Гироскоп (от древнего греческого γῦρος gûros , «круг» и σκοπέω skopéō , «смотреть») представляет собой устройство , используемое для измерения или поддержания ориентации и угловой скорости . [1] [2] Это вращающееся колесо или диск, в котором ось вращения (ось вращения) может принимать любую ориентацию сама по себе. При вращении ориентация этой оси не зависит от наклона или поворота крепления в соответствии с сохранением углового момента .
Также существуют гироскопы, основанные на других принципах работы, такие как гироскопы MEMS с микрочипом, используемые в электронных устройствах (иногда называемых гирометрами ), твердотельные кольцевые лазеры , волоконно-оптические гироскопы и чрезвычайно чувствительный квантовый гироскоп . [3]
Применения гироскопов включают инерциальные навигационные системы , такие как телескоп Хаббла , или внутри стального корпуса подводной лодки. Из-за своей точности гироскопы также используются в гиротеодолитах для поддержания направления при разработке туннелей. [4] Гироскопы могут использоваться для создания гирокомпасов , которые дополняют или заменяют магнитные компасы (на кораблях, самолетах и космических кораблях, транспортных средствах в целом), для обеспечения устойчивости (велосипеды, мотоциклы и корабли) или как часть инерциальных система наведения.
Гироскопы MEMS популярны в некоторой бытовой электронике, такой как смартфоны.
Описание и схема
Гироскоп - это инструмент, состоящий из колеса, установленного на двух или трех карданных шарнирах, обеспечивающих поворотные опоры, позволяющие колесу вращаться вокруг одной оси. Набор из трех карданов, один установленный на другом с ортогональными осями поворота, может использоваться, чтобы позволить колесу, установленному на самом внутреннем кардане, иметь ориентацию, остающуюся независимой от ориентации в пространстве его опоры.
В случае гироскопа с двумя стабилизаторами внешний стабилизатор, который представляет собой раму гироскопа, установлен так, чтобы поворачиваться вокруг оси в своей собственной плоскости, определяемой опорой. Этот внешний стабилизатор обладает одной степенью свободы вращения, а его ось - нет. Второй стабилизатор, внутренний стабилизатор, установлен в раме гироскопа (внешний стабилизатор) так, чтобы поворачиваться вокруг оси в своей собственной плоскости, которая всегда перпендикулярна оси вращения рамы гироскопа (внешний стабилизатор). Этот внутренний стабилизатор имеет две степени свободы вращения.
Ось прялки определяет ось вращения. Ротор вынужден вращаться вокруг оси, которая всегда перпендикулярна оси внутреннего стабилизатора. Таким образом, ротор обладает тремя степенями свободы вращения, а его ось - двумя. Колесо реагирует на силу, приложенную к входной оси, силой реакции на выходную ось.
Поведение гироскопа легче всего оценить, рассмотрев переднее колесо велосипеда. Если колесо отклонено от вертикали так, что верхняя часть колеса перемещается влево, передний обод колеса также поворачивается влево. Другими словами, вращение одной оси вращающегося колеса вызывает вращение третьей оси.
Гироскоп Маховик будет выброшен или сопротивляться о выходной оси в зависимости от того , выходных шарниры имеют свободную или фиксированную конфигурацию. Примеры некоторых свободные выходных-карданные устройства были бы ссылки отношения гироскопов используются для смысла или измерить тангаж, крен и рыскание отношения углов в космическом корабле или самолете.
Центр тяжести ротора может находиться в фиксированном положении. Ротор одновременно вращается вокруг одной оси и может колебаться вокруг двух других осей, и он может свободно вращаться в любом направлении относительно фиксированной точки (за исключением собственного сопротивления, вызванного вращением ротора). Некоторые гироскопы имеют механические эквиваленты, заменяющие один или несколько элементов. Например, вращающийся ротор может быть подвешен в жидкости вместо того, чтобы быть установленным в карданном подвесе. Гиродин (CMG) является примером устройства с фиксированными выходными-карданные , который используется на космических аппараты для удержания или поддержания желаемого угла пространственного положения или указывающего направление с помощью гироскопической силы сопротивления.
В некоторых особых случаях внешний стабилизатор (или его эквивалент) можно не устанавливать, чтобы ротор имел только две степени свободы. В других случаях центр тяжести ротора может быть смещен относительно оси колебаний, и, таким образом, центр тяжести ротора и центр подвески ротора могут не совпадать.
История
По сути, гироскоп - это волчок, совмещенный с парой подвесов . Топы были изобретены во многих различных цивилизациях, включая классическую Грецию, Рим и Китай. [5] Большинство из них не использовались в качестве инструментов.
Первый известный прибор, похожий на гироскоп («Вращающееся зеркало» или «Зеркало Серсона») был изобретен Джоном Серсоном в 1743 году. Он использовался в качестве уровня для определения местоположения горизонта в условиях тумана или тумана.
