자이로 컴퍼스

작동 원리

자이로 스코프의 한 형태는 회전축의 방향이 보편적 인 회전 자유를 갖도록 장착 된 회전 휠입니다. 스핀은 휠의 재료의 질량 또는 관성 특성을 연속적으로 사용할 수있게하여 적당한 크기의 휠에서 비교적 큰 자이로 스코프 운동량 또는 관성을 발생시킵니다. 실제적인 자이로스코프의 중요한 재산은 그것의 각운동량-회전급강하 축선에 관하여 그것의 회전급강하 그리고 그것의 관성의 제품입니다. 이 양은 방향과 크기를 모두 가지고 있기 때문에 벡터입니다. 각운동량 벡터는 회전의 회전 감각에서 오른손의 손가락을 컬링함으로써 편리하게 표현될 수 있으며,손의 확장된 엄지는 각운동량 벡터의 방향을 가리킨다. 각운동량은 실제 자이로 컴퍼스에서 스핀 축과 거의 평행합니다.

같은 방식으로,힘의 순간(토크 또는 선회 효과)이 손의 손가락이 힘이 생성하려고하는 회전의 의미에서 말릴 때 오른손의 확장 된 엄지 손가락을 따라 향하게됩니다. 자이로스코프의 기본 법칙은 다음과 같습니다:자이로스코프에 토크를 가하면 각운동량을 토크와 맞추도록 회전(또는 선행)합니다. 그만큼 세차 운동 관성 공간,즉”고정 된 별”에 대해 회전하지 않는 참조 공간에 관한 것입니다.”지구는 매일 회전하기 때문에 관성 공간의 일부가 아닙니다. 세차운동의 크기는 토크의 크기에 직접적으로 비례하고 각운동량의 크기에 반비례한다. 토크가 적용되지 않으면 스핀 축은 관성 공간에 비해 움직이지 않습니다; 별을 겨냥한다면 그것은 별을 겨냥한 채로 남아 있으며,결과적으로 축의 한쪽 끝은 지구 관찰자에게 나타나고,하루의 과정에서 동쪽에서 상승하고 서쪽에서 설정됩니다. 적용된 토크가 수직 축에 대해 자이로 스코프를 회전하려고 시도 할 때 스핀 축은 각운동량을 토크와 정렬하려고 시도 할 때 상승 또는 딥됩니다. 마찬가지로,수평 축에 대해 적용된 토크는 스핀 축이 수직 축에 대해 선행되도록합니다.

자이로 컴퍼스는 회전축에 직각으로 진자를 제공하는 질량 불균형이있는 프레임을 갖는 자이로 스코프입니다. 정상 작동에서 스핀 축은 거의 수평이며 북쪽을 향하고 진자는 아래쪽을 향합니다. 자이로 컴퍼스는 스핀 축 수평 및 북쪽 동쪽 몇도를 가리키는 시작 고려하십시오. 그런 다음 지구의 회전은 지구 관찰자가 볼 수 있듯이 스핀 축이 수평선 위로 상승하도록합니다(보다 정확하게는 수평선이 스핀 축 아래로 떨어지며 처음에는 관성 공간에서 움직이지 않습니다). 이 동작은 진자에 대한 중력의 영향으로 인해 서쪽으로 향하는 수평 토크를 생성합니다. 자이로 스코프의 기본 법칙에 순종하는 스핀 축은 자오선에 도달 할 때까지 지구의 회전으로 인해 계속 상승하면서 자오선을 향한 수직에 대해 전진합니다. 이 시점에서 매달린 토크는 최대이며 스핀 축은 자오선을 통해 계속 전진합니다. 회전축이 자오선 지구의 자전의 서쪽에 있을 때 회전축이 놓는 원인이 되어,따라서 매달린 토크를 감소시키. 시작 방향이 북쪽의 동쪽이었다으로 북쪽의 같은 거리에서,스핀 축은 다시 수평하지만,때문에 지구의 회전이 설정 계속. 이것은 회전급강하 축선이 수평선의 밑에 담그는 원인이 되고 회전급강하 축선이 자오선으로 다시 전진하는 원인이 되는 동쪽으로 매달리는 토크를 일으키고 결국 자오선 지나서 그리고 이 전체적인 과정이 반복되는 그것의 시작 방향 등을 맞댄 전진합니다. 따라서 스핀 축은 자오선과 수평에 대한 타원을 추적합니다. 타원의 편평함 및 진동의 기간은 진자의 힘에 달려 있습니다.

