От tarasv
К Estel
Дата 16.03.2016 18:58:02
Рубрики Космос;

Re: В самом прямом - относительно инерциальной системы отсчета

>Прямо даже интересно стало.

тоесть в формулировке из начального вопроса - ориентация гироскопа сохраняется геометрически, а не относительно гравитационного поля.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От Estel
К tarasv (16.03.2016 18:58:02)
Дата 16.03.2016 19:48:49

Теперь понял :-) (-)
От selioa
К Estel (16.03.2016 19:48:49)
Дата 17.03.2016 04:31:30

Re: Теперь понял...

как двигаясь равномерно и прямолинейно ракета долетит до экватора тоже поняли? Я вон не понял.
От Estel
К selioa (17.03.2016 04:31:30)
Дата 17.03.2016 10:05:20

А это как раз и не важно.

>как двигаясь равномерно и прямолинейно ракета долетит до экватора тоже поняли? Я вон не понял.

Доставили и ладно.

Просто сложили в одну кучу, гироскопы разных степеней свободы, гирогоризонты, гирокомпасы и теперь, пытаются из всей этой кучи выловить нужное.

В задаче стоит вопрос именно о гироскопе, но при этом, не говорится о степенях свободы. А от этого зависит ответ.
От selioa
К Estel (17.03.2016 10:05:20)
Дата 17.03.2016 11:00:26

с моей точки зрения дело вовсе швах

поскольку в куче не только неприменимая система, но ещё и физическая модель гироскопа.
От tarasv
К selioa (17.03.2016 11:00:26)
Дата 17.03.2016 17:44:22

Re: Тогда дайте свое объяснение

>поскольку в куче не только неприменимая система, но ещё и физическая модель гироскопа.

Чем инерциальная систем отсчета вас не устраивает?

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От Estel
К selioa (17.03.2016 11:00:26)
Дата 17.03.2016 11:07:13

Ну всё таки

ФАУ с ними летали и первые ракеты-носители тоже. Значит применимо.
От Паршев
К Estel (17.03.2016 11:07:13)
Дата 17.03.2016 15:05:15

Re: Ну всё...

>ФАУ с ними летали и первые ракеты-носители тоже. Значит применимо.

Они не на экватор летали.
От Estel
К Паршев (17.03.2016 15:05:15)
Дата 17.03.2016 15:13:22

ФАУ - нет.


>Они не на экватор летали.

Остальные, наверное, на сам экватор не летали, но пересекали его неоднократно.

Гироскопические приборы в общем-то до сих пор используются. Но уже не в качестве основных. На тех же Союзах (до ТМА), система поворота на солнце как раз на гироскопах и работала. Теперь уже наверное, что-то новое поставили, ибо обещали.

От Паршев
К Estel (17.03.2016 15:13:22)
Дата 17.03.2016 20:36:30

Ну а если коротко:

если в Плесецке раскрутить гироскоп, чтобы ось смотрела на Полярную звезду - на экваторе она будет смотреть на Полярную Звезду?
От Estel
К Паршев (17.03.2016 20:36:30)
Дата 18.03.2016 13:27:43

Не на Полярную звезду,


а на некую точку в пространстве.

>если в Плесецке раскрутить гироскоп, чтобы ось смотрела на Полярную звезду - на экваторе она будет смотреть на Полярную Звезду?

Да, будет. За вычетом всяких случайных прецессий и за вычетом собственной девиации.
От Паршев
К Estel (18.03.2016 13:27:43)
Дата 18.03.2016 16:32:30

Re: Не на...


>а на некую точку в пространстве.

А центр Полярной звезды - не точка?
От Estel
К Паршев (18.03.2016 16:32:30)
Дата 18.03.2016 21:23:48

В определённом смысле - да.

>А центр Полярной звезды - не точка?