Первый инструмент, который больше походил на настоящий гироскоп, был изготовлен Иоганном Боненбергером из Германии, который впервые написал о нем в 1817 году. Сначала он назвал его «Машиной». [6] [7] [8] Машина Боненбергера была основана на вращающейся массивной сфере. [9] В 1832 году американец Уолтер Р. Джонсон разработал аналогичное устройство, основанное на вращающемся диске. [10] [11] Французский математик Пьер-Симон Лаплас , работавший в Политехнической школе в Париже, рекомендовал машину для использования в качестве учебного пособия, и таким образом она привлекла внимание Леона Фуко . [12] В 1852 году Фуко использовал его в эксперименте по вращению Земли. [13] [14] Именно Фуко дал устройству его современное название в эксперименте по наблюдению (греч. Skopeein , видеть) вращения Земли (греческие гироскопы , круг или вращение), [15] которое было видно в восьмерке. за 10 минут до трения замедлился прядильный ротор.
В 1860-х годах появление электродвигателей позволило гироскопу вращаться бесконечно; Это привело к созданию первого прототипа указателей курса и более сложного устройства - гирокомпаса . Первый функциональный гирокомпас был запатентован в 1904 году немецким изобретателем Германом Аншютцем-Кемпфе . [16] Позже в том же году американец Элмер Сперри разработал свой собственный дизайн, и другие страны вскоре осознали военное значение этого изобретения - в эпоху, когда военно-морское мастерство было самым значительным показателем военной мощи - и создали свою собственную промышленность по производству гироскопов. Компания Sperry Gyroscope быстро расширилась и стала поставлять стабилизаторы для самолетов и военно-морских сил, и другие разработчики гироскопов последовали их примеру. [17]
В 1917 году компания Chandler из Индианаполиса создала «гироскоп Чендлера», игрушечный гироскоп с тягой и пьедесталом. Чендлер продолжал производить игрушку, пока компания не была куплена TEDCO inc. в 1982 году. Игрушка-чендлер до сих пор производится TEDCO. [18]
В первые несколько десятилетий 20-го века другие изобретатели пытались (безуспешно) использовать гироскопы в качестве основы для ранних навигационных систем черного ящика , создав стабильную платформу, с которой можно было бы выполнять точные измерения ускорения (чтобы обойти необходимость в звездных системах). прицеливания для расчета позиции). Позже аналогичные принципы были использованы при разработке систем инерциальной навигации для баллистических ракет . [19]
Во время Второй мировой войны гироскоп стал основным компонентом авиационных и зенитных прицелов. [20] После войны гонка за миниатюризацию гироскопов для управляемых ракет и систем навигации оружия привела к разработке и производству так называемых сверхмалых гироскопов, которые весили менее 3 унций (85 г) и имели диаметр примерно 1 дюйм ( 2,5 см). Некоторые из этих миниатюрных гироскопов могут развивать скорость 24 000 оборотов в минуту менее чем за 10 секунд. [21]
Гироскопы по-прежнему остаются сложной инженерной задачей. Например, осевые подшипники должны быть очень точными. В подшипники преднамеренно создается небольшое трение, поскольку в противном случае точность лучше, чемдюйма (2,5 нм). [22]
Трехосевой МЭМС на основе гироскопов также используются в портативных электронных устройствах , таких как таблетки , [23] смартфоны , [24] и smartwatches . [25] Это добавляет к возможности определения ускорения по 3 осям, доступной на устройствах предыдущих поколений. Вместе эти датчики обеспечивают 6-компонентное обнаружение движения; акселерометры для движения по осям X, Y и Z и гироскопы для измерения степени и скорости вращения в пространстве (крен, тангаж и рыскание). Некоторые устройства [26] [27] дополнительно включают магнитометр для обеспечения абсолютных угловых измерений относительно магнитного поля Земли. Новые инерциальные измерительные блоки на основе MEMS объединяют до всех девяти осей измерения в едином корпусе интегральной схемы, обеспечивая недорогой и широко доступный датчик движения. [28]
Гироскопические принципы
Все вращающиеся объекты обладают гироскопическими свойствами. Основные свойства, которые объект может испытывать при любом гироскопическом движении, - это жесткость в пространстве и прецессия .
Жесткость в пространстве
Жесткость в пространстве описывает принцип, согласно которому гироскоп остается в фиксированном положении на плоскости, в которой он вращается, независимо от вращения Земли. Например, велосипедное колесо.
Источник
Прецессия
Простой случай прецессии, также известный как установившаяся прецессия, может быть описан следующим соотношением к моменту:
где представляет собой прецессию, представлен спином, - угол нутации, а представляет инерцию вдоль соответствующей оси. Это соотношение справедливо только в том случае, если момент по осям Y и Z равен 0.
Уравнение можно сократить, отметив, что угловая скорость по оси z равна сумме Прецессии и Вращения: , Где представляет угловую скорость по оси z.
или же
[29]
Гироскопическая прецессия вызвана крутящим моментом. Описывается как скорость изменения углового момента и угловой скорости, создаваемая одним и тем же приложенным крутящим моментом. Это физическое явление приводит к кажущимся невозможным динамическим явлениям. Например, волчок. Этот гироскопический процесс используется во многих аэрокосмических условиях, таких как самолеты и вертолеты, чтобы помочь им в желаемой ориентации.
