RU2051422C1

RU2051422C1 - Device for demonstration of gyroscopic effect

Info

Publication number: RU2051422C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Леонидович Иванов; Валентина Ивановна Иванова
Original assignee: Владимир Леонидович Иванов; Валентина Ивановна Иванова
Priority date: 1992-03-03
Filing date: 1992-03-03
Publication date: 1995-12-27

Abstract

FIELD: devices for education. SUBSTANCE: end of helix spring 15 has handle 16. Surface of flange 14 has recesses 20 which engage with ends of legs 18 of driven clutch 17. Spring 15 is mounted in hollow of shaft 2. Inner part of frame 5 is rigidly attached to bearings 3 and 4. Disk 1 is mounted on shaft 2. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к учебным пособиям по теоретической механике и может быть использовано для демонстрации вынужденной прецессии и гироскопического эффекта. The invention relates to textbooks on theoretical mechanics and can be used to demonstrate forced precession and a gyroscopic effect.

Известна учебная установка, состоящая из электродвигателя, на горизонтально расположенном валу которого жестко закреплен матерчатый ротор, при этом для сообщения последнему вращения вокруг вертикальной оси корпус электродвигателя неподвижно установлен на кронштейне, который может вращаться вокруг вертикальной оси [1]
Недостатком данной учебной установки является необходимость наличия электродвигателя, при этом электродвигатель, на оси которого установлен ротор, выполненный из гибкого материала, неподвижно установлен на кронштейне и позволяет демонстрировать только одну из сторон физической природы гироскопического момента действие Кориолисова ускорения.A known training installation consisting of an electric motor, on a horizontally located shaft of which a fabric rotor is rigidly fixed, while for communicating to the latter rotation about a vertical axis, the motor housing is fixedly mounted on a bracket that can rotate around a vertical axis [1]
The disadvantage of this training installation is the need for an electric motor, while the electric motor, on the axis of which a rotor made of flexible material is mounted, is fixedly mounted on the bracket and allows demonstrating the action of the Coriolis acceleration only on one side of the physical nature of the gyroscopic moment.

Известен учебный прибор для демонстрации гироскопического эффекта, содержащий ось с диском, раму, основание со стойкой и рукоятку, при этом к оси диска прикреплены вилки, а рама имеет осевые опоры и упоры-ограничители, образующие с вилками подвижные соединения [2]
Недостатком данного учебного прибора является необходимость раскрутки его диска от постороннего двигателя, что снижает удобство его эксплуатации.A well-known training device for demonstrating the gyroscopic effect, containing an axis with a disk, a frame, a base with a stand and a handle, while forks are attached to the axis of the disk, and the frame has axial supports and stops-stops forming movable joints with forks [2]
The disadvantage of this training device is the need to unwind its disk from an external engine, which reduces the convenience of its operation.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по своей технической сущности является прибор для демонстрации гироскопического эффекта, содержащий диск, установленный на оси, расположенной в опорных подшипниках, основание со стойкой и рукояткой, опоры и поворотную раму, состоящую из двух, вращающихся в одной плоскости частей, наружная из которых связана со стойкой основания [3]
Недостатком данного прибора является также необходимость раскрутки его диска от постороннего двигателя, что снижает удобство его эксплуатации.Closest to the proposed device in its technical essence is a device for demonstrating the gyroscopic effect, comprising a disk mounted on an axis located in the thrust bearings, a base with a stand and a handle, supports and a rotary frame consisting of two parts rotating in the same plane, the outer of which is associated with a base stand [3]
The disadvantage of this device is the need to unwind its disk from an external engine, which reduces the convenience of its operation.

Техническим результатом изобретения является повышение удобства в эксплуатации. The technical result of the invention is to increase ease of use.

Указанный технический результат достигается тем, что известный прибор для демонстрации гироскопического эффекта имеет заводной механизм, состоящий из винтовой пружины, конец которой снабжен рукояткой, фланец, установленный на одном из торцов диска, ведомую муфту с ножками и прорезью для винтовой пружины и ограничитель осевого перемещения ведомой муфты, при этом на поверхности фланца выполнены впадины для взаимодействия с торцами ножек ведомой муфты, ось выполнена полой, пружина установлена в полости оси, а внутренняя часть рамы жестко соединена с подшипниками. The specified technical result is achieved by the fact that the known device for demonstrating the gyroscopic effect has a winding mechanism consisting of a helical spring, the end of which is equipped with a handle, a flange mounted on one of the ends of the disk, a driven clutch with legs and a slot for a helical spring and a limiter of axial movement of the driven couplings, while on the surface of the flange there are hollows for interacting with the ends of the legs of the driven clutch, the axis is hollow, the spring is installed in the cavity of the axis, and the inside of the frame is rigidly connected to bearings.