Но. Повторю ещё раз. Ось гироскопа приводится к точке, которая бесконечно удалена от наблюдателя. Т.е. если мы гипотетически пролетим мимо Полярной звезды, то ось будет показывать дальше, за ПЗ. Понятное дело, что в практической атмосферной навигации, этим можно пренебречь. Но тем не менее, при сдаче билета, это проверяют. И кстати, именно на ПЗ определённое количество народа заваливают. Это чисто психологический момент.
От Паршев
К Estel (18.03.2016 21:23:48)
Дата 19.03.2016 00:31:33

Ну так на какую точку-то?

>>А центр Полярной звезды - не точка?
>
>Но. Повторю ещё раз. Ось гироскопа приводится к точке, которая бесконечно удалена от наблюдателя. Т.е. если мы гипотетически пролетим мимо Полярной звезды, то ось будет показывать дальше, за ПЗ.

Где она, на небесной тверди? Это у меня схоластический вопрос, действительно не знаю, как по космогонии правильно называется направление оси, если принять, что вселенная бесконечна.

А не схоластический - на самом деле параллакс уже заметен, и хотя бы из-за движения Земли по орбите вокруг Солнца ось будет "смотреть" мимо какой-нибудь близкой звезды.
От Estel
К Паршев (19.03.2016 00:31:33)
Дата 19.03.2016 10:14:53

Re: Ну так...

>Где она, на небесной тверди? Это у меня схоластический вопрос, действительно не знаю, как по космогонии правильно называется направление оси, если принять, что вселенная бесконечна.

1. Приведение оси идеального гироскопа, да и любого в общем-то, означает, что ось была приведена к некоей телесной точке на небесной сфере, бесконечно удалённой от наблюдателя, которая была в такой позиции в момент приведения.

2. Начиная с этого момента, фактически, направление оси с телесной точкой может уже не совпадать. Земля, солнечная система, галактика и прочее, не прибиты гвоздями к небесной тверди. Они постоянно двигаются.

3. Если бы у нас был супер-идеальный гироскоп, который не надо списывать, у которого нет трения и который крутится бесконечно долго, то через несколько тысяч лет после приведения оси через ПЗ, самой ПЗ в этом месте уже не будет. Но ось будет показывать в том направлении, где находилась наша телесная точка в момент приведения оси. Что там будет находиться на этой прямой неизвестно никому.

4. Учитывая краткосрочность задач, можно считать, что ПЗ прикручена на три шурупа. При этом, надо учитывать ошибку вносимую атмосферой. В космосе наведение гораздо лучше. Так вот. Если мы проводим исследование на статичной платформе, то нормальный гироскоп будет держать направление на ПЗ несколько месяцев с достаточно высокой точностью. Потом, увод станет давать значимую ошибку, требующую постоянной коррекции. На воздушном судне, гироскоп может "уйти" и за сутки.

>А не схоластический - на самом деле параллакс уже заметен, и хотя бы из-за движения Земли по орбите вокруг Солнца ось будет "смотреть" мимо какой-нибудь близкой звезды.

Естественно.
От Booker
К Паршев (19.03.2016 00:31:33)
Дата 19.03.2016 01:33:29

Интересный вопрос, кстати

>>>А центр Полярной звезды - не точка?

Точка-точка. Но гироскоп будет показывать на ПЗ не всегда.

1. Допустим, мы полетим в направлении ПЗ и будем лететь достаточно долго. Но не точно на неё, а как Наполеон мимо армии Кутузова под Калугой. :)
Так вот, когда ПЗ окажется на траверзе, гироскоп будет указывать не на неё. А в направлении прямой, соединяющей Солнце и ПЗ.

2. Допустим, мы полетим не на ПЗ, а перпендикулярно прямой, соединяющей Солнце и ПЗ, и будем лететь достаточно долго. Тогда через определённое время гироскоп опять таки будет указывать не на ПЗ, ибо он в идеале сохраняет направление вектора. ПЗ же окажется "в стороне".

С уважением.
От selioa
К Estel (18.03.2016 13:27:43)
Дата 18.03.2016 15:29:39

Re: Не на...


>а на некую точку в пространстве.

