Описание установки и задания к работе 22 Описание установки
В данной работе для изучения свойств гироскопа используется пилотажно-навигационный гирополукомпас ГПК-52. Основным прибором системы ГПК-52 является трехстепенной астатический гироскоп.
В систему гирополукомпаса ГПК-52 (рис.22.3) входят собственно гирополукомпас-датчик ГПК-2 1, пульт управления 6, с которого осуществляется управление отдельными элементами датчика и включение всей системы в целом.
Гирополукомпас-датчик в данной установке крепится на столе-подставке 7, поверхность которой может поворачиваться относительно двух горизонтальных взаимно перпендикулярных осей на углы 0-60 и 0-30° ручками 3, 5 и вертикальной оси на углы 0-360° — ручкой 4.
Рис.22.3
Включение установки производится всеми тремя тумблерами на пульте управления 6 (в любой последовательности).
3Адание 1 Изучение свободного гироскопа
Приборы и принадлежности: гирополукомпас ГПК-52.
1. При выключенной установке, поворачивая произвольным образом гироскоп при помощи ручек 3, 4, 5 (см. рис.22.3), проследить за поведением оси гироскопа. Убедиться в том, что ось гироскопа может поворачиваться вместе с подставкой.
2. Включить установку. Поворачивая произвольным образом гироскоп при помощи тех же ручек, убедиться, что ось гироскопа, поворачиваясь относительно подставки, не изменяет своего направления в пространстве.
Задание 2 Изучение прецессии гироскопа
Приборы и принадлежности: гирополукомпас ГПК-52; набор разновесок; секундомер.
1. К вращающемуся гироскопу приложить момент сил относительно оси Y внутренней рамки. Для этого закрепить груз на гайке, расположенной на оси ротора. Ротор вместе с внутренней рамкой при этом начнет поворачиваться вокруг оси Z.
2. Произвести измерение угловой скорости прецессии для грузов массой 20, 17, 15, 12, 10, 5 г. Измерение производить для каждого груза в течение не более 5 мин. Отсчет углов производить по лимбу 2 (см. рис.22.3) гирополукомпаса-датчика. Угловая скорость прецессии рассчитывается по формуле
,(22.5)
следующей из
(22.2);
—
конечный угол поворота за конечный
промежуток времени
.
Запись результатов измерений вести в заранее заготовленную табл.22.1.
3. Построить график зависимости угловой скорости прецессии от величины момента внешней силы.
Момент внешней силы, приложенной к гироскопу, определяется формулой:
, (22.6)
где l = (5,0 ± 0,5) см — плечо внешней силы тg (приложенной к оси гироскопа) относительно точки О.
4. Момент импульса гироскопа может быть найден по формуле
,(22.7)
следующей из
уравнения
(22.4). К
расчетным формулам
(22.5) — (22.7)
добавим формулы расчета относительных
погрешностей величин
:
,
,
, (22.8)
где величины
являются приборными погрешностями
измерений соответствующих величин
.
По результатам
вычислений величин
(
—
значения моментов импульса гироскопа,
вычисленные по формуле
(22.7) для
каждого из грузов т)
определить
среднее значение момента импульса по
формуле
,(22.9)
где п — число грузов, использованных в работе.
Таблица 22.1
|
№ п/п |
m |
, град. |
, рад |
t, с |
Δt, с |
Ω, с-1 |
ΔΏ, с-1 |
N, (кг м2)/с |
ΔN, (кг м2)/с2 |
Mi, (кг м2)/с |
ΔMi, (кг м2)/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
кг
Окончательный результат определения среднего значения момента импульса гироскопа записать в виде:
,
, (22.10)
.
5. Выключить установку. Спустя 5-10 мин качественно пронаблюдать, как изменится поведение гироскопа в связи с уменьшением угловой скорости вращения ротора. Для этого снова закрепить один из грузов на оси ротора.