Демонстрация велосипедного колеса
Во время одной из лекций в Массачусетском технологическом институте Уолтер Левин провел демонстрацию с использованием двигателя, вертикально закрепленного каната и велосипедного колеса. Это представление часто воссоздается, чтобы показать свойства этого гироскопического поведения. Велосипедное колесо вращается с помощью двигателя, когда колесо прикреплено к веревке, колесо сохраняет перпендикулярный угол по отношению к веревке при непрерывном вращении в направлении вращения колеса. Когда велосипедное колесо начинает замедляться, перпендикулярный угол велосипедного колеса теряется, и его скорость вращения уменьшается до тех пор, пока колесо не упадет в состояние покоя, при этом стержень велосипедного колеса будет на одной линии с прикрепленной веревкой.
Внешние ссылки: Лекция Лекционные заметки
Современное использование
Steadicam
Во время съемок фильма « Возвращение джедая» использовалась установка Steadicam в сочетании с двумя гироскопами для дополнительной стабилизации, чтобы снимать фоновые пластины для погони на спидер-байке . Изобретатель Steadicam Гаррет Браун сделал снимок, прогуливаясь по лесу из красного дерева, управляя камерой со скоростью один кадр в секунду. При проецировании со скоростью 24 кадра в секунду создавалось впечатление, что он летит по воздуху с опасной скоростью. [30] [31]
Индикатор направления
У индикатора курса или гироскопа есть ось вращения, которая установлена горизонтально, указывая на север. В отличие от магнитного компаса, он не ищет север. Например, при использовании в авиалайнере он будет медленно уноситься с севера, и его нужно будет периодически переориентировать, используя магнитный компас в качестве ориентира. [32]
Гирокомпас
В отличие от гироскопа или указателя курса, гирокомпас направлен на север. Он обнаруживает вращение Земли вокруг своей оси и ищет истинный север, а не магнитный север. Гирокомпасы обычно имеют встроенное демпфирование для предотвращения перерегулирования при повторной калибровке из-за внезапного движения.
Акселерометр
Определив ускорение объекта и интегрировав его во времени, можно рассчитать скорость объекта. Снова интегрируя, можно определить положение. Самый простой акселерометр - это груз, который может свободно перемещаться в горизонтальном направлении, который прикреплен к пружине и устройству для измерения натяжения пружины. Это можно улучшить, введя противодействующую силу для отталкивания груза назад и измерив силу, необходимую для предотвращения перемещения груза. Более сложная конструкция представляет собой гироскоп с грузом на одной из осей. Устройство будет реагировать на силу, создаваемую весом, когда оно ускоряется, интегрируя эту силу для создания скорости. [33]
Вариации
Гиростат
Гиростат состоит из массивного маховика скрытого в твердом корпусе. [34] [35] Его поведение на столе или с различными режимами подвески или поддержки служит для иллюстрации любопытного обращения обычных законов статического равновесия из-за гиростатического поведения внутреннего невидимого маховика при быстром вращении. Первый гиростат был разработан лордом Кельвином, чтобы проиллюстрировать более сложное состояние движения вращающегося тела, когда оно свободно перемещается по горизонтальной плоскости, как волчок, вращающийся на тротуаре, или велосипед на дороге. Кельвин также использовал гиростаты для разработки механических теорий упругости материи и эфира. [36] В современной механике сплошных сред существует множество таких моделей, основанных на идеях лорда Кельвина. Они представляют собой особый тип теорий Коссера (впервые предложенных Эженом Коссера и Франсуа Коссера ), которые можно использовать для описания искусственно созданных интеллектуальных материалов, а также других сложных сред. Одна из них, так называемая среда Кельвина, имеет те же уравнения, что и магнитные изоляторы вблизи состояния магнитного насыщения в приближении квазимагнитостатики. [37]
В наше время концепция гиростата используется при проектировании систем ориентации для орбитальных космических аппаратов и спутников. [38] Например, космическая станция «Мир» имела три пары установленных внутри маховиков, известных как гиродины или гироскопы управляющего момента . [39]
В физике существует несколько систем, динамические уравнения которых напоминают уравнения движения гиростата. [40] Примеры включают твердое тело с полостью, заполненной невязкой, несжимаемой, однородной жидкостью, [41] статическую равновесную конфигурацию напряженного упругого стержня в теории эластики , [42] поляризационную динамику светового импульса, распространяющегося через нелинейная среда, [43] система Лоренца в теории хаоса, [44] , и движение иона в ловушке пеннинг масс - спектрометре. [45]
МЭМС-гироскоп
Микроэлектромеханических систем (МЭМС) гироскопов является миниатюрной гироскоп найдены в электронных устройствах. Он основан на идее маятника Фуко и использует вибрирующий элемент. Этот вид гироскопа впервые был использован в военных целях, но с тех пор все чаще используется в коммерческих целях. [46]
HRG
Полусферического резонатора гироскопа (HRG), также называемый рюмка гироскоп [ противоречивы ] или грибов гироскоп, использует тонкого твердого тела полусферической оболочки, закрепленной толстым стеблем. Эта оболочка приводится в изгибный резонанс электростатическими силами, создаваемыми электродами, которые наносятся непосредственно на отдельные структуры из плавленого кварца, которые окружают оболочку. Гироскопический эффект достигается за счет инерционности изгибных стоячих волн. [ необходима цитата ]
VSG или CVG
Вибрационный гироскоп структуры (ВСГ), также называемый Кориолис вибрационного гироскопа (CVG), [47] использует резонатор , выполненный из различных металлических сплавов. Он занимает позицию между недорогим гироскопом MEMS с низкой точностью и более высокоточным и дорогим оптоволоконным гироскопом. Параметры точности увеличиваются за счет использования материалов с низким внутренним демпфированием, вакуумирования резонатора и цифровой электроники для уменьшения зависящего от температуры дрейфа и нестабильности управляющих сигналов. [48]
Высококачественные стеклянные резонаторы используются для точных датчиков, таких как HRG. [49]
DTG
Динамически настраиваемый гироскоп (DTG) представляет собой ротор, подвешенный на универсальном шарнире с шарнирами изгиба. [50] Жесткость пружины изгиба не зависит от скорости вращения. Однако динамическая инерция (из-за эффекта гироскопической реакции) подвеса обеспечивает отрицательную жесткость пружины, пропорциональную квадрату скорости вращения (Howe and Savet, 1964; Lawrence, 1998). Следовательно, при определенной скорости, называемой скоростью настройки, два момента компенсируют друг друга, освобождая ротор от крутящего момента, что является необходимым условием для идеального гироскопа.
