rolul aparatelor giroscopice

8/13/2019 Rolul aparatelor giroscopice

1/7

Rolul aparatelor giroscopice

Aparatura giroscopic folosit la bordul aeronavelor moderne a devenittot mai complex din punct de vedere constructiv. Alturi de mecanica fin, demare precizie, n giroscoapele moderne i-au gsit aplicaii multiple cele mai noi

componente electrotehnice i electronice. Aceste perfecionri constructive sunto rezultant direct a faptului c s-a mrit mult gama de utilizare a giroscoapelorla bordul aeronavelor, unde sunt instalate att ca aparate ce furnizeaz diferitedate echipaului, ct i ca elemente constitutive ale aparatelor automate denavigaie aerian !pilotul automat". Aparatele giroscopice furnizeaz informaiidirecte asupra unghiurilor de ruliu, tanga i giraie, iar prin derivare i asupravitezelor i acceleraiilor de rotaie a vehiculelor n urul centrului de mas. #lemai servesc i ca elemente de difereniere, precum i de integrare simpl saudubl !similar operaiilor matematice de calcul infinitezimal".

$eoarece n tehnica giroscoapelor s-au fcut mari eforturi i progrese,nc n urm cu %& de ani s-au realizat primele instalaii i sisteme ineriale de

navigaie, care au deschis o nou er n domeniul navigaiei spaiale, al diririiaparatelor de zbor, rachetelor, vapoarelor i submarinelor.

Elemente din Teoria Giroscopului$ei aparatura giroscopic este foarte divers, componenta sa

fundamental, nelipsit, este giroscopul propriu-zis. $in aceast cauz, naintede a studia i descrie diversele aparate giroscopice, este necesar s se studiezegiroscopul.

Corp solid rigid'e numete solid rigid un corp la care distana dintre dou puncte

oarecare rmne aceeasi atunci cnd asupra lui acioneaz un sistem de forefinite, orict de mari ar fi aceste fore. (n particular, dac asupra vehiclului rigidacioneaz dou forte egale i direct opuse, n dou puncte A i ) diferite !fig.*.+", ele nu au nici un efect asupra solidului, n sensul c dac acesta se gsean repaus fa de un reper fix, el continu s rmn n repaus, iar dac se gsean stare de micare !uniform sau constant aceelerat", el continu s se miteca i cum nu s-ar fi acionat din mediul su exterior.

ig. *.+. - 'olidul rigidrin solid rigid liberse nelege un solid rigid care poate avea orice

poziie n spaiu. oziia ocupat este determinat de sistemul de fore care seaplic asupra lui. ondiia necesar i sufieient ca un sistem de fore ce

acioneaz asupra unui solid rigid liber s fie n echilibru este ca, fa de un punctarbitrar !oarecare" din spaiu, s fie valabile relaile/


2/7

0 1 & si 2 1 &unde/

- 0 este vectorul rezultant al forelor aplicate rigidului- 2 este vectorul moment rezultant n raport cu un punct 3, definit ca

sum a momentelor forelor sistemului n raport cu acest punct

4n solid rigid care are un punct fix, 3, fa de care viteza 5&1& si a&1&, iarn rest toate punctele lui au acceleraia diferit de zero, se numete rigid cupunct fix. 2icarea general a unui astfel de solid const ntr-o succesiune derotaii instantanee !x, 6, z" n urul unor axe !x, 6, z" care trec prin punctul fix.

'e numete giroscopun rigid de revoluie care are un punct fix & situatpe axa sa de simetrie, n urul creia i se imprim o micare de rotaie rapid.Not:(n cadrul teoriei generale a giroscopului, valoarea vitezei de rotaie nu este

un indicator esential a+ existenei fenomenului giroscopic. $ei planeta noastr,mntul, execut o rotaie n *7 ore, el posed proprieti giroscopice mult maipronunate dect giroscoapele tehnice cele mai perfecionate, ce se rotesc cuviteze maxime de cirea 8& &&& rot9min.

Natura efectului giroscopic:iroscopul a fost cunoscut mai nti sub forma destul de banal a unui

corp rotund, uniform i orizontal, cu un spriin punctiform, cruia i se imprim omicare de rotaie !numit popular ;titirez


3/7

- dup concepia est-european, un giroscop poate avea patru grade delibertate. rimul grad de libertate este constituit de micarea proprie derotaie a rotorului n urul axei sale, alte dou grade de libertate suntposibilitile de rotire n urul axelor de simetrie ale inelelor cardanice, adicdup axele ) ? )< i ?


4/7

$ac este viteza de rotaie a punctului material, iar 5 viteza sarelativ, adic viteza cu care se roteste sistemul mobil n raport cu sistemul decoordonate fix, acceleraia oriolis are forma/

a 1 *x 5

'e observ din relaiile scalare si vectoriale c acceleraia oriolis aparedoar n momcntul n care viteza relativa 5 face un unghi C & cu axa vertical atriedrului fix. Aciunea perturbatoare exterioar produce deci acceleratia oriolis.