자이로 컴퍼스가 북쪽을 향하기 위해서는 기기가 자오선에 정착하여 계속 통과하지 않도록 진동을 감쇠해야합니다. 진동자를 감쇠하는 것은 몸의 각측정속도를 반대해서 그것의 에너지 상태를 바꾸는 포함합니다. 감쇠를 위한 2 개의 원리 방법은 사용되었습니다. 스페리를 제외한 모든 자이로 컴퍼스에 사용되는 첫 번째는 슐러에 의해 개발되었습니다. 그것은 자이로 스코프 요소의 기울기에 반응하는 점성 유체의 제한된 흐름으로 인해 발생하는 무시 무시한 토크를 적용하는 것으로 구성됩니다. 점도와 수축을 통한 흐름 방향이 결합되어 토크가 감쇠에 적합한 단계에 적용됩니다. 회전축이 자오선의 동쪽일 때 서쪽을 가리키고 회전축이 자오선의 서쪽일 때 동쪽을 가리킵니다. 매달린 및 댐핑 토크의 결합 된 동작 자오선을 향해 나선형 모션 감쇠 정권의 앞서 언급 한 타원형 움직임을 변경 합니다. 점성 마찰은 감쇠를 초래하기 위하여 철회된 에너지를 흡수합니다.

두 번째 감쇠 방법은 스페리 자이로 컴퍼스에 사용됩니다. 스페리 나침반은 동력 구동 후속 시스템과 와이어 서스펜션에 의해 지원됩니다,팬텀 링으로 알려진,이는 자동 제어 장치의 유형입니다. 감쇠는 팬텀 링 및 후속 모터와의 상호 작용이 수직 축을 따라 토크를 생성하는 방식으로 매달린 토크를 적용하는 것을 포함합니다. 이것은 자이로 스코프 요소의 기울기를 줄이기 위해 시도합니다. 수평면의 기울기와 움직임이 자이로 컴퍼스에서 함께 결합되기 때문에,이 방법은 또한 자오선을 향한 스핀 축을 적시는 역할을합니다. 감쇠에 대 한 에너지는 팬텀 링을 작동 하는 모터에 의해 제공 됩니다. 이 시스템은 무시 무시한 작용을하며 시스템에 에너지를 추가하여 감쇠를 얻습니다.

정상 상태에서 자이로 컴퍼스는 북반구의 스핀 축의 북쪽에 약간의 상향 기울기가 있고 남반구에서는 하향 기울기가 있습니다. 이것은 자오선이 지구의 자전 때문에 저 축선에 관하여 자전하고 있는 동일한 비율로 수직 축에 관하여 관성 공간에 관련된 자이로 컴퍼스를 선행할 것을 요구된 토크를 일으킵니다. 이 비율은 적도에서 0 이고 극에서 전체 지구 속도로 증가합니다. 이 평형 기울기 때문에 스페리 자이로 컴퍼스에서 사용되는 댐핑 방법은 스핀 축이 북반구의 자오선의 약간 동쪽에,남부의 서쪽에 정착하게합니다. 이것은 표제 표시에서 즉시 보상되는 작은 알려진 각이다.

매달린 토크는 단순히 선회축의 밑에 무게 중심을 가진 단위를 설치해서 얻어집니다. 감쇠는 관에 있는 점성 액체의 제한된 교류에 의해 얻어진다. 갈색 나침반은 펄스 오일 컬럼에 의해 지원됩니다. 매달린 토크는 두 탱크 사이의 오일 흐름에 의해 얻어집니다. 자이로컴퍼스 바퀴의 회전급강하에 의해 생성된 기압은 자연적으로 방치,또는 정상 무겁기 때문에,그것에게 진도를 주기 위하여 기름을 오르막 강제합니다. 그것은 관에 있는 점성 액체의 제한된 교류에 의해 감쇠됩니다. 스페리 나침반은 전선에서 비틀림(비틀림)을 제거하기 위해 전원 구동 팬텀 링 와이어 서스펜션에 의해 지원됩니다. 팬텀 링을 둘러싼 탄도 라는 프레임입니다. 매달린 토크는 2 개의 탱크(수은 탄도)사이 수은의 교류에 의해 얻어집니다. 이 동작은 무시 무시하기 때문에 자이로 스코프 각운동량의 평형 방향은 남쪽입니다. 잠재적으로 불안정한 두 가지 구성 요소의 이러한 조합은 안정적인 시스템을 생성합니다. 휠 지지 짐벌에서 팬텀 링의 변위에 비례하는 신호를 수신하는 후속 모터에 의해 감쇠됩니다.