Гироскопы

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Апреля 2017 в 12:56, реферат

Описание работы

Актуальность данной работы заключается в том что, гироскопы широко применяются в жизни человека. Так же мало кто знает что гироскопы широко используются самолётостроение. Мы будущие самолётостроители и нам предстоит участвовать в производстве и создании самолетов различных типов, а гироскоп является главным элементом управления и контроля параметров полета самолета.

Содержание работы

Актуальность работы …………………………………………….3
Глава I. Теоретическая часть……………………………………..3
1.1.История возникновения гироскопа…………………….……3
1.2.Класификация …………………………………………………4
1.3.Раздновидности гироскопа…...………………………………6
Глава II. Применения гироскопов………………………………..8
2.1Стабилизация положения в пространстве….………………..10
2.2.Перспективы развития гироскопической навигации..……..11
2.3 .Использование в бытовой технике …………………………12
2.4. Игрушки на основе гироскопа………………………………13
2.5. Гироскоп на морском судне………………………………...13
2.6.Гироскоп в самолетостроении………………………………14
Список использованных источников…………………………..18

Файлы: 1 файл

Dokument_Microsoft_Office_Word.docx

— 658.57 Кб (Скачать файл)

Рисунок 9- гироскопические системы

 

2.4Использование в бытовой технике

 

     Значительное удешевление производства МЭМС-датчиков привело к тому, что они все чаще используются в смартфонах и игровых приставках.

 Гироскопы применялись в  контроллерах для игровых приставок: Sixaxis для Sony PlayStation 3 и Wii MotionPlus для Nintendo Wii и в более поздних. Вместе с гироскопом в них установлен акселерометр.

 Изначально единственным датчиком  ориентации в смартфонах был  трехосевой МЭМС-акселерометр, чувствительный лишь к ускорению. В состоянии относительного покоя он позволял приблизительно оценить направление вектора силы тяготения Земли (g). С 2010 года смартфоны стали дополнительно оснащаться трехосевым вибрационным МЭМС-гироскопом, одним из первых был iPhone 4. Иногда также устанавливается магнитометр (электронный компас), позволяющий компенсировать дрейф гироскопов.

 

Рисунок10 – гироскоп в бытовой технике

 

2.4 Игрушки на основе гироскопа

 

    Самыми простыми примерами игрушек, сделанных на основе гироскопа, являются йо-йо, волчок (юла) (волчки отличаются от гироскопов тем, что не имеют ни одной неподвижной точки).Кроме того, существует спортивный гироскопический тренажёр.

Ряд радиоуправляемых вертолётов использует гироскоп.

Минимум три гироскопа нужны для полета мультикоптеров, в частности квадрокоптеров.

 

 

Рисунок11-игрушк на основе гироскопа

 

2.5 Гироскопы на морском судне 

     Почти каждое морское судно дальнего плавания снабжено гирокомпасом для ручного или автоматического управления судном, некоторые оборудованы гиростабилизаторами. В системах управления огнем корабельной артиллерии много дополнительных гироскопов, обеспечивающих стабильную систему отсчета или измеряющих угловые скорости. Без гироскопов невозможно автоматическое управление торпедами

 

 

Рисунок 12- гироскопы на морском судне

 

2.5 Гироскопы в самолётостроении

 

      Гироскопы предназначены для демпфирования угловых перемещений моделей вокруг одной из осей, либо стабилизации их углового перемещения. Применяются в основном на летающих моделях в случаях, когда необходимо повысить стабильность поведения аппарата или создать ее искусственно. Наибольшее применение (около 90%) гироскопы нашли в вертолетах обычной схемы для стабилизации относительно вертикальной оси путем управления шагом рулевого винта. Это обусловлено тем, что вертолет обладает нулевой собственной стабильностью по вертикальной оси. В самолетах гироскоп может стабилизировать крен, курс и тангаж. Курс стабилизируют в основном на турбореактивных моделях для обеспечения безопасного взлета и посадки, - там большие скорости и взлетные дистанции, а ВПП, как правило, узкая. Тангаж стабилизируют на моделях с малой, нулевой, либо отрицательной продольной устойчивостью (с задней центровкой), повышающей их маневренные возможности. Крен полезно стабилизировать даже на учебных моделях.

На самолетах и планерах спортивных классов гироскопы запрещены требованиями FAI.