>>если в Плесецке раскрутить гироскоп, чтобы ось смотрела на Полярную звезду - на экваторе она будет смотреть на Полярную Звезду?
>
>Да, будет. За вычетом всяких случайных прецессий и за вычетом собственной девиации.
вы ответили правильно - реальный гироскоп в первоначальную точку смотреть не будет наверняка, причём для ракетного способа перемещения отклонение будет больше, чем для морского или сухопутного.
От Estel
К selioa (18.03.2016 15:29:39)
Дата 18.03.2016 21:15:11

Афигеть...

>вы ответили правильно - реальный гироскоп в первоначальную точку смотреть не будет наверняка, причём для ракетного способа перемещения отклонение будет больше, чем для морского или сухопутного.

Мои знания оценили задолго до вас, когда я сдал гироскопические приборы на отлично. Уж почти 25 лет назад.
От bedal
К Estel (17.03.2016 15:13:22)
Дата 17.03.2016 16:58:55

лазерные гироскопы в качестве "чего-то нового" - годятся?

там луч света пускают по кольцу. При повороте кольца получается, что движение луча в одну сторону занимает больший путь, чем в другу. Из-за этого смещается фаза. Вот по изменению фазы и меряют повороты.
От Estel
К bedal (17.03.2016 16:58:55)
Дата 17.03.2016 18:14:36

Конечно.

Если удалось доработать до ума то, что испытывалось в 1996-1997.
От bedal
К Estel (17.03.2016 18:14:36)
Дата 17.03.2016 21:45:50

вроде используются, и даже широко, чуть ли не в бытовую технику проникло

хотя там чаще mems-гироскопы (тоже невращающиеся) пока что.
От Паршев
К Estel (16.03.2016 19:48:49)
Дата 17.03.2016 01:17:57

О, не зарекайтесь

этот вопрос мы задавали преподавателям во время всего периода обучения, и ответы, на наш взгляд, не были исчерпывающими :) надо будет последить за веткой :)
От Begletz
К tarasv (16.03.2016 18:58:02)
Дата 16.03.2016 19:07:03

Т е в моем примере на экваторе будет направлена на север? (-)
От tarasv
К Begletz (16.03.2016 19:07:03)
Дата 16.03.2016 19:46:14

Re: Да на Полярную звезду


Это в идеале но т.к. гироскоп летит в гравитационном поле Земли то его ось будет прецессировать вокруг своего начального положения

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От gull
К tarasv (16.03.2016 19:46:14)
Дата 16.03.2016 20:15:19

Не так(+)

Добрый день,

> Это в идеале но т.к. гироскоп летит в гравитационном поле Земли то его ось будет прецессировать вокруг своего начального положения

Просто гироскоп, т.е. вращающееся тело на двухосевом карданном подвесе будет, да, смотреть на Полярную звезду. А вот на авиационном гироскопе предусмотрено специальное устройство, которое обеспечивает его автоматическое приведение к вертикальному положению. У вакуумных гироскопов, например, это называется маятниковой коррекцией (по английски - pendulous vanes). Кстати говоря, именно эта маятниковая коррекция и является причиной прецессии вакуумных авиагоризонтов при выполнении маневров.

С уважением,

gull
От Estel
К gull (16.03.2016 20:15:19)
Дата 16.03.2016 20:34:14

Там гирогоризонт и гирокомпас. (-)
От gull
К Estel (16.03.2016 20:34:14)
Дата 16.03.2016 21:11:28

Ну да, виноват, вместо авиационный гироскоп следует читать авиагоризонт

А с гирокомпасом, там другая история.

С уважением,

gull
От Estel
К gull (16.03.2016 21:11:28)
Дата 17.03.2016 10:07:20

Да без разницы,

вы путаете гироскоп с гирокомпасом и гирогоризонтом, у которых и конструкция и предназначение разное.
От gull
К Estel (17.03.2016 10:07:20)
Дата 17.03.2016 14:50:52

Я не путаю. Я как раз и пытаюсь пояснить разницу

>вы путаете гироскоп с гирокомпасом и гирогоризонтом, у которых и конструкция и предназначение разное.

