Реферат: Гіроскопи в науці і техніці

Принципом дії гіротеодолітів є гірокомпас і належить до типу наземних гірокомпасів, за допомогою яких можна визначити напрямок географічного меридіана. Гіроскопічне орієнтування точніше магнітного і займає менше часу, ніж астрономічне вимірювання азимута.

5 Системи стабілізації

Системи стабілізації бувають трьох основних типів:

1.Система силової стабілізації (на 2-статечних гіроскопах).

Для стабілізації навколо кожної осі потрібен один гіроскоп. Стабілізація здійснюється гіроскопом і двигуном розвантаження, на початку діє гіроскопічний момент, а потім підключається двигун розвантаження.

2.Система індикаторно-силової стабілізації (на 2-статечних гіроскопах).

Для стабілізації навколо кожної осі потрібен один гіроскоп. Стабілізація здійснюється тільки двигунами розвантаження, але на початку з'являється невеликий гіроскопічний момент, яким можна знехтувати.

3.Система індикаторної стабілізації (на 3-статечних гіроскопах)

Для стабілізації навколо двох осей потрібен один гіроскоп. Стабілізація здійснюється тільки двигунами розвантаження.

Система стабілізації Glidecam 2000 Pro. Підходить для камер вагою до 3-х кг. Це сама розповсюджена система стабілізації у весільному відео, через свою простоту і невисоку ціну, ідеально підходить для камер Sony VX2100, Panasonic DVX100, Canon XM-2 та інших. Країна виготовлення - США

Основа якісної професійної зйомки - стабільне зображення. Нестабільність кадру - властивість, що характеризує практично будь-яку улюблену зйомку. Використання штатива звісно рятує ситуацію, і в більшості випадків цього цілком достатньо. Але що робити, коли хочеться зняти камеру зі штатива і рухатися разом з об'єктом зйомки? Який вихід?

У кіноіндустрії відповідь давно знайдена - Steadicam, винахідник якого кінооператор Гаррет Браун.

Головне у зображенні, яке дає стедікам, полягає в тому, що воно максимально наближене до звичної картинки сприйняття світу кожним з нас,стедікам згладжує всі шорсткості знятого руху. Глядачеві на екрані пропонують динамічну картинку таку, яку би він побачив в житті, без додаткової авторської експресивності. Адже коли ми дивимося на світ, перед нами нічого не смикається. У нас в мозку існує своєрідна стабілізація образу руху. І таке бачення абсолютно не схоже на зйомку з рук. Операторський екран, візок, стедіки - це способи створення максимально комфортного кінозображення для глядача.

Існують зйомки у занижених або завищених точках, з стабіком коли можна стати на операторський кран або політати. Але на 80% зйомок стабіком використовується тоді, коли потрібно показати точку зору людини, яка йде в гущі людей, по сходах, в горах, то є, коли потрібна імітація вільної камери. Зазвичай це відбувається в тих місцях, де не можна або складно прокласти рейки: на сходових майданчиках, автомобільних трасах, на пересіченій місцевості.

6 Нові типи гіроскопів

Постійно зростаючі вимоги до точності і експлуатаційним характеристикам гіроприладів змусили вчених та інженерів багатьох країн світу не тільки вдосконалити класичні гіроскопи з обертовим ротором, але і шукати принципово нові ідеї, що дозволили вирішити проблему створення чутливих датчиків для вимірювання і відображення параметрів кутового руху об'єкта.

В даний час відомо більше ста різних явищ і фізичних принципів, які дозволяють вирішувати гіроскопічні завдання. У Росії і США видані тисячі патентів та авторських свідоцтв на відповідні відкриття та винаходи.

Оскільки прецизійні гіроскопи використовуються в системах наведення стратегічних ракет великої дальності, під час холодної війни інформація про дослідження, що проводяться в цій області, класифікувалася як секретна.

Перспективним є напрям розвитку квантових гіроскопів.

Перспективи розвитку гіроскопічного приладобудування.

Соьгодні створені достатньо точні гіроскопічні системи, що задовольняють велике коло споживачів. Скорочення коштів, що виділяються для військово-промислового комплексу в бюджетах провідних світових країн, різко підвищило інтерес до цивільних застосуванням гіроскопічної техніки. Наприклад, сьогодні широко поширене використання мікромеханічних гіроскопів в системах стабілізації автомобілів або відеокамер.

