Россия, Раменское
СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ
Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно
Скидки до 50 % на комплекты
только до 18.06.2025
Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой
Организационный момент
Проверка знаний
Объяснение материала
Закрепление изученного
Итоги урока
Была в сети 04.06.2025 15:42
Гуденко Анжела Николаевна
Преподаватель специальных дисциплин
51 год
1 597
38 270 
Местоположение
Специализация
Методическая разработка презентация "История создания гироскопа и гироскопических приборов"
Категория:
Прочее
11.12.2018 10:16
Просмотр содержимого документа
«Методическая разработка презентация "История создания гироскопа и гироскопических приборов"»
Министерство образования Московской области
Филиал Государственного бюджетного профессионального образовательного учреждения Московской области «Авиационный техникум имени В. А. Казакова»
Презентация
По дисциплине : гироскопические приборы
на тему:
История создания гироскопа и гироскопических приборов
. Преподаватель:
Гуденко Анжела Николаевна.
Раменское, 2018
История гироориентирования «до нашей эры»
История гироскопического метода ориентирования, который очень молод по сравнению с другими, уходит корнями в ХІХ век , когда у мореплавателей все чаще и чаще возникала потребность в более точном ориентировании во время пути. До изобретения гироскопа человечество использовало различные методы определения направления в пространстве. Издавна люди ориентировались визуально по удалённым предметам, по Солнцу, звездам.
В Европе были созданы астролябия и другие приборы, основанные на определении местоположения относительно положения звёзд.
В средние века в Китае был изобретён компас, использующий магнитное е Земли.
Гироскоп в 19 веке
Гироскоп , название которого можно перевести как «наблюдатель вращений», был предложен в 1852 году французским ученым Леоном Фуко для изобретенного им прибора, предназначенного для демонстрации вращения Земли вокруг своей оси. Фуко поместил вращающийся маховик в некое устройство, называемое кардановым подвесом, поэтому долгое время слово «гироскоп» использовалось для обозначения быстро закрученного
вращающегося симметричного твердого тела.
Развитие гироскопической техники привело к тому, что так стали называть очень широкий класс приборов, и сейчас термин «гироскоп» используется для обозначения устройств, содержащих материальный объект, который совершает быстрые периодические вращения.
Фуко описал новый прибор и назвал его гироскопом . Этот прибор давал возможность воспроизвести инерциальную систему координат и определить направление оси вращения Земли. Мореплаватели не всегда могли полностью доверять корабельным компасам.
Например, были известны случаи, когда в корабль попадала молния и оба компаса на судне оказывались «перемагни-ченными». На показания компаса влияли магнитные аномалии и просто обычные металлические предметы, случайно оказавшиеся вблизи него.
Неожиданное решение предложил сам Фуко. Он доказал: если трехстепенный гироскоп лишить одной степени свободы, а оставшуюся свободной ось карданова кольца установить вертикально, то ось вращения маховика сама придет в плоскость меридиана. Произойдет это потому, что именно в плоскости меридиана лежит горизонтальная составляющая скорости вращения Земли.
Итак, если магнитный компас использует для своей работы магнитное поле Земли, то гироскопический компас использует эффект вращения Земли. Но когда прибор был установлен на палубе корабля, обнаружилось странное явление: ось перестала приходить в устойчивое положение, она совершала непрерывные хаотичные колебания в горизонтальной плоскости. Это происходило из-за качков судна.
Идея была следующая : специально вызвать прецессию оси вращения маховика, заставив ее прийти в плоскость меридиана, а затем, оставаясь в этой плоскости, вращаться вместе с ней в абсолютном пространстве — впервые пришла в голову голландскому священнику Максиму Геррарду Ван ден Босу . В 1886 г . он получил патент по заявке, озаглавленной «Новый корабельный компас»
Постепенно усилиями многих ученых, инженеров и технологов гироскопические приборы были значительно усовершенствованы. Во второй половине XIX века было предложено использовать электродвигатель для разгона и поддержания движения гироскопа. Гироскоп был применён в 1880-х годах инженером Обри для стабилизации курса торпеды. В XX веке гироскопы стали использоваться в самолётах, ракетах и на подводных лодках вместо компаса или совместно с ним.