Между простым гироскопом с вертикальной осью вращения, о котором идет речь в сообщении топик-стартера, и авиагоризонтом.
Ось вращения простого гироскопа изначально направленная на Полярную звезду так на нее и будет смотреть (с погрешностью на прецессию, вызванную силами трения в подшипниках подвеса, несовпадением центра масс и оси вращения и т.п. отклонениями от идеальной модели), а ось вращения гироскопа авиагоризонта всегда будет приводиться к гравитационной вертикали (с погрешностью на прецессию, вызванную силами инерции).
А про гирокомпас я вообще еще ничего не писал.

С уважением,

gull
От Estel
К gull (17.03.2016 14:50:52)
Дата 17.03.2016 15:04:04

Ошибка заключается в следующем.

>Ось вращения простого гироскопа изначально направленная на Полярную звезду так на нее и будет смотреть (с погрешностью на прецессию, вызванную силами трения в

Ось гироскопа направленная не на ПЗ, а на точку в пространстве, бесконечно удалённую от наблюдателя. И таки да, по пути там есть ПЗ, но это, тем не менее, разные вещи.

>подшипниках подвеса, несовпадением центра масс и оси вращения и т.п. отклонениями от идеальной модели),

Да. Что называется девиацией гироскопа и списывается.

>а ось вращения гироскопа авиагоризонта всегда будет приводиться к гравитационной вертикали (с погрешностью на прецессию, вызванную силами инерции).

И здесь надо добавить, что это будет происходить только в том случае, если гравитационная составляющая достаточна. В тех же Шаттлах, равно как и в Буране, отсчёт на земле и в атмосфере вёлся по обычному авиагоризонту. При подъёме и на орбите работала ИНС и локальная вертикаль, изначально приведённая по авиагоризонту. В шаттле оно называлось LVLH, если мне память не изменяет. Причина как раз в том, что обычный авиагоризонт там уже не работает.
От Begletz
К Estel (17.03.2016 15:04:04)
Дата 19.03.2016 06:40:05

Re: Ошибка заключается...

>Ось гироскопа направленная не на ПЗ, а на точку в пространстве, бесконечно удалённую от наблюдателя. И таки да, по пути там есть ПЗ, но это, тем не менее, разные вещи.

Я не понял важность этого момента. С точки зрения земного наблюдателя, уже сама ПЗ удалена бесконечно далеко и является точкой. С точки зрения геометрии, можно конечно продолжить приямую направления ост сквозь ПЗ и далее за пределы галактики, но какая от этого разница земному наблюдателю? Что изменилось бы, если бы небо являлось внутренней стороной полой сферы диаметром в 1 килопарсек, на которой светится источник света "ПЗ"?
От Estel
К Begletz (19.03.2016 06:40:05)
Дата 19.03.2016 09:55:52

Re: Ошибка заключается...

>Я не понял важность этого момента. С точки зрения земного наблюдателя, уже сама ПЗ удалена бесконечно далеко и является точкой.

С точки зрения земного наблюдателя это говорит о необходимости коррекции по орбитальному движению Земли, движению солнечной системы, движению галактики, расширению вселенной и прочее. Это только в том случае, если нам нужен точный расчёт. Если нам нужно попасть в район цели, плюс-минус два лаптя по карте, можно вообще ничего не считать. Списать девиацию, прикинуть ошибки от манёвров и в общем и целом попасть приблизительно куда надо. В таком случае, точкой можно считать и ПЗ и солнце и всё что угодно.

Вообще, надо исходить из того, что гироскопический метод хорош только в том случае, когда исключены близкие гравитационные поля и какие-либо манёвры. Вот тогда, он почти идеален. Всё остальное - гировертикали, гирогоризонты и прочие гирокомпасы - были по сути доступным решением на том этапе технического развития. Сейчас в общем-то, за морские суда не скажу - просто не знаю их специфики, но в авиации уже стараются по мере возможности от гироскопов уходить. За исключением гирокомпасов на данном этапе жизненного пути. Основная проблема - запаздывание, длительность нутации и высокая чувствительность к внешним воздействиям, например, к маневрированию в вертикальной плоскости.
От gull
К Estel (17.03.2016 15:04:04)
Дата 17.03.2016 19:58:06

Re: Ошибка заключается...