На думку прихильників таких методів навігації, як GPS і ГЛОНАСС, видатний прогрес у сфері високоточної супутникової навігації зробив непотрібними автономні засоби навігації (в межах зони покриття супутникової навігаційної системи (СНС), тобто в межах планети). В даний час СНР системи за параметрами маси, габаритів і вартості перевершують гіроскопічні.

Зараз розробляється система навігаційних супутників третього покоління. Вона дозволить визначати координати об'єктів на поверхні Землі з точністю до одиниць сантиметрів у диференціальному режимі, при знаходженні в зоні покриття коригуючого сигналу DGPS. При цьому нібито відпадає необхідність у використанні курсових гіроскопів. Наприклад, установка на крилах літака двох приймачів супутникових сигналів, дозволяє отримати інформацію про поворот літака навколо вертикальної осі.

Проте системи GPS виявляються нездатні точно визначати положення в міських умовах, при поганій видимості супутників. Подібні проблеми виявляються і в лісистій місцевості. Крім того СНС залежить від процесів в атмосфері, перешкод і перевідбиттів сигналів. Автономні ж гіроскопічні прилади працюють в будь-якому місці - під землею, під водою, в космосі.

У літаках GPS виявляється точніше акселерометрів на довгих ділянках. Але використання двох GPS-приймачів для вимірювання кутів нахилу літака дає похибки до декількох градусів. Підрахунок курсу шляхом визначення швидкості літака за допомогою GPS також не є достатньо точним. Тому, в сьогоднішніх навігаційних системах оптимальним рішенням є комбінація супутникових гіроскопічних систем, так звана інтегрована (комплексірована) ІНС / СНС система.

За останні десятиліття, еволюційний розвиток гіроскопічної техніки підступив до порога якісних змін. Саме тому увага фахівців в області гіроскопії зараз зосередилася на пошуку нестандартних застосувань таких приладів. Відкрилися абсолютно нові цікаві завдання: розвідка корисних копалин, передбачення землетрусів, надточне вимір положень залізничних шляхів і нафтопроводів, медична техніка та багато інших.

Висновки

Гіроскоп-тверде тіло, швидко обертається навколо наявного у нього осі обертання. При цьому вісь обертання гіроскопа повинна мати можливість вільно повертатися в просторі, для чого гіроскоп звичайно закріплюють у т. н. кардановому підвісі. Основна властивість гіроскопа з 3 ступенями свободи полягає в тому, що його вісь стійко зберігає придане їй первинний напрям (напр., на яку-небудь зірку). Якщо ж на такий гіроскоп починає діяти сила, то його вісь відхиляється не в бік дії сили, а в напрямку, перпендикулярному до неї; в результаті гіроскоп починає процесувати. Властивість гіроскопа широко використовується в різних навігаційних приладах - гірокомпас, гіровертикалі та інші, а також для стабілізації руху літаків (автопілот), ракет, морських суден, торпедах.

Гірокомпас- навігаційний прилад, створений за принципом безперервного обертання осі гіроскопа. У такий спосіб горизонтально розташована вісь завжди вказує ширший північний напрямок незалежно від курсу й положення судна.

Отже, непряма стабілізація полягає в тому, що об'єкт (в нашому випадку платформа) утримується в заданому положенні за рахунок роботи замкнутої системи, що служить чутливим елементом якої є гіроскоп. Гіроскоп служить індикатором, виявляє відхилення об'єкта, і видає керуючий сигнал для ліквідації цього відхилення навколо будь-якої з двох аємноперпендикулярних осей, а тривісний повністю ізолює, що стабілізується об'єкт від будь-яких обертальних рухів, що здійснюються кораблем чи літаком.

У ряді випадків більш доцільно буває здійснити не непряму, а силову гіроскопічну стабілізацію. Найпростішим силовим гіростабілізатором є одноосьовий стабілізатор з одним гіроскопом.

Таким чином, гірокомпас Фуко в найпростішому вигляді являє собою двоступеневий гіроскоп з вертикальним розташуванням осі гірокамери. Детальне дослідження цього приладу показує, що якщо в початковий момент вісь гіроскопа відхилена від лінії S-V на малий кут, то вона станездійснювати біля цієї лінії гармонійні коливання. Якщо штучно створити на осі Z момент в'язкого тертя (тобто гальмуючий момент, пропорційний кутовий швидкості обертання гірокамери), то ці коливання стануть затухаючими і вісь гірокомпаса прийде в мерідіан.