восток

Фиг. 4.

ОСЬ внешнего кольца вертикальны. Жироскоп и вилочка подвижно укреплены к ломаному рычагу S, соединенному с миной так, что всякое отклонение мины от направления оси волчка влечет за собою смещение рычага по отношению к оси внешнего кольца и смещение вилочки относительно рычага. Вилочка приводит при этом в движение особое рулевое приспособление, исправляющее отклонение движения в горизонтальном направлении. Если у астатич. В. с кардановым подвесом неподвижно укрепить внешнее кольцо со штативом, то полученный прибор, имеющий уже две степени свободы вместо прежних трех, м. б. употреблен, как это было указано Фуко, для определения меридиана и географической широты данного места. В этом случае ось В. не будет сохранять постоянного направления, но будет находиться все время в некоторой плоскости S, постоянного направления по отношению к земле в данной точке и вместе с нею принимающей участие в суточном двинении. Во время движения В. ось его совершает в этой плоскости колебательные движения около некоторого положения равновесия, при чем полный период

колебания t=2n где /- экваториаль-

ный момент инерции волчка, а i?-величина, определенным образом связанная с угловой скоростью вращения земли и с углами, опре-деляюпщми направление земной оси как по отношению к плоскости S, так и* по отношению к положению равновесия оси волчка. Определяя период колебания и отмечая положение равновесия оси, можно определить географич. положение места, не прибегая ни ккаким астрономическим наблюдениям. Обычно плоскость колебания бьшает вертикальной или горизонтальной. В первом случае получается возможность при некоторых дополнительных предпосылках непосредственно отсчитывать географическую широту места. Сюда относится барижиро-скоп Жильбера, имеющий на оси волчка подвесок для компенсации вредного влияния

неполной астати-зации. Если же плоскость S горизонтальна, то по-.тучается возможность определения плоскости меридиана и угловой скорости вращения земли О). А. Фёппль при помощи усовершенствованного им прибора определил (О с точностью до 2%, совпадающей с астрономическими наблюдениями. Прибор Фёппля (фиг. 5) состоит из двух тяжелых колец по 30 кг каждое, имеющих одну общую горизонтальную ось и приводимых в быстрое вращательное движение по-

фиг. 5.

средством электрическ тока. Для избежания вредного влияния трения прибор подвешен посредством трех длинных нитей, которые в то же время являются и проводниками тока, и помещен в особую коробку.

Астатич. В. с двумя степенями свободы приобретает за последнее время известное значение в авиации. Деляпорт (Delaporte) безуспешно пытался осуществить как продольную, так и поперечную автоматическую устойчивость аэроплана при помопщ двух В., приводивших в движение соответствующие рули (1911 г.). Ф. Дрекслер (F. Drex-ler) сконструировал прибор, дающий возможность определять -степень отклонения аэроплана от положения равновесия, что особенно важно при ночных полетах или в тумане. Если, далее, осуществить В. с одною степенью свободы, закрепляя неподви-ншо второе кольцо, то ось В., несмотря на свою неподвижность, будет все же обладать стабилизацион. свойствами, так как при всяком изменении положения оси в подшипниках В.будут появляться жироскоп, силы, стремящиеся противодействовать происход. изменению. Все эти противодавления можно измерить ги-дравл. либо электр. способом и определить степень отклонения от первона-чальн. положения. Еще Фуко указал на возможность использования В. в качестве компаса. Способность В. принимать положение, при котором ось его имеет направление на север, объясняется действием на В, силы тяжести и вращения земли. Из фиг. 6 видно, что при перемещении В. из положения I во II ось его под влиянием силы тяжести должна будет остаться горизонтальной, т. е. принять положение de, не параллельное первоначальному по-.чожению de. Это изменение положения оси вызывает вращение волчка вокруг его вертикальной оси, которое будет совершаться до тех пор, пока горизонтальная ось В. не расположится в плоскости меридиана. Одно-волчковый компас (фиг. 7) Аншютц-Кемпфе (Anschutz - К ampf е) состоит из В., приводимого в движение электрическим током (20 ООО об/м.) н помещенного в коробке к. Последняя укреплена к поплавку S, снабженному ветровой розеткой и погруженному в ртуть, которая наполняет полость 6. Прибор покоится в кардановом подвесе. Ток подводится через штифт I, который служит такясе для центрирования системы. В установившемся положении ось р.о.ячка лежит в плоскости меридиана и отклонена от горизонта на некоторый угол,

Фиг. 6.

Фиг. 7.