>>Ось вращения простого гироскопа изначально направленная на Полярную звезду так на нее и будет смотреть (с погрешностью на прецессию, вызванную силами трения в
>
>Ось гироскопа направленная не на ПЗ, а на точку в пространстве, бесконечно удалённую от наблюдателя. И таки да, по пути там есть ПЗ, но это, тем не менее, разные вещи.

Черт возьми, да! Вы абсолютно правы. Но, стесняюсь спросить, куда же вы собираетесь запустить наш бедный гироскоп, чтобы разница между этими двумя векторами имела хоть какое-то значение? Он же туда не долетит - подшипники скорее рассыпятся;)

>>а ось вращения гироскопа авиагоризонта всегда будет приводиться к гравитационной вертикали (с погрешностью на прецессию, вызванную силами инерции).
>
>И здесь надо добавить, что это будет происходить только в том случае, если гравитационная составляющая достаточна. В тех же Шаттлах, равно как и в Буране, отсчёт на земле и в атмосфере вёлся по обычному авиагоризонту. При подъёме и на орбите работала ИНС и локальная вертикаль, изначально приведённая по авиагоризонту. В шаттле оно называлось LVLH, если мне память не изменяет. Причина как раз в том, что обычный авиагоризонт там уже не работает.

И снова вы правы. При отсутствии силы тяжести гравитационная коррекция перестает работать. Ну кто бы мог подумать;)

С уважением

gull
От Begletz
К tarasv (16.03.2016 19:46:14)
Дата 16.03.2016 20:10:43

Процессировать, это как маятник Фуко? Силы Кориолиса? (-)
От tarasv
К Begletz (16.03.2016 20:10:43)
Дата 16.03.2016 21:39:01

Re: Не как маятник Фуко но силы Кориолиса


Маятник Фуко поворачивает плоскость качания относительно окружающих предметов потому что Земля вращается а гироскоп прецессирует потому что на него действует гравитационное поле Земли.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От gull
К tarasv (16.03.2016 21:39:01)
Дата 17.03.2016 02:22:38

Ну ведь ерунду же написали


> Маятник Фуко поворачивает плоскость качания относительно окружающих предметов потому что Земля вращается а гироскоп прецессирует потому что на него действует гравитационное поле Земли.

Прецессия вызывается силами, которые возникают в результате работы механизма коррекции. А механизм коррекции в авиагоризонте он да, работает за счет гравитационного поля земли. Выглядит это примерно вот так (картинка, конечно, не слишком доходчивая, но навскидку ничего лучшего не нашлось):

http://i.stack.imgur.com/yUQLB.png



Механизм коррекции в данном случае это лопатки прикрывающие сопла из которых истекает воздух. Если ось гироскопа отклонена от вертикали, то лопатки под действием силы тяжести отклоняются и увеличивают/уменьшают расход воздуха таким образом, чтобы ось вернулась в вертикальное положение.

Если же взять просто уравновешенный гироскоп без механизмов коррекции, то гравитационное поле никакой прецессии у него вызывать не будет.

С уважением,

gull
От tarasv
К gull (17.03.2016 02:22:38)
Дата 17.03.2016 17:39:50

Re: Вы забыли что ракета движется

>Если же взять просто уравновешенный гироскоп без механизмов коррекции, то гравитационное поле никакой прецессии у него вызывать не будет.

