Учебный прибор для демонстрации прецессии гироскопа

 

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПРЕЦЕССИИ ГИРОСКОПА, содержащий установленный на стойке основания кардановый подвес, состоящий из наружного и внутреннего колец, и связанную с внутренним кольцом ось с установленным на-ней ротором, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем обеспечения изменения по направлению и непрерывно по величине скорости прецессии, он имеет два расположенных с каждой стороны оси ротора электромагнита, связанных .посредством кронштейнов с наружным кольцом, и электрически соединенные через тумблер и реостат (Л с электромагнитами токосъемные кольца , установленные на стойке, и световые индикаторы степени прецессии.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (II!

4(5I! С 09 В 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3685107/28-12 (22) 04.01.84 (46) 15.06.85. Бюл. ¹ 22 (72) Л.А.Безпалько, Л.Б.Розенберг и А ° М.Рыбка (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 371.66 (088.8) (56) 1.Демонстрационные приборы по .теоретической механике. Под ред.

Н,В.Бутенина. Л., изд. ВИКИ им. А.Ф.Можайского, 1980, с.60.

2.Крупногабаритный демонстрационный гироскоп типа ТМ-20. Тульский политехнический институт, производственные мастерские (прототип) 1980 ° (54) (57) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПРЕЦЕССИИ ГИРОСКОПА, содержащий установленный на стойке основания кардановый подвес, состоящий из наружного и внутреннего колец, и связанную с внутренним кольцом ось с установленным на-ней ротором, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем обеспечения изменения по направлению и непрерывно по величине скорости прецессии, он имеет два расположенных с каждой стороны оси ротора электромагнита, связанных, посредством кронштейнов с наружным кольцом, и электрически соединенные через тумблер и реостат с электромагнитами токосъемные кольца, установленные на стойке, и световые индикаторы степени прецессии.

161984 2

15

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является крупногабаритный демонстрационный гироскоп ,.типа ТМ-20, обеспечивающий демонстрацию прецессии гироскопа, содержащий установленный на стойке основания кардановый подвес, состоящий из наружного и внутреннего колец, и связанную с внутренним кольцом ось с установленным на ней ротор.ом (2) .

Известный учебный прибор для демонстрации прецессии гироскопа не обеспечивает демонстрацию изменения по направлению и величине скорости прецессии.

Цель изобретения — расширение демонстрационных возможностей путем обеспечения изменения по направлению и непрерывного по величине скорости прецессии.

Поставленная цель достигается тем, что учебный прибор для демонстрации прецессии гироскопа имеет два расположенных с каждой стороны оси ротора электромагнита, связанных посредством кронштейнов с наружным кольцом, и электрически соединенные через тумблер и реостат с электромаг итами токосъемные кольца, установленные на стойке, и световые индикаторы степени прецессии.

На чертеже представлена конструктивная схема учебного прибора для демонстрации прецессии гироскопа.

Учебный прибор для демонстрации прецессии гироскопа содержит уста25

35

45

55

1 1

Изобретение относится к учебным приборам по механике и физике, а именно к приборам, предназначенным для демонстрации изменяемой по направлению и гс величине скорости прецессии гироскопа.

Известен прибор, содержащий уравновешенный гироскоп с тремя степенями свободы, демонстрирующий основные свойства гироскопов, в частности прецессию, вызываемую действием на ось гироскопа пары сил с постоянным моментом путем воздействия постоянной силы веса съемного груза, подвешиваемого к внутреннему кольцу карданового подвеса гироскопа (1) .

Однако данный прибор не позволяет менять направление и скорость прецессии гироскопа. новленный на стойке 1 основания 2 кардановый подвес, состоящий из наружного 3 и внутреннего 4 колец, и связанную с внутренним кольцом 4 ось 5 с установленным на ней ротором 6. С каждой стороны оси 5 ротора 6 расположен электромагнит 7, связанный посредством кронштейна 8 с наружным кольцом 3. На стойке 1 установлены токосъемные кольца 9, электрически соединенные через тумблер 10 и реостат 11 с каждым электромагнитом 7 и источником тока (не показан). Цепь каждого электромагнита 7 имеет световой индикатор 12.

Прибор работает следую цим образом.

Электромагниты 7 отводятся от концов оси 5 ротора 6, ось 5 ротора

6 устанавливается в произвольное положение, отличное от вертикального.

При помощи нити, предварительно намотанной на ось ротора, или электродвигателем (не показан) сообщают ротору быстрое вращение BoKpyt. собственной оси.

Премещают поступательно или про извольно вращают основание 2 гироскопа, при этом ось 5 быстровращающегося ротора 6 уравновешенного трехстеленного гироскопа сохраняет свое первоначальное направление. При ударе по наружному 3 или внутреннему 4 кольцу карданового подвеса ось ротора 6 мелко и довольно быстро дрожит (нутационные колебания). Ось ротора при этом заметным образом не отклоняется от своего первоначального положеНия, демонстрируя устойчивость оси свободного гироскопа к ударным нагрузкам.

Для демонстрации прецессии гироскопа под действием переменного момента внешних сил, а также изменения ее направления и плавного изменения величины скорости прецессии устанавливают ось 5 быстровращающегося ротора в горизонтальном, электромагниты 7 в вертикальном положении у концов оси ротора, исключая при этом касания магнитами 7 наружного кольца

3 карданового подвеса. После подключения с помощью тумблера 10 одного из электромагнитов 7 к источнику питания постоянным током (на что указывает свечение соответствующей индикаторной лампочки 12) электроз 1161 магнит 7, взаимодействуя с внутренним кольцом 4 карданового подвеса, создает момент, действующий на ось 5 ротора. При этом гироскоп прецессирует. Плавное изменение реостатом 11. силы тока, наблюдаемое по интенсивности свечения светового индикатора

12, позволяет демонстрировать непрерывное изменение величины скорости прецессии. При уменьшении силы тока 10 в электромагните до нуля -прецессия прекращается, световой индикатор 12 гаснет.

При переключении тумблером питания 15 на второй электромагнит 7, установ-. ленный у противоположного конца оси

5 ротора, на ротор действует момент противоположного знака, вследствие чего изменяется направление прецессии гироскопа на противоположное.

Скорость прецессии при этом пропор984 4 циональна силе тока в цепи ьгорого электромагнита, Таким образом, возможно демонстрирование непрерывного изменения величины скорости,прецессии в процессе движения гироскопа и ее направления.

Предлагаемый прибор позволяет более наглядно и эффективно демонстрировать основные свойства трехстепенного уравновешенного гироскопа, расширяет демонстрационные, возможности свободных гироскопов путем демонстрации в процессе движения гироскопа и под действием переменного момента внешних сил, изменения направления и непрерывного изменения величины скорости прецессии, что способствует более глубокому пониманию и усвоению законов механики, в частности основных свойств гироскопов и гироскопических приборов, объединенных под названием гироскопические явления.

1161984

Составитель Т.Григорян

Редактор И. Ковальчук Техред А. Бабинец

Корректор Л.Бескид филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4.

Заказ 3973/53 Тираж 452 Подписное

ВНИЕПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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