$in punct de vedere mecanic, efectul giroscopic nseamn conservareamomentului cinetic al punctului material de mas m, prin apariia unui momentrezistent, opus deci aciunii perturbatoare.

Momentul giroscopic$ac se imprim rotorului giroscopic o micare de rotaie relativ cu

viteza n urul axei 3x i o deplasare unghiular cu viteza n urul axei 3z

!fig. *.%.", ineria pe care o posed masagiroscopului va da un moment exteriorrezistent, creat de micarea de transport.

2omentul rezistent care ia natere nsistemul giroscopului !ca urmare a inerieimasei rotorului" cnd acestuia i se imprimsimultan o rotaie n urul axei proprii i odeplasare unghiular n urul altei axe, senumete momentul reaciei giroscopu+ui sauprescurtat, moment giroscopic.

Apariia momentului giroscopic este

observabil n toate cazurile cnd o pies nmicare de rotaie este montat ntr-un sistemcardanic, conform figurii *.%.

0otorul se nvrte n urul axei 3x cuviteza unghiular . $ac platforma caresusine cadrul de suspensie D execut micride translaie uniforme, lagrele a i b vorsuporta doar sarcinile date de greutatearotorului. $ac ns dm rotorului o miscare derotaie oarecare, pe o ax diferit, de 3x,sarcinile din lagre se modific. $e exemplu,dnd lui D o deplasare unghiular n urulaxei 3z cu viteza z, constant, la rotireasistemului de suspensie D - D< va participa irotorul i deci i toate punctele materiale aleacestuia vor fi afectate de acceleraii complementare, aa cum am constatatanterior. 2omentul exterior creat de acceleratia complementar se manifest subaspectul momentului giroscopic rezistent, care acioneaz mpotrva micriicadrului D. 2omentul giroscopic este dat de relaia/

2g 1 E zunde/ E este momentul de inerie al giroscopului

Fig. 2.3. Momentul giroscopic si reactiunile aferente


5/7

Legea precesiei>n studiul matematic al

giroscoapelor, o contribuie esenial aadus-o =. #uler. Acesta a definit o serie

de parametri unghiulari care-i poartnumele.$up #uler, poziia triedrului !l


6/7

se roteasc, giroscopul va fi obligat s roteasc n urul a dou axe/ 3x i 3z,care rmn tot timpul perpendiculare ntre ele.

'e deblocheaz lagrul A, deci i se las giroscopului toate cele trei grade delibertate !fig. *.N". Astfel el nu va mai fi obligat s execute rotaia n urul axei 3z.:iroscopul rmne numai sub aciunea forei . a urmare, el se va roti simultan

n urul axelor 3x si 36. $atorit compunerii celor dou micri, giroscopul va fisupus i unei rotatii n urul axei 3z, care va da natere unui moment giroscopicE. 0otaia n urul axei 3z se oprete n momentul n care

Pl=J (legea precesiei).

5ectorul este perpendicular pe planul !, 2" i este orientat astfel nctvectorul s se suprapun peste vectorul 2 n sens trigonometric !fig. *.O".

Fig. 2.6. Suprapunerea ectorilor Fig. 2.!. Echili"rul momentului giroscopic


7/7

2rimea vitezei este proporional cu mrimea momentului perturbator l iinvers proporional cu mrimea produsului D1E, ce poart numele de momentcinetic al giroscopului.

rin urmare, momentul cinetic caracterizeaz proprietile stabilizatoareale giroscopului.

5rful vectorului D se numete polul giroscopului !fig. *.+&.".

oncluzii/+. =a un giroscop se pot deosebi trei axe/ axa de rotaie proprie !notat

pn aici cu 3x", n urul creia giroscopul se rotete cu viteza unghiular proprieP i dou axe de suspensie, 36 i 3z, care pot fi reciproc axe de precesie i axeperturbatoare. 'e numete ax de precesie axa dup a crei direcie apareviteza unghiular de precesie P atunci cnd asupra giroscopului acioneazmomente exterioare perturbatoare. 'e numete ax perturbatoare axa n raportcu care lucreaz momentul forelor exterioare perturbatoare.

*. :iroscopul cu trei grade de libertate se numete giroscop liber. $acasupra giroscopului liber nu acioneaz momente exterioare perturbatoare !21&",acesta i menine poziia axei principale de rotaie invariabil n spaiu, fr a fiinfluenat de micrile pe care le execut platforma de care este fixat.

$ac asupra giroscopului liber acioneaz momente perturbatoare, caretind s modifice poziia n spaiu a axei de rotaie proprie, acesta va fi afectat de omicare de rotaie, numit precesie, n urul unei axe perpendiculare pe planulformat de axa de rotaie proprie i de axa perturbatoare.

%. $ac momentul cinetic al giroscopului este mare, forele exterioarecare acioneaz ntr-un interval de timp foarte scurt !ocurile i trepidaiile" vorafecta foarte puin micarea polului giroscopului !deci giroscopul are stabilitate

bun".

rolul aparatelor giroscopice

Documents