Прецессии не будет только если вектор силы тяжести параллелен оси вращения гироскопа. Это условие в идеальном случае будет соблюдаться только в процессе вертикального набора высоты ракетой. Но так-как наша ракета летит на экватор а не в зенит то угол между осью гироскопа и направлением силы тяжести будет постоянно меняться что и будет вызывать прецессию гироскопа.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От gull
К tarasv (17.03.2016 17:39:50)
Дата 17.03.2016 19:38:31

Ну и пусть себе движется

>>Если же взять просто уравновешенный гироскоп без механизмов коррекции, то гравитационное поле никакой прецессии у него вызывать не будет.
>
> Прецессии не будет только если вектор силы тяжести параллелен оси вращения гироскопа. Это условие в идеальном случае будет соблюдаться только в процессе вертикального набора высоты ракетой. Но так-как наша ракета летит на экватор а не в зенит то угол между осью гироскопа и направлением силы тяжести будет постоянно меняться что и будет вызывать прецессию гироскопа.

Давайте обратимся к букварю. Читаем определение(несколько вольное, но тем не менее):

Для облегчения изучения свойств гироскопа принято понятие свободный гироскоп. Свободным гироскопом называется гироскоп с тремя степенями свободы, на который не действуют никакие внешние силы, поэтому главная ось гироскопа остается неподвижной в пространстве. Для того чтобы на гироскоп не действовали внешние силы, центр его тяжести должен находиться в точке пересечения осей карданного подвеса, трение в подшипниках которого должно быть равно нулю.

http://bort778.info/aviatsionnoe-i-radioelektronnoe-oborudovanie-samoleta/16

Как следует из определения, такой гироскоп будет сохранять свое положение в пространстве независимо от угла между осью вращения и силой тяжести. Никакой прецессии в результате воздействия силы тяжести у него возникнуть не может.

С уважением,

gull
От tarasv
К gull (17.03.2016 19:38:31)
Дата 17.03.2016 22:09:52

Re: А так вы про идеальный гироскоп

>Для облегчения изучения свойств гироскопа принято понятие свободный гироскоп. Свободным гироскопом называется гироскоп с тремя степенями свободы, на который не действуют никакие внешние силы, поэтому главная ось гироскопа остается неподвижной в пространстве. Для того чтобы на гироскоп не действовали внешние силы, центр его тяжести должен находиться в точке пересечения осей карданного подвеса, трение в подшипниках которого должно быть равно нулю.

Если все моменты скомпенсированы относительно ЦМ гироскопа то прецессии не будет. Но насколько я помню из курса по приборному оборудованию ЛА к этому идеалу близок только гироскоп с электростатическим подвесом.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От gull
К tarasv (17.03.2016 22:09:52)
Дата 17.03.2016 22:58:56

О, здОрово (+)

>>Для облегчения изучения свойств гироскопа принято понятие свободный гироскоп. Свободным гироскопом называется гироскоп с тремя степенями свободы, на который не действуют никакие внешние силы, поэтому главная ось гироскопа остается неподвижной в пространстве. Для того чтобы на гироскоп не действовали внешние силы, центр его тяжести должен находиться в точке пересечения осей карданного подвеса, трение в подшипниках которого должно быть равно нулю.
>
> Если все моменты скомпенсированы относительно ЦМ гироскопа то прецессии не будет. Но насколько я помню из курса по приборному оборудованию ЛА к этому идеалу близок только гироскоп с электростатическим подвесом.

Осталось сделать маленький шаг, точнее два:
1) Реальный гироскоп конечно же прецессирует - ввиду своей неидеальности, в том числе и в результате воздействия гравитации. Но скорость и направление этой прецессии будут случайными, ось вращения будет отклоняться куда угодно и вовсе не обязательно, что по направлению к гравитационной вертикали.
2) Если же мы хотим, чтобы ось вращения нашего неидеального гироскопа всегда была направлена вдоль гравитационной вертикали (как у авиагоризонта), то тогда к гироскопу нужно добавить тот или иной механизм гравитационной коррекции. Который и заставит гироскоп прецессировать единственно нужным для нас образом.

С уважением,

gull
От Begletz
К tarasv (16.03.2016 21:39:01)
Дата 16.03.2016 23:47:35

Дык, Кориолисы от того и бывают, что Земля вращается, нет? :) (-)