Волчок и применение его свойств

Над созданием гироскопического успокоителя судов работали многие. В дореволюционной России государственные деятели не обращали внимания на практическое использование гироскопа. Академик А. Н. Крылов в своих воспоминаниях писал, например: «Если бы Морское министерство не пожалело ассигновать 90 000 рублей на установку и испытания гироскопа-успокоителя на яхте „Стрела“, мы были бы в том деле впереди Сперри».

Однорельсовая дорога

На таком же принципе, что и стабилизация судна при качке на море, основано устройство однорельсовой железной дороги.

Огромное количество рельсов необходимо для прокладки железнодорожного пути. Мысль о сокращении подобных расходов возникла давно. Хорошо было бы сократить вдвое количество рельсов, да и колес для вагонов. Решение этого серьезного вопроса возможно с помощью гироскопа.

Однорельсовую железную дорогу предложили примерно в 1909 г. почти одновременно англичане Бреннан, Шарль и русский инженер П. П. Шиловский.

В предложениях Шарля и Шиловского ось гироскопа расположена вертикально, в системе Бреннана — по поперечной оси вагона.

Для пропаганды идеи однорельсовой дороги Шарль и Шиловский построили одноколесный автомобиль. В нем они разъезжали по Лондону, удивляя жителей британской столицы.

Принцип действия гироскопа подобен принципу действия успокоителя качки судна.

Представим себе вагон однорельсовой железной дороги, в котором установлен гироскоп. Ось гироскопа расположена вертикально и находится в подшипниках, помещенных на раме, которая в свою очередь покоится в цапфах, а подшипники рамы закреплены в стене вагона (рис. 41).

Рис. 41. Схема сохранения устойчивости вагона однорельсовой железной дороги. 1 — рама; 2 — прецессионная сила, восстанавливающая равновесие.

Допустим, что ротор гироскопа вращается по часовой стрелке, если смотреть сверху, а вагон, стоявший на месте вертикально, вдруг наклонился вправо. Он в этом случае, естественно, свалился бы на бок, но тут вступает в дело быстро вращающийся гироскоп.

Под действием наклона вагона в гироскопе возникает прецессия, благодаря которой ротор вместе с рамой 1 начинает поворачиваться в цапфах. Верхний конец оси ротора, если смотреть на рис. 41, будет двигаться к нам, а нижний — от нас (рис. 41). Под влиянием гироскопического эффекта, возникающего на концах цапф у стен вагона, возникают усилия, стремящиеся поставить вагон вертикально. Они, противодействуя силе тяжести, восстанавливают равновесие вагона.

Заключение

Открыв замечательные свойства волчка, этой любопытной «игрушки», человек подчинил себе одно из важнейших явлений природы. Волчок помог улучшить работу многих механизмов, создать большое количество ценнейших приборов и автоматов, обеспечить возможность уверенно совершать полеты на самолете в такую погоду, при которой даже птицы не решаются покинуть свое гнездо.

Будущее использование свойств гироскопа в технике не менее богато, чем прошлое. Устойчивость искусственных спутников Земли, космических станций и межпланетных кораблей, полеты в космическом пространстве невозможны без использования замечательных свойств гироскопа. На использовании их будут созданы многие приборы, механизмы и автоматы, облегчающие труд и повышающие его производительность.

Литература

1. Браславский Д. А., Логунов С. С, Пельцер Д. С., Расчет и конструкция авиационных приборов, Оборонгиз, 1954.

2. Булгаков Б. В., Прикладная теория гироскопов, Гостехиздат, 1955.

3. Геронимус Я. Л., Очерки о работе корифеев русской механики, Гостехиздат, 1952.

4. Граммель Р., Гироскоп, его теория и применения, тт. I и II, Издательство иностранной литературы, 1952.

5. Кирпичев В. Л., Беседы о механике, Гостехиздат, 1950.

6. Крылов А. Н. и Крутков Ю. А., Общая теория гироскопов и некоторых технических их применений, Издательство Академии наук СССР, 1932.

7. Меркин Д. Р., Гироскопические системы, Гостехиздат, 1956.

8. Николаи Е. Л., Гироскоп и некоторые его технические применения, Гостехиздат, 1947.