Кольцевой лазерный гироскоп
Лазерный гироскоп основан на эффекте Саньяка вращению меры путем измерения сдвига интерференционной картины раскола пучка в две половинки, как две половинки перемещаются кольца в противоположных направлениях.
Когда Boeing 757-200 поступил на вооружение в 1983 году, он был оснащен первым подходящим кольцевым лазерным гироскопом. На разработку этого гироскопа ушло много лет, и экспериментальные модели претерпели множество изменений, прежде чем инженеры и менеджеры компаний Honeywell и Boeing сочли его готовым к производству . Это результат соревнований с механическими гироскопами, которые постоянно совершенствовались. Причина, по которой Honeywell из всех компаний выбрала разработку лазерного гироскопа, заключалась в том, что они были единственными, у кого не было успешной линейки механических гироскопов, поэтому они не могли конкурировать сами с собой. Первая проблема, которую им пришлось решить, заключалась в том, что при вращении лазерных гироскопов ниже определенного минимума невозможно было вообще обнаружить из-за проблемы, называемой «синхронизацией», когда два луча действуют как связанные генераторы и притягивают частоты друг друга к схождению. и, следовательно, нулевой выход. Решением было быстро встряхнуть гироскоп, чтобы он никогда не фиксировался. Парадоксально, но слишком регулярное колебательное движение приводило к накоплению коротких периодов блокировки, когда устройство находилось в состоянии покоя на концах своего встряхивающего движения. Это было исправлено применением к вибрации случайного белого шума . Материал блока также был изменен с кварца на новую стеклокерамику Cer-Vit производства Owens Corning из-за утечки гелия. [51]
Волоконно-оптический гироскоп
Волоконно - оптический гироскоп также использует интерференцию света для обнаружения механического вращения. Две половины разделенного луча движутся в противоположных направлениях в бухте оптоволоконного кабеля длиной до 5 км. Как и кольцевой лазерный гироскоп , в нем используется эффект Саньяка . [52]
Лондонский момент
Лондон момент гироскопа опирается на квантово-механическое явление, при котором вращающийся сверхпроводник генерирует магнитное поле , ось которого выстраивается именно с осью вращения гироскопического ротора. Магнитометр определяет ориентацию генерируемого поля, которое интерполируется для определения оси вращения. Гироскопы этого типа могут быть чрезвычайно точными и стабильными. Например, те, которые использовались в эксперименте Gravity Probe B, измеряли изменения ориентации оси вращения гироскопа с точностью до 0,5 миллисекунды дуги (1,4 × 10 -7 градусов, или около2,4 × 10 −9 радиан ) за период в один год. [53] Это эквивалентно угловому разделению шириной человеческого волоса при взгляде с расстояния 32 км (20 миль). [54]
Гироскоп GP-B состоит из почти идеальной сферической вращающейся массы из плавленого кварца , которая обеспечивает диэлектрическую опору для тонкого слоя ниобиевого сверхпроводящего материала. Чтобы устранить трение, характерное для обычных подшипников, узел ротора центрируется электрическим полем от шести электродов. После первоначального раскрутки струей гелия, которая доводит ротор до 4000 об / мин , полированный корпус гироскопа откачивается до сверхвысокого вакуума, чтобы еще больше уменьшить сопротивление ротору. При условии, что электроника подвески остается включенной, исключительная симметрия вращения , отсутствие трения и низкое сопротивление позволят угловому моменту ротора поддерживать его вращение в течение примерно 15000 лет. [55]
Чувствительный СКВИД постоянного тока, который может различать изменения величиной всего один квант, или около 2 × 10 -15 Вбайт, используется для наблюдения за гироскопом. Прецессии , или наклон, в ориентации ротора приводит к тому , Лондон момент магнитного поля , чтобы сместить относительно корпуса. Движущееся поле проходит через петлю сверхпроводящего датчика, прикрепленную к корпусу, вызывая небольшой электрический ток. Ток создает напряжение на шунтирующем сопротивлении, которое микропроцессором преобразуется в сферические координаты. Система предназначена для минимизации крутящего момента Лоренца на роторе. [56] [57]
Другие примеры
Вертолеты
