Учебный прибор для демонстрации гироскопического эффекта

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 С 09 В 23 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 957252 (21) 3960525! 28-12 (22) 30.09.85 (46) 07.02.87. Бюл. В 5 (72) А.И. Птушкин, Л.Д. Иванов и А.В. Михайлин (53) 371 ° 66/67(088 8) (56) Авторское свидетельство СССР к- 957252, кл. G 09 В 23/06, 02.03.81. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ

ГИРОСКОПИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА, (57) Изобретение относится к учебным приборам по теоретической механике и позволяет расширить демонстрационные возможности путем обеспечения демон„„Я0„„1288742 А 2 страции влияния величины линейных ускорений или скоростей на скорость прецессии оси гироскопа под действием внешней силы. Имитатором внешней силы, выполненным в виде плоской пружины 14, закрепленной одним концом на поворотной раме 3, и установленным на конце оси 6 рычагом 15 с пазом, взаимодействующим со свободным концом плоской пружины 14, изменяется действующее на гироскоп ускорение и демонстрируется изменение под действием внешней силы скорости прецессии, определяемое регистратором

13 датчика скорости вращения, 4 ил.

1288742

Изобретение относится к учебно-наглядным пособиям ITo теоретической механике, например к,приборам для демонстрации вынужденной прецессии и гироскопического эффекта, и является усовершенствованием изобрете ния по основному авт. св. Н - 957252.

Цель изобретения — расширение демонстрационных возможностей путем обеспечения демонстрации влияния величины линейных ускорений или ско- ростей на скорость прецессии его оси под действием внешней силы.

На фиг. 1 изображен учебный прибор для демонстрации гироскопического эффекта, общий вид; на фиг. 2 узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема учебного прибора; на фиг. 4 — диаграммы, поясняющие работу прибора.

Учебный прибор для демонстрации гироскопического эффекта содержит укрепленную на основании 1 полую стойку 2, установленную на ней поворотную раму 3 с рукояткой 4, диск

5, установленный на оси 6, концы которой связаны с поворотной рамой

3 подвижным соединением 7. Учебный прибор имеет установленный на оси 6 сменный груз 8 с держателем 9, стержень 10, расположенный в полой стойке

2 и жестко связанный с поворотной рамой 3. Прибор имеет датчик скорости вращения поворотной рамы 3, состоящий из закрепленного на свобоцном конце стержня 10, магнитного элемента

11, установленного в основании 1 геркона 12 и электрически связанного с ним регистратора 13. Учебный прибор имеет также имитатор внешней силы, выполненный в виде закрепленной одним концом на поворотной раме 3 плоской пружины 14, и установленный на конце оси 6 рычаг 15 с пазом, взаимодействующим со свободным концом плоской пружины 14.

Электрическая схема (фиг.3} включает датчик I, ключ II, генератор

III и счетчик IV и смонтирована в регистраторе 14. Ключ II содержит реле Р1-РЗи диоды Д1и Д2, необходимые для развязки реле Р2 и РЗ. Генератор III импульсов содержит реле Р4 и конденсатор С1.

Учебный прибор работает следующим образом.

Для демонстрации вынужденной прецессии с держателя 9 снимают сменный груз 8 и диску 5 придают необходимую скорость вращения от постороннего двигателя. Включают выкпючатель Â1. Далее плавным поворотом

5 рукоятки 4 гироскопу сообщают вынужденное прецессионное движение, но так, чтобы поднятым оказался конец оси 6 с рычагом 15. Ось гироскопа начинает прецессировать вокруг полой стойки 2. При этом вместе с поворотной рамой 3 поворачивается стержень

10 с магнитным элементом 11. После выхода одного из концов оси 6 из

15 подвижного соединения 7 гироскоп становится тяжелым. Скорость прецессии его главной оси может быть определена по формуле

cl= KW

mf. где К=в

Н тп .— гласса гироскопа;

f. — проекция величины смещения

25 центра масс гироскопа отно; сительно оси подвеса на.горизонтальную плоскость;

Н вЂ” кинетический момент гироскопа;

30 — кажущееся ускорение гироскопа, численно равное величине силы тяжести.

Первый импульс, возникающий при проходе магнитного элемента 11 около

3 геркона, через реле Р1 включает реле Р2, которое готовит цепь самобло-! кировки и цепь включения реле РЗ. По окончании действия входного импульса реле Р1 своими контактами включает ре40 ле Р3. Реле Р2 остается на самоблокировке. Контактами реле РЗ включается генератор III импульсов и в счетчике IV начинают накапливаться импульсы, число которых пропорционально 15 времени оборота оси гироскопа.

Вторым входным импупьсом включается реле Р1, которое своими контактами выключает реле Р2. Реле Р2 остается на самоблокировке. По окончании

50 второго импульса реле Р1 выключает реле РЗ. Счетчик прекращает счет импульсов. Количество импульсов запоминается.

Затем предыдущие показания счетчика сбрасываются и с помощью рукоятки 7 создается угол наклона оси 6 в о пределах 50-60 . Скорость прецессии при этом остается прежчей. После это742

F„ у + П

m (2) ш „p

F = — (g+ ) Н m

Учебный прибор для демонстрации

25 гироскопического эффекта по авт.св.

9 957252,отличающийся тем, что с целью расширения демонстрационных возможностей путем обеспечения демонстрации влияния величи30 ны линейных ускорений или скоростей на скорость прецессии его оси под действием внешней силы, он имеет имитатор внешней силы, выполненный в виде закрепленной одним концом на поворотной раме плоской пружины, и установленный на конце оси рычаг с пазом, взаимодействующий со свободным концом плоской пружины. з 1288 го на держатель 9 надевается сменный груз 8. В этом случае момент силы тяжести, гироскопа изменяет свои величину и, следовательно, оси гироскопа начинает прецессировать с другой 5 по величине скоростью, что фиксируют другим количеством импульсов на счетчике IV.

При установке сменного груза 8 на держатель 9 изменяется коэффици- 10 ент пропорциональности К в формуле (1) за счет изменения массы m и по.ложения центра масс, т.е. плеча

Затем сменный груз 8 с держателя

9 снимается и плавным поворотом рукоятки 4 создается угол наклона оси

6 в пределах 50-60 в противоположную сторону. Ось гироскопа продолжает прецессировать, но при этом рычаг 15 нажимает на плоскую пружи- 20 ну 14 и изгибает ее, создавая момент внешней силы. Таким образом, плоской пружиной 14 имитируется действие на гироскоп какой-либо дополнительной (кроме силы тяжести) внешней силы, вызванной, например, изменением скорости (ускорения) летательного аппарата в результате действия силы тяги (либо аэродинамического торможения). Следовательно,ось гироскопа начинает прецессировать с другой по величине скоростью, что фиксируют другим количеством импульсов на счетчике lV.

В этом случае в формуле (1) коэффициент пропорциональности остается .прежним, а изменяется второй сомножитель, который равен: где Г„р — сила упругости пружины

У а скорость прецессии главной оси ги роскопа равна: и увеличивается.

Изменяя силу упругости плоской пружины 14 (путем замены), можно изменять действующее на гироскоп ускорение и демонстрировать при этом изменение скорости прецессии. Возможность такой демонстрации способствует более глубокому и быстрому усвоению принципа работы гироинтегратор линейных ускорений, использующего принцип тяжелого гироскопа. формула изобретения

1288742

at a)

I I

Фг -- — "

1 I

I азу —

<9е Слоп юа

Составитель P. Ужвий

Техред В.Кадар Корректор Т. Колб

Редактор В .. Петраш

Заказ 7814/50 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4