработанные с 80-х гг. компаниями GE Marconi, GE Ferranti (ВБ), Watson Industires Inc. (США), Inertial Engineering Inc. (США) [http://www.innalabs.com/ '''Innalabs'''], и другими основаны на управлении двумя [[Стоячая волна|стоячими волнами]] в физическом теле — резонаторе, который может быть как осесимметричным, так и циклически-симметричным. При этом, осесимметричная форма резонатора позволяет достичь характеристик гироскопа, а именно: значительно увеличить срок жизни гироскопа и его удароустойчивость, что критично для многих систем стабилизации. Резонаторы подобных КВГ вибрируют по второй форме колебаний (как и в HRG). Таким образом, стоячие волны — это колебания эллиптической формы с четырьмя пучностями и четырьмя узлами, расположенными по окружности края резонатора. Угол между смежными узлами / пучностями составляет 45 градусов. Эллиптическая форма колебаний возбуждается до определеннойопределённой амплитуды. Когда гироскоп поворачивается вокруг оси чувствительности, результирующие Кориолисовы силы, воздействующие на элементы вибрирующей массы резонатора, возбуждают парную форму колебаний. Угол между главными осями двух режимов составляет 45 градусов. Замкнутый контур управления (компенсационная обратная связь — КОС) гасит парную форму колебания к нулю. Амплитуда силы (то есть сигнал пропорциональные току или электрическому напряжению в цепи КОС), необходимая для этого, пропорциональна угловой скорости вращения датчика. Соответствующая система замкнутого контура управления называется компенсационной аналогично КОС маятниковых акселерометров и классических роторных ДУС. Для генерирования компенсационной силы и считывания вызванных движений используются пьезоэлектрические элементы, закреплённые на резонаторе. Подобная электромеханическая система в высокой степени эффективна и обеспечивает низкий уровень шума выходного сигнала и широкий диапазон измерения, необходимые для многих «тактических» применений (хотя и снижает чувствительность датчика пропорционально расширению его диапазона измерений). Отметим, что упомянутые гироскопы используют современные сплавы инварного типа с паянными пьезоэлектрическими элементами ввода-вывода или пьезокерамические резонаторы с вжиганием электродов. В любом случае, их добротность теоретически ограничена величинами порядка 100 тыс. (на практике, обычно, не выше 20 тыс.), что на несколько порядков ниже много-миллионной добротности резонаторов КВГ из кварцевого стекла или монокристаллов, используемых для «стратегических» применений.

Системы стабилизации бывают трехтрёх основных типов.

В настоящее время разрабатывается ''система навигационных спутников третьего поколения''. Она позволит определять координаты объектов на поверхности Земли с точностью до единиц сантиметров в дифференциальном режиме, при нахождении в зоне покрытия корректирующего сигнала [[DGPS]]. При этом якобы отпадает необходимость в использовании курсовых гироскопов. Например, установка на крыльях самолетасамолёта двух приёмников спутниковых сигналов, позволяет получить информацию о повороте самолёта вокруг вертикальной оси.

В самолётах СНС оказывается точнее [[Инерциальная навигационная система|ИНС]] на ''длинных'' участках. Но использование двух СНС-приёмников для измерения углов наклона самолетасамолёта даёт погрешности до нескольких градусов. Подсчёт курса путём определения скорости самолёта с помощью СНС также не является достаточно точным.

<!-- также была советская игрушка «Ту-154 летит вокруг земного шара» — веревкойверёвкой раскручивался гироскоп и самолётик закреплённый на штанге начинал вращаться на подставке-шарике -->

Минимум три гироскопа нужны для полетаполёта [[Мультикоптер|мультикоптеров]], в частности квадрокоптеров.