Несущий винт вертолета действует как гироскоп. На его движение влияет принцип гироскопической прецессии, согласно которому сила, приложенная к вращающемуся объекту, будет иметь максимальную реакцию примерно на 90 градусов позже. Реакция может отличаться от 90 градусов, когда действуют другие более сильные силы. [58] Чтобы изменить направление, вертолеты должны регулировать угол тангажа и угол атаки. [59]
Гироскоп X
Прототип автомобиля, созданный Алексом Тремулисом и Томасом Саммерсом в 1967 году. Автомобиль использует гироскопическую прецессию для движения на двух колесах. Узел, состоящий из маховика, установленного в карданном корпусе под капотом транспортного средства, действовал как большой гироскоп. Маховик вращался гидравлическими насосами, создавая гироскопический эффект на транспортном средстве. Плунжер прецессии был ответственен за вращение гироскопа, чтобы изменить направление силы прецессии, чтобы противодействовать любым силам, вызывающим дисбаланс транспортного средства. Единственный в своем роде прототип сейчас находится в Lane Motor Museum в Нэшвилле, штат Теннесси. [60]
Бытовая электроника
Помимо использования в компасах, самолетах, компьютерных указывающих устройствах и т. Д., Гироскопы были внедрены в бытовую электронику. Первое использование гироскопа в бытовой электронике было популяризировано Стивом Джобсом в Apple iPhone .
Поскольку гироскоп позволяет рассчитывать ориентацию и вращение, дизайнеры внедрили их в современные технологии. Интеграция гироскопа позволила более точно распознавать движение в трехмерном пространстве, чем предыдущий одиночный акселерометр в ряде смартфонов. Гироскопы в бытовой электронике часто сочетаются с акселерометрами (датчиками ускорения) для более надежного определения направления и движения. Примеры таких приложений включают смартфоны, такие как Samsung Galaxy Note 4 , [61] HTC Titan , [62] Nexus 5 , iPhone 5s , [63] Nokia 808 PureView [64] и Sony Xperia , периферийные устройства для игровых консолей, такие как PlayStation 3. контроллер и пульт Wii Remote , а также наборы виртуальной реальности, такие как Oculus Rift . [65]
Nintendo интегрировала гироскоп в контроллер Wii Remote консоли Wii с помощью дополнительного оборудования под названием « Wii MotionPlus ». [66] Он также включен в контроллеры Joy-Con 3DS, Wii U GamePad и Nintendo Switch , которые обнаруживают движение при повороте и тряске.
Круизные лайнеры используют гироскопы для выравнивания чувствительных к движению устройств, таких как самовыравнивающиеся бильярдные столы. [67]
Гироскоп с маховиком с электрическим приводом, вставленный в велосипедное колесо, продается как альтернатива тренировочным колесам. [68] Некоторые функции телефонов Android, такие как PhotoSphere или 360 Camera, а также использование гаджета VR не работают без датчика гироскопа в телефоне. [69]
Смотрите также
- Аэротрим
- Акселерометр
- Гироскоп против качения
- Индикатор отношения
- Балансировочная машина
- Противодействие
- Углы Эйлера
- Эрик Лэйтуэйт
- Gyrocar
- Гироскоп монорельс
- Гироскопический тренажер
- Инерциальная единица измерения
- Магнитометр
- Молекулярный гироскоп
- Колесо реакции
- Нарезы
- Динамика жесткого тела
- Индикатор поворота и крена
- Координатор поворота
- Стабилизатор
Заметки
- ^ "Гироскоп" . Оксфордские словари . Архивировано 5 мая 2015 года . Дата обращения 4 мая 2015 .
- ↑ « Гироскоп, заархивированный 30 апреля 2008 года в Wayback Machine » Шандора Кабая, Вольфрам Демонстрационный проект .
- ^ Тао В., Лю Т., Чжэн Р., Фэн Х. Анализ походки с использованием носимых датчиков. Датчики (Базель, Швейцария). 2012; 12 (2): 2255-2283. DOI : 10.3390 / s120202255 .
- ^ «20 фактов о туннелях, которых вы не знали» . Откройте для себя . 29 апреля 2009 г. Архивировано 15 июня 2009 г.
- ^ Диапазон, Шеннон К'доа; Маллинз, Дженнифер. «Краткая история гироскопов» . Архивировано из оригинала 10 июля 2015 года.
- ↑ Johann GF Bohnenberger (1817) "Beschreibung einer Maschine zur Erläuterung der Gesetze der Umdrehung der Erde um ihre Ax, und der Veränderung der Lage der letzteren" (Описание машины для объяснения законов вращения Земли вокруг своей оси , и об изменении ориентации последнего), Tübinger Blätter für Naturwissenschaften und Arzneikunde. Архивировано 19 июля 2011 г. в Wayback Machine , т. 3, страницы 72–83.