зависящий от географич. широты места. Так как время колебания до достижения положения равновесия очень значительно, доходя до 2 ч., то компас снабжен еще приспособлением для амортизации этих колебаний. Если В. находится на движущейся системе (на корабле), то при изменении скорости

.Север

Фиг. 8 и 9.

последней ось волчка выйдет из положения равновесия, придя в колебательное движение. Однако, если свободные колебания оси синхронны с математич. маятником длиною, равною длине земного радиуса, то ось будет принимать новое положение равновесия без колебаний. Период колебания такого маятника, равный 84 мин., применяется в последних конструкциях.

Вращение судна вокруг вертикальной оси изменяет меридианное положение оси волчка. Для предупреждения этого отклонения увеличивают момент инерции В. до требуемых размеров посредством введения в систему добавоч. В. Схема конструкции трехволч-кового компаса системы Аншютца представлена на фиг. 8 и 9. Три В.: А, Б, С расположены в вершинах равностороннего тр-ка (фиг. 9). Главный волчок А имеет направление оси но меридиану и расположен на ветровой розетке с юга. Положение оси главного волчка по отношению к розетке фиксируется двумя спиральными пружинами. Оси дополнительных В. В и С расположены в направлении на С.-З. и С.-В. и составляют

Фиг. 10.

угол в 30° с осью главного В. Тяги аЪ и cd соединяют оси дополнительных В. с угловым рычагом D, к-рый двумя спиральными пружинами удерживается в среднем положении . Розетка с расположенными В. соеди-

нена с поплавком Е. Волчки помещены в кожухах G, нижняя часть которых наполняется маслом для смазки В.

На фиг. 10 изображен компас Сперри (Sperry, С. Ш. А.). В кожухе Z помещен волчок, вращающийся со скоростью 8 600 об/м. Кожух шипами к шарнирно соединен с вертикальным кольцом г,.подвешенным на металлич. нити. Второе кольцо s, названное изобретателем фантбм , охватывает кольцо г и оканчивается наверху трубкой 6; трубка Ъ имеет опору на лапах с, составляющих одно целое с горизонтальным кольцом j. Кольца j, г, h осуществляют карданное соединение. Вся система подвешена на пружинах h к раме д. Кольцо s имеет розетку d, которая, т. о. не соединена непосредственно с кожухом 1. При повороте кожуха I и кольца г вокруг вертикальной оси включается мотор /*, который вращает розетку d и фантбм s до совпадения плоскости фантома с плоскостью кольца г. В то же время розетка d вращает специальный генератор, током к-рого приводятся в движение розетки вспомогательных компасов, расположенных в местах управления судном.

К маятниковым В. следует отнести те В., у к-рых центр тяжести не совпадает с точкой опоры и лежит на оси волчка. Они применяются для определения горизонтальной плоскости или вертикального направления на подвижных системах (судах и т. п.). Еще в середине 18 века делались попытки применения волчка для этой цели на судах; но все они оказались безуспешными главн. образом вследствие отсутствия постоянной силы, приводящей волчок в движение.

Вполне пригодным, однако, для этой цели является прибор Флерие (G. Fleuriais) для определения искусственного горизонта. Прибор в основном состоит (фиг. 11) из В. к весом 175 з, опирающегося посредством штифта на шпенек о, при чем ц. т. отстоит от точки опоры на 1 мм. В. приводится в движение, как турбина, сжатым воздухом, поступающим из сопел s на лопатки, укрепленные на теле В. Период прецессионного движения В. равняется при этом 2 минутам. На корпусе В. укреплены два плосковыпуклых стекла п, фокусные расстояния к-рых равняются их взаимному расстоянию. На плоских сторонах линз нанесены две черты, пересекающие оси линз и перпендикулярные к оси В. Наблюдая за положением их во время движения В. через трубу S секстанта, определяют положение горизонта. Дальнейшие усовершенствования в этом приборе введены Аншютцем, Ф. Дрекслером и Е. Сперри, сконструировавшими особые волчковые приборы для определения горизонта при полетах. Этот же тип волчка пытались применить для достижения автоматической стабилизации аэропланов при полете, но эти попытки не дали в полной мере желаемых результатов.

Фиг. и.

Самым простым способом непосредственной стабилизации служит приведение в быстрое вращательное движение самого стабилизируемого тела. Примером такого непосредственного В. служит орудийный снаряд, обладающий при выходе из дула наряду с поступательным также и быстрым вращательным движением. К непосредственным стабилизаторам относятся стабилизаторы для однорельсовой ж. д., у к-рой ц. т. вагона находится выше, чем точка опоры колеса на рельсе. В 1909 г. были почти одновременно сконструированы Бре-наном (L. Brennan), Шерлем (А. Scherl) и Ф. Шиловским три системы такой ж. д. Если стабилизация при помощи В. при прямолинейном и равномерном движении вагона и достигалась, то при криволинейном и неравномерном движении потребовались дополнительные приспособления для амортизации тех затухающих колебаний вагона, которые возникают при изменении характера его движения.

