Гиродин: различия между версиями
| [непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
см. гироскоп и соответствующие рефы. |
да, стилевые правки, исправление, уточнение |
||
| Строка 6: | Строка 6: | ||
Действие этого устройства основано на [[закон сохранения момента импульса|законе сохранения момента импульса]]. Например, когда двигатель-маховик раскручивается в одну сторону, то КА, соответственно, начинает вращаться в другую сторону. Если под влиянием внешних факторов КА начал разворачиваться в определённом направлении, достаточно увеличить скорость вращения маховика в ту же сторону, чтобы он скомпенсировал момент («принял вращение на себя») и нежелательный поворот КА прекратится. |
Действие этого устройства основано на [[закон сохранения момента импульса|законе сохранения момента импульса]]. Например, когда двигатель-маховик раскручивается в одну сторону, то КА, соответственно, начинает вращаться в другую сторону. Если под влиянием внешних факторов КА начал разворачиваться в определённом направлении, достаточно увеличить скорость вращения маховика в ту же сторону, чтобы он скомпенсировал момент («принял вращение на себя») и нежелательный поворот КА прекратится. |
||
| ⚫ | |||
Для стабилизации аппарата достаточно [[Трёхмерное пространство|трёх]] гиродинов с взаимно перпендикулярными осями. Но обычно их ставят больше: как и всякое изделие, имеющее подвижные детали, гиродины [[Гарантийный срок|могут ломаться]]. Тогда их приходится ремонтировать или заменять. |
|||
== Конструкция == |
== Конструкция == |
||
| Строка 18: | Строка 18: | ||
Если речь идёт о применении гиродинов в беспилотном аппарате, управление которого осуществляется дистанционно, то приоритетной становится ''высокоточная ориентация'' корабля, для обеспечения устойчивой [[Дальняя космическая связь|дальней космической связи]], осуществляемой с помощью [[Направленность|узконаправленных]] [[Спутниковая антенна|параболических антенн]]. |
Если речь идёт о применении гиродинов в беспилотном аппарате, управление которого осуществляется дистанционно, то приоритетной становится ''высокоточная ориентация'' корабля, для обеспечения устойчивой [[Дальняя космическая связь|дальней космической связи]], осуществляемой с помощью [[Направленность|узконаправленных]] [[Спутниковая антенна|параболических антенн]]. |
||
Для стабилизации аппарата достаточно [[Трёхмерное пространство|трёх]] гиродинов с взаимно перпендикулярными осями. Но в ответственных транспортных средствах их ставят больше для лучшей отказоустойчивости. Как и всякие изделия, имеющие высоконагруженные и высокоскоростные трущиеся подвижные детали, маховики и гиродины с механическим подшипником в роторе имеют ограниченный ресурс и ломаются. Так в [[2004]] году для ремонта гиродинов, расположенных «за бортом» МКС, её экипажу пришлось совершить несколько [[выход в открытый космос|выходов в открытый космос]]. Замену отработавших свой ресурс и вышедших из строя гиродинов выполняли [[астронавт]]ы НАСА, когда посещали на орбите [[Хаббл (телескоп)|телескоп «Хаббл»]]. |
|||
| ⚫ | |||
Замену отработавших свой ресурс и вышедших из строя гиродинов выполняли [[астронавт]]ы НАСА, когда посещали на орбите [[Хаббл (телескоп)|телескоп «Хаббл»]]. |
|||
| ⚫ | Как двигатели-маховики, так и гиродины имеют ограничение по созданию механического момента. Крупные двигатели-маховики нельзя разгонять быстрее нескольких сотен или максимум тысяч [[оборотов в минуту]] из-за ограничений в подшипниках, которые также должны выдерживать инерционные нагрузки массивного маховика. Если внешние возмущения постоянно закручивают аппарат в одну и ту же сторону, то со временем маховик выходит на предельные обороты и его приходится «разгружать», включая [[Двигатель ориентации|двигатели ориентации]] и уменьшая обороты маховика. |
||
Гиродины используют поворот оси маховиков для создания гироскопического момента. После поворота рамок гироскопа более чем на 90 градусов, гироскопический момент меняет знак на противоположный. Поэтому, во избежание значительного уменьшения гироскопического момента, в случае гиродина также приходится включать двигатели ориентации, «разгружая» кинематику гироскопа. Создание безразгрузочных гиродинов не представляется возможным из-за закона сохранения момента импульса, который в частности может изменять обороты роторов гиродина. Последнее зачастую не учитывается в [[Парафизика|парафизикеских]] изобретениях<ref name="gyro_sciteclibrary">http://www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/stat/st6354.pdf Тарасов Алексей Александрович, Проблема насыщения по кинетическому моменту типовых гиродинов и её решение. 27 декабря 2014 г.</ref> угловых [[инерциоид]]ов из-за использования упрощённых [[Прецессия|прецессионных]] моделей гироскопов. |
|||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
| ⚫ | |||
== См. также == |
== См. также == |
||
| Строка 36: | Строка 34: | ||
* ''Афанасьев Игорь, Воронцов Дмитрий.'' [http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6330/ Анатомия спутника] // [[Вокруг света]], №10 (2817), октябрь 2008 |
* ''Афанасьев Игорь, Воронцов Дмитрий.'' [http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6330/ Анатомия спутника] // [[Вокруг света]], №10 (2817), октябрь 2008 |
||
* ''Акашев Д.И., Якимовский Д.О., Яковец О.Б.''[http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2013/C22/015.pdf Силовые гироскопические комплексы для малых космических аппаратов] // ФГУП «НИИ командных приборов» |
* ''Акашев Д.И., Якимовский Д.О., Яковец О.Б.''[http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2013/C22/015.pdf Силовые гироскопические комплексы для малых космических аппаратов] // ФГУП «НИИ командных приборов» |
||
<!-- * ''Сорокин А. В.'' [http://www.npsekk.spb.ru/publications/pub01/pub01-32.htm Силовые гироскопические комплексы для прецизионных высокодинамичных систем ориентации космических аппаратов] /битая ссылка, |
<!-- * ''Сорокин А. В.'' [http://www.npsekk.spb.ru/publications/pub01/pub01-32.htm Силовые гироскопические комплексы для прецизионных высокодинамичных систем ориентации космических аппаратов] /битая ссылка, https://web.archive.org/web/20041226055353/http://www.npsekk.spb.ru/publications/pub01/pub01-32.htm --> |
||
== Примечания == |
== Примечания == |
||
| Строка 42: | Строка 40: | ||
[[Категория:Гироскопы]] |
[[Категория:Гироскопы]] |
||
[[Категория: |
[[Категория:Динамика]] |
||
Версия от 21:54, 12 апреля 2018
Гиродин — механизм, вращающееся инерциальное устройство, применяемое для высокоточной стабилизации и ориентации[1], как правило, космических аппаратов (КА), обеспечивающее правильную ориентацию их в полёте и предотвращающее беспорядочное вращение. Гиродин — это двухстепенный управляющий силовой гироскоп, выступающий в роли гиростабилизатора; на КА он заменил более простые системы на базе двигателя-маховика[2].