- ↑ Французский математик Пуассон упоминает машину Боненбергера еще в 1813 году: Симеон-Дени Пуассон (1813) «Mémoire sur un cas specific du mouvement de rotation des corps pesans» [Воспоминания об особом случае вращательного движения массивных тел], Journal de l'École Polytechnique , vol. 9, страницы 247–262. Доступно в Интернете по адресу: Ion.org. Архивировано 19 июля 2011 г. на Wayback Machine.
- ^ Вагнер, Йорг Ф .; Триеренберг, Андор (2014), Штейн, Эрвин (редактор), «Машина Боненбергера» , История теоретической, материальной и вычислительной механики - математика встречается с механикой и инженерией , Лекционные заметки по прикладной математике и механике, Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 81–100, DOI : 10.1007 / 978-3-642-39905-3_6 , ISBN 978-3-642-39905-3, получено 20 февраля 2021 г.
- ^ Фотография инструмента Bohnenberger доступен он-лайн здесь: Ion.org архивации 28 сентября 2007 в Wayback Machine ИОНОВ музея: Машина Bohnenberger.
- ↑ Уолтер Р. Джонсон (январь 1832 г.). «Описание устройства, называемого ротаскопом, для демонстрации нескольких явлений и иллюстрации определенных законов вращательного движения». Архивировано 19 августа 2016 года в Wayback Machine , Американский журнал науки и искусства , 1-я серия, т. 21, нет. 2, страницы 265–280.
- ^ Были использованы чертежи гироскоп Вальтера Р. Джонсона ( «rotascope») для иллюстрации явления в следующей лекции: ES Снелл (1856 г.) «О планетарных возмущений» архивации 19 августа 2016 на машины Wayback Совета регентов, Десятый годовой отчет Попечительский совет Смитсоновского института .... (Вашингтон, округ Колумбия: Корнелиус Венделл, 1856 г.), страницы 175–190.
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинального 28 сентября 2007 года . Проверено 24 мая 2007 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ Л. Фуко (1852) "Sur les phénomènes d'orientation des corps tournants entraînés par un ax fixe à la surface de la terre - Nouveaux signes sensibles du mouvement diurne" (О явлениях ориентации вращающихся тел, переносимых ось, прикрепленная к поверхности земли - Новые заметные признаки ежедневного движения), Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences (Париж) , vol. 35, страницы 424–427. Доступно в Интернете (на французском языке): Gallica.bnf.fr. Архивировано 16 июля 2012 г. на Wayback Machine.
- ↑ Примерно в 1852 году Фридрих Фессель, немецкий механик и бывший учитель средней школы, независимо разработал гироскоп. См.: (1) Юлиус Плюкер (сентябрь 1853 г.) "Uber die Fessel'sche Rotationsmachine", Annalen der Physik , vol. 166, нет. 9, страницы 174–177; (2) Юлиус Плюккер (октябрь 1853 г.) "Noch ein wort über die Fessel'sche Rotationsmachine", Annalen der Physik , vol. 166, нет. 10, страницы 348–351; (3) Чарльз Уитстон (1864) «О гироскопе Фесселя». Архивировано 19 августа 2016 года в Wayback Machine , Proceedings of the Royal Society of London , vol. 7, страницы 43–48.
- ^ Л. Фуко (1852) Comptes rendus ... , т. 35, стр. 427.
- ^ Герман Аншютц-Кемпфе и Фридрих фон Ширах, "Kreiselapparat" (Гироскоп) Deutsches Reichspatent No. 182855 (подано: 27 марта 1904 г .; выдано: 2 апреля 1907 г.).
- ^ Маккензи, Дональд. Изобретая точность: историческая социология наведения ядерной ракеты . Кембридж: MIT Press, 1990. стр. 31–40. ISBN 0-262-13258-3
- ^ Анон. «TEDCO Toys - Крутая история компании, отличные научные наборы» . Сайт компании TEDCO Toys . O'Reilly Media Inc. Архивировано из оригинала 9 марта 2009 года . Проверено 23 декабря 2010 года .
- ^ Маккензи, Дональд. Изобретая точность: историческая социология наведения ядерной ракеты . Кембридж: MIT Press, 1990. стр. 40-42. ISBN 0-262-13258-3
- ↑ The Little Top that Aims a Gun. Архивировано 10 июля 2011 года в Wayback Machine Голдом Сандерсом, Popular Science , июль 1945 года.
- ^ Журналы, Hearst (1 марта 1954 г.). «Популярная механика» . Журналы Hearst. Архивировано 2 февраля 2017 года.
- Перейти ↑ Feynman, Gottlieb & Leighton 2013 , pp. 148-149.
- ^ «iPad - Сравните модели» . Apple . Архивировано 24 октября 2012 года.
- ^ «Разборка гироскопа iPhone 4» . 24 июня 2010. Архивировано из оригинала 24 ноября 2011 года . Проверено 11 ноября 2011 года .
- ^ Келон, Лев (9 сентября 2014 г.). «Умные часы: характеристики и обзоры ведущих моделей» . Технология. BBC News . Архивировано 28 августа 2015 года.