На чертеже представлен прибор. The drawing shows the device.

Прибор содержит диск 1, связанный с пустотелой осью 2 с возможностью осевого перемещения, опорные подшипники 3 и 4, раму 5, состоящую из двух частей: внутренней 6 и наружной 7, ось 8, основание 9, стойку 10, подшипник 11, рукоятку 12, вилку для упора 13, заводной механизм, включающий фланец 14, винтовую пружину 15 с рукояткой 16, ведомую муфту 17 с ножками 18, ограничитель 19 перемещения муфты, впадины 20 фланца, втулки 21 диска с распорными шайбами 22 и зажимными гайками 23. The device contains a disk 1, connected with the hollow axis 2 with the possibility of axial movement, thrust bearings 3 and 4, a frame 5, consisting of two parts: inner 6 and outer 7, axis 8, base 9, stand 10, bearing 11, handle 12, a stopper 13, a clockwork mechanism including a flange 14, a coil spring 15 with a handle 16, a driven clutch 17 with legs 18, a limiter 19 for moving the clutch, the cavity 20 of the flange, the sleeve 21 of the disk with spacer washers 22 and clamping nuts 23.

Прибор работает следующим образом. The device operates as follows.

Для демонстрации гироскопического давления на опоры и вынужденной прецессии диск 1 вначале устанавливают в центре оси 2 и ему придают необходимую скорость вращения с помощью заводного механизма путем двустороннего перемещения за рукоятку 16 винтовой пружины 15. При этом ведомая муфта 17 периодически взаимодействует скошенными торцами ножек 18 с впадинами 20 фланца 14, вращает ось 2 и жестко связанный с нею диск 1 и расцепляется от фланца 14. После этого гироскопу сообщают вынужденное прецессионное движение с помощью рукоятки 12. Под действием возникшего гироскопического момента ось 2 вместе с рамой 6 поворачивается вокруг оси 8 на некоторый угол (α= 0-90^о) относительно горизонтальной плоскости. Величина угла α зависит от соотношения величины момента количества движения гироскопа и главного момента внешних сил.To demonstrate the gyroscopic pressure on the supports and forced precession, the disk 1 is first installed in the center of the axis 2 and the necessary rotation speed is given to it using the winding mechanism by moving the screw spring 15 by the handle 16 on both sides. 20 of the flange 14, rotates the axis 2 and the disk 1 is rigidly connected with it and disengages from the flange 14. After this, the forced gyroscope is informed of the precession movement by the handle 12. Under the influence of nikshego gyroscopic moment axis 2 together with the frame 6 is rotated about axis 8 by a certain angle (α = 0-90 ^o) relative to the horizontal plane. The angle α depends on the ratio of the magnitude of the momentum of the gyroscope and the main moment of external forces.

Затем диск 1 устанавливается на оси 2 ближе к одной из опор. После раскрутки диска 1 гироскопу вновь сообщается вынужденное прецессионное движение. В этом случае момент силы тяжести гироскопа изменяет свою величину и, следовательно, ось гироскопа начнет прецессировать с другой по величине скоростью, что наблюдается визуально. Then the disk 1 is mounted on the axis 2 closer to one of the supports. After the spin of the disk 1, the gyroscope is again informed of the forced precessional motion. In this case, the moment of gravity of the gyroscope changes its value and, therefore, the axis of the gyroscope begins to precess at a different rate, which is observed visually.

Предлагаемый учебный прибор обеспечивает наглядность демонстрации гироскопического давления на опорах, влияние величины момента приложения сил на скорость прецессии оси гироскопа, возможность раскрутки диска без использования посторонних двигателей и повышает удобство в эксплуатации. The proposed training device provides a clear demonstration of the gyroscopic pressure on the supports, the influence of the magnitude of the moment of application of forces on the precession rate of the gyroscope axis, the possibility of spinning the disk without the use of extraneous engines, and increases the ease of use.

Claims

DEVICE FOR GYROSCOPIC EFFECT DEMONSTRATION, comprising a disk mounted on an axis located in the thrust bearings, a base with a stand and a handle, supports and a rotary frame consisting of two parts rotating in the same plane, the outer of which is connected to the base stand, characterized in that it has a winding mechanism consisting of a coil spring, the end of which is equipped with a handle, a flange mounted on one of the ends of the disk, a driven clutch with legs and a slot for the coil spring and an axial movement limiter the driven coupling, while on the surface of the flange there are hollows for interacting with the ends of the legs of the driven coupling, the axis is hollow, the spring is installed in the cavity of the axis, and the inside of the frame is rigidly connected to the bearings.