Основные области их применения
Основные области применения ГП — судоходство, авиация и космонавтика. Почти каждое морское судно дальнего плавания снабжено гирокомпасом для ручного или автоматического управления судном, некоторые оборудованы гиростабилизаторами. Без гироскопов невозможно автоматическое управление торпедами. Самолеты и вертолеты оборудуются гироскопическими приборами, которые обеспечивают получение надежной информации для систем стабилизации и навигации, относят: авиагоризонт, гировертикаль, гироскопический указатель крена и поворота).
Гироскопы могут быть как указывающими приборами, так и датчиками автопилота. На многих самолетах предусматриваются гиростабилизированные магнитные компасы и другое оборудование: навигационные визиры, фотоаппараты с гироскопом, гиросекстанты. В военной авиации гироскопы применяются также в прицелах воздушной стрельбы и бомбометания.
Помимо военно-воздушных и военно-морских сил, в армии гироскопы применяются в артиллерии и ракетных войсках. А еще гироскопы служат для определения азимута ориентируемого направления и широко используются при проведении маркшейдерских, геодезических, топографических, горных работ, для ориентирования тоннелей, шахт, топографической привязки.
Основной вид гироскопа в этой области — гиротеодолит , использующий принцип компаса Фуко. Гиротеодолиты обладают высокой точностью — погрешности при измерениях составляют от единиц угловых минут до нескольких единиц угловых секунд. Даже в наши дни, когда GPS-оборудование
вытесняет оптические геодезические приборы, без гиротеодолитов не обойтись. Ведь под землей глобальные навигационные системы на работают. Чтобы объяснить важность использования гироскопического ориентирования, стоит только упомянуть о том, что Евротоннель между Францией и Великобританией было бы невозможно построить без использования гироскопа.
Гиротеодолит
Евротоннель: Франция - Великобритания
Первый этап: с корабля в шахту
Чтобы создать гироскопы современного типа, понадобилось не одно десятилетие.
В ХХ веке потребность в точных измерениях все больше возрастала. Развивались не только армия и флот, но и угледобыча, горнорудная промышленность, транспорт, строились шахты, тоннели. Были предприняты попытки разработать гироскопический компас, который смог бы удовлетворить потребности маркшейдерского производства для обеспечения точности подземных сбоек.
Но благодаря морякам геодезисты получили гирокомпас
и г иросекстант ,
а благодаря артиллеристам — гиробуссоль.
Гирокомпас
В то же время в СССР в 30-х годах также проводились исследования по созданию гирокомпасов. Были разработаны опытные образцы гирокомпаса и гиробуссоли, но они оказались абсолютно неприменимы в геодезии и маркшейдерии. И лишь после Второй мировой войны обе страны — СССР и теперь уже ФРГ — вернулись к идее создания «наземного» гироскопа.
Наконец в 1950 г. был выпущен советский маркшейдерский гирокомпас М-1. Приблизительно в этоже время в ФРГ независимо сконструировали похожий прибор — показатель меридиана MW1 ( Meridian Weiser ).
Создание первых маркшейдерских гироскопов положило начало практического использования в геодезии и в маркшейдерском деле метода гироскопического ориентирования. Это был большой прорыв не только в теории, но и в практике.
Ведь с помощью М-1 было произведено более пятидесяти ориентирований шахт в Донбассе, Кривом Роге и Кузбассе.
Второй этап развития: портативность и мобильность
Новая эра в гироскопическом ориентировании ознаменовалась созданием советскими учёными в 1956 г . гирокомпаса нового типа МГ (малый горный), вес которого составлял всего лишь 10 кг. Этот гирокомпас как раз и послужил базисом для разработки современным малогабаритных гироскопических устройств.
В 1957 г. завершилась разработка модели маркшейдерского гирокомпаса с торсионным подвесом MW4. В 1958 г. фирмой Fennel выпущен торсионный гиротеодолит КТ-1 (Kreiseltheodolit), а в дальнейшем — усовершенствованные модели КТ-2, MW10 и д.р., гиронасадки TK-4, TK-5.