Принцип работы гиродина заключается в создании гироскопического момента[3], действующего через опоры гироскопа. Действие этого устройства основано на законе сохранения момента импульса. Например, когда двигатель-маховик раскручивается в одну сторону, то КА, соответственно, начинает вращаться в другую сторону. Если под влиянием внешних факторов КА начал разворачиваться в определённом направлении, достаточно увеличить скорость вращения маховика в ту же сторону, чтобы он скомпенсировал момент («принял вращение на себя») и нежелательный поворот КА прекратится.
Двухстепенной гиростабилизатор, применяемый в космической промышленности США, носит название CMG от англ. control momentum gyroscope (буквально: гироскоп с управляющим моментом).
Конструкция
 | Этот раздел статьи ещё не написан. |
- Размеры гиродинов
Чтобы гиродины были эффективны, они должны обладать большим моментом инерции, что предполагает значительную массу и размеры. Для крупных спутников силовые гироскопы могут быть очень велики. Например, три силовых гироскопа американской орбитальной станции «Скайлэб» весили по 110 кг каждый и вращались с частотой около 9000 об/мин. На Международной космической станции (МКС) гиродины — это устройства с размерами более метра по осям измерений и массой около 300 кг. Несмотря на значительную массу, использовать их всё же выгоднее, чем постоянно снабжать станцию топливом.
Практические аспекты использования
Если речь идёт о применении гиродинов в беспилотном аппарате, управление которого осуществляется дистанционно, то приоритетной становится высокоточная ориентация корабля, для обеспечения устойчивой дальней космической связи, осуществляемой с помощью узконаправленных параболических антенн.
Для стабилизации аппарата достаточно трёх гиродинов с взаимно перпендикулярными осями. Но в ответственных транспортных средствах их ставят больше для лучшей отказоустойчивости. Как и всякие изделия, имеющие высоконагруженные и высокоскоростные трущиеся подвижные детали, маховики и гиродины с механическим подшипником в роторе имеют ограниченный ресурс и ломаются. Так в 2004 году для ремонта гиродинов, расположенных «за бортом» МКС, её экипажу пришлось совершить несколько выходов в открытый космос. Замену отработавших свой ресурс и вышедших из строя гиродинов выполняли астронавты НАСА, когда посещали на орбите телескоп «Хаббл».
Разгрузка гиродинов
Как двигатели-маховики, так и гиродины имеют ограничение по созданию механического момента. Крупные двигатели-маховики нельзя разгонять быстрее нескольких сотен или максимум тысяч оборотов в минуту из-за ограничений в подшипниках, которые также должны выдерживать инерционные нагрузки массивного маховика. Если внешние возмущения постоянно закручивают аппарат в одну и ту же сторону, то со временем маховик выходит на предельные обороты и его приходится «разгружать», включая двигатели ориентации и уменьшая обороты маховика.
Гиродины используют поворот оси маховиков для создания гироскопического момента. После поворота рамок гироскопа более чем на 90 градусов, гироскопический момент меняет знак на противоположный. Поэтому, во избежание значительного уменьшения гироскопического момента, в случае гиродина также приходится включать двигатели ориентации, «разгружая» кинематику гироскопа. Создание безразгрузочных гиродинов не представляется возможным из-за закона сохранения момента импульса, который в частности может изменять обороты роторов гиродина. Последнее зачастую не учитывается в парафизикеских изобретениях[4] угловых инерциоидов из-за использования упрощённых прецессионных моделей гироскопов.
См. также
Ссылки
- Афанасьев Игорь, Воронцов Дмитрий. Анатомия спутника // Вокруг света, №10 (2817), октябрь 2008
- Акашев Д.И., Якимовский Д.О., Яковец О.Б.Силовые гироскопические комплексы для малых космических аппаратов // ФГУП «НИИ командных приборов»
Примечания
- ↑ С помощью гиродинов можно не только стабилизировать КА, но и менять его ориентацию, причем иногда даже точнее, чем с помощью ракетных двигателей.
- ↑ Электромеханические устройства космических аппаратов и ракет-носителей
- ↑ Demonstrating GYRO effect - high RPM objects (видео на YouTube)
- ↑ http://www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/stat/st6354.pdf Тарасов Алексей Александрович, Проблема насыщения по кинетическому моменту типовых гиродинов и её решение. 27 декабря 2014 г.