В предыдущих случаях свойствами волчка пользовались для стабилизации неустойчивых самих по себе систем, но можно использовать эти же свойства для улучшения уже существующей устойчивости. Этот принцип и лежит в основе корабельн. волчка Шлика(0. Schlick) (фиг, 12), который применяется для уменьшения боковой, наиболее существенной, качки судна. В. с верти-кальн. осью, весящий 500 кг и диаметром в 1л , приводится в движение, как паровая турбина. Волчок помещен внутри рамы s, вращающейся вокруг оси, направленной поперек судна. Рама снабжена тяжелым подвесом р. Появляющиеся при бортовой качке колебательные движения волчка амортизируются либо при помощи тормоза t либо гидравлическим способом. При практическом осуществлении этого В. оказалось не так важньий сообщать В. большой момент количества движения, как сильное торможение, при чем наилучшей устойчивости соответствуют некоторые определенные значения как силы торможения, так и момента количества движения, выше или ниже к-рых устойчивость ухудшается. Наибольшее свое влияние на судно В. оказывает при опасных без него явлениях резонанса (см.) между собственными колебаниями судна и колебаниями волн, в то время как он оказывается почти бесполезньпи при наличии очень больших или очень малых периодов волн. Шлику после продолжительных опытов удалось достичь хороших результатов-уменьшения амплитуды колебания судна с 18 до 1°. Но, несмотря на эти результаты, от применения такого стабилизатора на кораблях пришлось отказаться вследствие целого ряда неблагоприятных моментов, в том числе из-за вредного влияния жироскопических сил на скрепы корабля.

Фиг. 12.

Жироскопич. силы играют известную роль во многих областях техники, где встречаются быстро вращающиеся диски, колеса, пропеллеры и т. п. В ж.-д. движении жироскопич. силы появляются на закруглениях пути, увеличивая давление колес на внешний рельс и уменьшая давление на внутренний, т.е. действуя на рельсы в том же направлении, что и силы инерции. Особенное значение жироскопические силы приобретают в начале и в конце закругления. При неравной высоте рельсов получается вращающий момент вокруг оси, параллельной рельсам; это влечет за собою появление сил, стремящихся повернуть ось колес вокруг вертикальной оси, что, в свою очередь, вызывает т. н. виляющее движение вагона. Такие же в общем явления имеют место и при изменении курса судна, увеличивая крен, вызванный центробежной силой. Если на судне имеются паровые турбины, то качка или изменение курса влекут за собою значительные изменения давлений в подшипниках. Особенную роль жироскопические силы играют при полетах, благодаря большой угловой скорости вращения пропеллеров. При изменении курса аэроплан под действием жироскопич. сил наклоняется в направлении движения, при изменении же высоты аэроплан поворачивается вокруг вертикальной оси. При движении велосипед а жироскопич. силы также имеют известное значение, играя, в противопололшость только что рассмотренным случаям, полезную роль. В современном велосипеде центр переднего колеса и точка его опоры лежат по обе стороны от направления рулевого стержня, при чем точка пересечения этого направления с направлением пути находится впереди точки опоры. Когда велосипед начинает наклоняться, то приложенная к центру переднего колеса сила тяжести начинает поворачивать колесо вокруг рулевого стержня, велосипед начинает описывать кривую, при чем возникает центробежная сила, стремящаяся воспрепятствовать его падению. Кроме того в то же время возникают и жироскопические силы как в переднем, так и в заднем колесах, действующие в том же направлении, что и силы инерции. ЯСироскопич. силы появляются также в некоторых слп1аях при наличии круглых дисков, насаженных на вал и вращающихся вместе с ним вокруг оси последнего, как это имеет место, например, в паровых турбинах. Если ц. т. диска, насаженного перпендикулярно к оси вала, не лежит точно на этой оси, то возникающая при вращении центробежная сила (помимо тяжести самого диска) прогибает вал на нек-рую величину z, зависящую от угловой скорости вращения ш. При увеличении о до нек-рой величины св, называемой критической угловой скоростью, прогиб Z стремится увеличиться до бесконечности; практически имеется возможность, превзойти щ. При данной величине ю каждой точке оси вала соответствует .определенная величина прогиба z. ЕсЛи точка максимального прогиба лежит в плоскости диска, то при вращении диск остается в одной и той же плоскости, а ось его остается параллельной рама себе; если же это