 

 Гироскоп состоит из датчика угловой скорости и контроллера. Как правило, они конструктивно объединены, хотя на устаревших, а также "крутых" современных гироскопах размешены в разных корпусах.

 

Рисунок13-гироскоп

 

      По конструкции датчиков вращения, гироскопы можно разделить на два основных класса: механические и пьезо. Точнее, сейчас делить особо уже не на что, потому что механические гироскопы полностью сняты с производства как морально устаревшие. Тем не менее, распишем и их принцип работы тоже, хотя бы ради исторической справедливости.

Основу механического гироскопа составляют тяжелые диски, закрепленные на валу электродвигателя. Двигатель в свою очередь имеет одну степень свободы, т.е. может свободно вращаться вокруг оси, перпендикулярной валу двигателя.

Рисунок14- механического гироскопа

 Раскрученные двигателем тяжелые диски обладают гироскопическим эффектом. Когда вся система начинает вращаться вокруг оси, перпендикулярной двум другим, двигатель с дисками отклоняется на определенный угол. Величина этого угла пропорциональна скорости поворота (те, кто интересуется силами, возникающими в гироскопах, могут поглубже ознакомиться с кориолисовым ускорением в специальной литературе). Отклонение мотора фиксируется датчиком, сигнал которого поступает на блок электронной обработки данных.

Развитие современных технологий позволило разработать более совершенные датчики угловых скоростей. В результате появились пьезогироскопы, которые к настоящему времени полностью вытеснили механические. Конечно, они по-прежнему используют эффект кориолисова ускорения, но датчики являются твердотельными, то есть вращающиеся части отсутствуют. В наиболее распространенных датчиках используются вибрирующие пластины. Поворачиваясь вокруг оси, такая пластина начинает отклоняться в плоскости, поперечной плоскости вибрации. Это отклонение измеряется и поступает на выход датчика, откуда снимается уже внешней схемой для последующей обработки.

 

 

       У датчиков подобной конструкции есть недостаток в виде большого температурного дрейфа сигнала (т.е. при изменении температуры на выходе пьезодатчика, находящегося в неподвижном состоянии, может появиться сигнал). Однако достоинства, получаемые взамен, намного перекрывают это неудобство. Пьезогироскопы потребляют намного меньший ток по сравнению с механическими, выдерживают большие перегрузки (менее чувствительны к авариям), позволяют более точно реагировать на повороты моделей. Что касается борьбы с дрейфом, то в дешевых моделях пьезогироскопов есть просто регулировка "нуля", а в более дорогих - автоматическая установка "нуля" микропроцессором при подаче питания и компенсация дрейфа температурными датчиками.

Жизнь, однако, не стоит на месте, и вот уже в новой линейке гироскопов от Futaba (Семейство Gyxxx с системой "AVCS") уже стоят датчики от Silicon Sensing Systems, которые очень выгодно отличаются по характеристикам от продуктов Murata и Tokin. Новые датчики имеют более низкий температурный дрейф, более низкий уровень шумов, очень высокую виброзащищенность и расширенный диапазон рабочих температур. Это достигнуто за счет изменения конструкции чувствительного элемента. Он выполнен в виде кольца, работающего в режиме изгибных колебаний. Кольцо делается методом фотолитографии, как микросхема, поэтому датчик называется SMM (Silicon Micro Machine). Не будем углубляться в технические подробности, любопытные смогут найти все здесь:  Приведем лишь несколько фотографий самого датчика, датчика без верхней крышки и фрагмента кольцевого пьезоэлемента.

   

Рисунок15- кольцевой пьезоэлеметн

 

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. https://zazdorovye.ru/vliyanie-shuma-na-organizm-cheloveka-specificheskoe-i-nespecificheskoe-dejstvie-shuma/
  2. https://topwar.ru/1610-zvuk-smerti.html
  3. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D1%83%D0%BC%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%80
  4. http://www.sportmedicine.ru/spb_2013_papers/balchugov.php
  5. http://www.mindmachine.ru/articles/newmil.htm
  6. http://www.kakras.ru/doc/shum-decibel.html
  7. http://vmede.org/sait/?page=13&id=Gigiena_truda_izmerov_2010&menu=Gigiena_truda_izmerov_2010
  8. http://www.panatest.ru/static?al=appl_rohmann
  9. http://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-biologicheskih-i-mehanicheskih-barierov-dlya-snizheniya-shumovogo-vozdeystviya-na-obektah-zheleznodorozhnogo-transporta

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Информация о работе Гироскопы