- ^ «Лучшие телефоны Android с гироскопом и ускорителем» . AptGadget.com . 24 июня 2018 . Проверено 9 декабря 2020 .
- ^ «Базовые датчики в iOS» . Архивировано из оригинала 23 июля 2015 года . Проверено 23 июля 2015 года .
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 23 июля 2015 года . Проверено 23 июля 2015 года .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ Hibbeler, RC (2016). Инженерная механика: динамика четырнадцатое издание . Хобокен, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл . С. 627–629.
- ^ Браун, Гарретт. «Возвращение джедая», американский оператор , июнь 1983 года.
- ^ Империя грез: История трилогии " Звездных войн", DVD документальный бокс-сет трилогии " Звездные войны", [2004]
- ^ Фейнман, Gottlieb и Лейтон 2013 , стр. 115-135.
- Перейти ↑ Feynman, Gottlieb & Leighton 2013 , pp. 131-135.
- ^ Уильям Томсон (1875). Proc. Лондонская математика. Soc. , т. 6, страницы 190–194.
- ↑ Эндрю Грей (1979). Трактат о гиростатике и вращательном движении: теория и приложения (Довер, Нью-Йорк)
- ^ Роберт Каргон, Питер Акинстейн, барон Уильям Томсон Кельвин: «Кельвин Балтимор Лекция и современный теоретическая физика: историко-философские перспективы» МИТ Пресс , 1987, ISBN 978-0-262-11117-1
- ^ Е. Грекова, П. Жилин (2001). Журнал эластичности , Springer, vol. 64, страницы 29–70
- ^ Питер С. Хьюз (2004). Динамика отношения космического корабляISBN 0-486-43925-9
- ^ DM Harland (1997) Космическая станция MIR (Wiley); Д.М. Харланд (2005) История космической станции МИР (Спрингер).
- Перейти ↑ C. Tong (2009). Американский журнал физики об. 77, страницы 526–537
- ↑ Н. Н. Моисеев, В. В. Румянцев (1968). Динамическая устойчивость тел, содержащих жидкость (Спрингер, Нью-Йорк)
- ^ Джозеф Лармор (1884). Proc. Лондонская математика. Soc. т. 15, страницы 170–184
- ^ MV Тратник и JE Sipe (1987). Physical Review A vol. 35, страницы 2965–2975
- ↑ А.Б. Глуховский (1982). Советская физика. Докл. Т. 27, страницы 823–825
- ^ С. Елисеев и др. (2011). Physical Review Letters vol. 107, бумага 152501
- ^ Пассаро, Витторио Миннесота; Кучковилло, Антонелло; Вайани, Лоренцо; Де Карло, Мартино; Кампанелла, Карло Эдоардо (7 октября 2017 г.). "Технология и применение гироскопов: обзор в промышленной перспективе" . Датчики (Базель, Швейцария) . 17 (10). DOI : 10.3390 / s17102284 . ISSN 1424-8220 . PMC 5677445 . PMID 28991175 .
- ^ Х. Штернберг; К. Швальм (2007). «Процесс аттестации гироскопов MEMS для использования в навигационных системах» (PDF) . Международное общество фотограмметрии и дистанционного зондирования . Архивировано из оригинала (PDF) 2 октября 2011 года.
- ^ Ash, ME; Тренер, резюме; Эллиотт, РД; Боренштейн, JT; Kourepenis, AS; Уорд, Пенсильвания; Вайнберг, М.С. (14–15 сентября 1999 г.). «Разработка микромеханического инерционного датчика в лаборатории Дрейпера с последними результатами испытаний» . Труды симпозиума по гироскопической технологии . Архивировано из оригинального 23 августа 2012 года.
- ^ Линч, DD: разработка HRG в Delco, Litton и Northrop Grumman. В кн .: Материалы юбилейного семинара по твердотельной гироскопии, 19–21 мая 2008 г. Ялта, Украина. Киев-Харьков. АТС Украины, ISBN 978-976-0-25248-5 (2009)
- ^ Дэвид Мэй (1999). Мастен, Майкл К; Стокум, Ларри А. (ред.). «Моделирование динамически настраиваемого гироскопа в поддержку конструкции петли захвата с высокой пропускной способностью» . Proc. ШПИОН . Захват, отслеживание и наведение XIII. 3692 : 101–111. DOI : 10.1117 / 12.352852 . S2CID 121290096 .[ постоянная мертвая ссылка ]
- ↑ Дональд Маккензи, Знающие машины: очерки технических изменений , MIT Press, 1996, Глава 4: От светоносного эфира до Boeing 757
- ↑ Эрве Лефевр, Волоконно-оптический гироскоп , 1993, Библиотека оптоэлектроники Artech House, 1993, ISBN 0-89006-537-3
- ↑ Einstein.stanford.edu. Архивировано 14 мая 2011 года в Wayback Machine . «Прибор GP-B предназначен для измерения изменений ориентации оси вращения гироскопа с точностью до 0,5 миллисекунд (1,4х10-7 градусов) в течение одного года»
- ^ "Gravity Probe B - Необычные технологии" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 27 мая 2010 года . Проверено 18 января 2011 года .