Kreiseltheodolit
Гиротеодолит Gi-B3
С началом 60-х гг. в СССР тоже принялись за конструирование торсионного гирокомпаса , который был выпущен в 1963 г . под маркой МТ1 .
А в 1967 г . закончились работы над малогабаритным компасом МВТ2 , представляющим собой первый образец взрывобезопасного маркшейдерского гирокомпаса с торсионным подвесом чувствительного элемента.
Маркшейдерский гирокомпас МВТ2
Комплект гирокомпаса 1Г25-1
Обе модели способствовали достижению более высокой точности измерения гироазимутов, а МВТ2 стал самым массовым маркшейдерским гирокомпасом на протяжении более двадцати лет.
Третий этап развития: гиротеодолиты — значительное усовершенствование
Советском Союзе и странах СЭВ потребность в гироскопическом оборудовании возрастала: строились новые шахты, метро в Москве, Ленинграде, Киеве, Минске, железнодорожные тоннели, крупные гидроузлы .
Москва 1959 – 1964 гг.
1959 г. 9-й квартал Марьиной Рощи
В 1959 г . на базе маркшейдерского гирокомпаса МГ в СССР был создан первый образец действующего наземного артиллерийского гирокомпаса (под шифром АГ) и первая модель геодезического гирокомпаса ( гиротеодолит ГТ-1 , позже — ГТ-2 ). Вскоре к разработкам гиротеодолитов приступили специалисты из Венгрии, которые в 60-х годах создали гиротеодолит Gi-B1 , гиронасадки Gi-C1 , Gi-C2 и гирокомпас Gi-B2. На базе последнего венгерские инженеры сконструировали гиротеодолит Gi-B21 , имеющий автоматическую фиксацию и высвечивающий на световом табло результаты измерений, а в 1978 г. - гиротеодолит Gi-B2М , затем Gi-B3 .
Гиротеодолит Gi-B3
Гиротеодолит Gi-B3
Модернизированный теодолит Те-В1 со встроенной автоколлимационной системой — был предназначен для измерения углов и наблюдения точек реверсии гармонических колебаний чувствительного элемента.
Выпуск гиротеодолитов освоили также в ГДР, где в 1963 г . Народным предприятием точной механики совместно с Фрайбергской горной академией был сконструирован маркшейдерский гирокомпас, названный Гироскопическим указателем меридиана МRК 1. В дальнейшем предприятие выпустило усовершенствованную модель — указатель меридиана МRК2 .
Испытание Маркшейдерского гирокомпаса
В ФРГ в это время занимались разработкой артиллерийского компаса, модель которого «Girolit II» была создана фирмой «Аншютц» ) и использовалась в армиях западноевропейских стран. Фирма «Бодензееверк» сконструировала в 1973 г.
быстродействующий маятниковый указатель меридиана МК-10 «меридианоуказатель». Направление на север определялось по электрическому сигналу, вырабатываемому моментов и пропорциональному отклонению оси гироскопа от плоскости меридиана.
Фирма «Тельдикс» 1974 г . сконструировала автоматический гирокомпас NSK (North Suchen Kreisel — «искатель севера».
Сейчас этот принцип применяется в гиронасадках SOKKIA ). В качестве датчика направления плоскости меридиана был использован двухстепенный гироскоп в газостатическом подвесе .
Артиллеристы армии США используют GPS, но пока не
планируют полностью отказаться от гироскопов
Но для проведения маркшейдерских работ гироскопический метод ориентирования основным и надёжным способом, обеспечивающим точность в подземных условиях. Поэтому в наше время при разработке гироскопических приборов учитываются прежде всего требования маркшейдерских служб. Гироприборы технической точности со средней квадратической ошибкой и определения азимута 2-3’ применяются горно-геологических условиях, в том числе при ориентировании шахтных выработок.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
Вебинар для учителей
Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!
Полезное для учителя
Реализация образовательных программ осуществляется с применением исключительно электронного обучения и ДОТ