- ^ "Gravity Probe B - Необычные технологии" . Einstein.stanford.edu . Архивировано из оригинального 14 мая 2011 года . Проверено 5 ноября 2017 года .
- ^ Кобаяси, Такеши; Хаякава, Хисао; Тонучи, Масаёши (8 декабря 2003 г.). Вихревая электроника и СКВИДы . С. 44–45. ISBN 9783540402312. Архивировано 4 сентября 2015 года.
- ^ «Электростатическая система подвески гироскопа постоянного тока для эксперимента Gravity Probe B» . ResearchGate . Архивировано 5 июля 2015 года.
- ^ «Содержание курсов Учебного центра - FAA - FAASTeam - FAASafety.gov» . www.faasafety.gov . Проверено 23 апреля 2021 года .
- ^ "Гироскопическая прецессия |" . Проверено 23 апреля 2021 года .
- ^ Музей, переулок Мотор. «Гиро-Х-1967» . Переулок автомобильного музея . Проверено 23 апреля 2021 года .
- ^ «Samsung Galaxy и Gear - официальный сайт Samsung Galaxy» . Официальный сайт Samsung Galaxy . Архивировано 16 декабря 2014 года.
- ^ «Технические характеристики и функции HTC Titan - Techstic» . 18 октября 2011 года Архивировано из оригинала 3 октября 2012 года . Проверено 6 мая 2012 года .
- ^ «Nexus 5 против iPhone 5s: лицом к лицу - SiliconANGLE» . Siliconangle.com . 1 ноября 2013 года Архивировано из оригинального 13 декабря 2013 . Проверено 5 ноября 2017 года .
- ^ «Nokia 808 PureView - Полные технические характеристики телефона» . Gsmarena.com . Архивировано 20 марта 2012 года.
- ^ «Блог - Создание сенсора для VR с низкой задержкой» . Oculus.com . Архивировано из оригинала 8 марта 2015 года . Проверено 5 ноября 2017 года .
- ↑ Фрэнк Кэрон (август 2008 г.). О гироскопах и играх: технология, лежащая в основе Wii MotionPlus Компания также использовала гироскопы вконтроллерахNintendo Switch Joy-Con . Архивировано 15 апреля 2012 года в Wayback Machine , ars technica.
- ^ Сэндлер, Кори (2005). Econoguide Cruises 2006: Путешествие по Карибскому бассейну, Гавайям, Новой Англии, Аляске и Европе (4-е, иллюстрированное издание). Globe Pequot Press. п. 1. ISBN 978-0-7627-3871-7.
- ^ Адамс, Пол. «Внутренний гироскоп - будущее тренировочных колес» . Популярная наука . Архивировано 27 июля 2016 года . Проверено 18 октября 2017 года .
- ^ Март 2020, Кевин Карботт 18. «Обзор гарнитуры HTC Vive Cosmos VR: надежное обновление» . Оборудование Тома . Дата обращения 2 апреля 2020 .
Рекомендации
- Фейнман, Ричард; Готтлиб, Майкл; Лейтон, Ральф (2013). Советы Фейнмана по физике, приложение для решения проблем к лекциям Фейнмана по физике . Основные книги.
дальнейшее чтение
- Феликс Кляйн и Арнольд Зоммерфельд , « Über die Theorie des Kreisels » (Тр., О теории гироскопа). Лейпциг, Берлин, Б. Г. Тойбнер, 1898–1914. 4 т. Илл. 25 см.
- Один, М. Волчки: курс по интегрируемым системам . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета, 1996.
- Крэбтри, Х. "Элементарное рассмотрение теории волчка и гироскопического движения". Longman, Green and C), 1909. Перепечатано Мичиганской исторической репринтной серией.
- Материалы юбилейного семинара по твердотельной гироскопии, 19–21 мая 2008 г. Ялта, Украина. Киев-Харьков. АТС Украины, ISBN 978-976-0-25248-5 (2009)
- Э. Лейманис (1965). Общая задача о движении связанных твердых тел вокруг неподвижной точки . (Спрингер, Нью-Йорк).
- Перри Дж. «Волчки». Лондонское общество содействия распространению христианских знаний, 1870 г. Перепечатано электронной книгой Project Gutemberg, 2010 г.
- Уолтер Ригли, Уолтер М. Холлистер и Уильям Дж. Денхард (1969). Гироскопическая теория, конструкция и приборы. (MIT Press, Кембридж, Массачусетс).
- Проватидис, CG (2012). Возвращаясь к волчку, Международный журнал материалов и машиностроения , Vol. 1, No. 4, pp. 71–88, в открытом доступе на Ijm-me.org (ISSN Online: 2164-280X, ISSN Print: 2162-0695).
- Купер, Дональд и Университет Западной Австралии. Отдел машиностроения и материаловедения, 1996 г., Исследование применения гироскопического крутящего момента для ускорения и замедления вращающихся систем.
Внешние ссылки
- Рождественские лекции Королевского института 1974–75, профессор Эрик Лэйтуэйт
- Одноколесный робот-гиростат Ольги Капустиной и Юрия Мартыненко Демонстрационный проект Вольфрама
- Апостолюк В. Теория и конструкция микромеханических вибрационных гироскопов.