RU2370732C1

RU2370732C1 - Gyro

Info

Publication number: RU2370732C1
Application number: RU2008120817/28A
Authority: RU
Inventors: Борис Федорович Кочетков (RU); Борис Федорович Кочетков
Original assignee: Борис Федорович Кочетков
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-10-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed device comprises base 1 with support 2 of axle 3 and rotor 4 fitted on axle to keep proper-rotation axis O-O direction unchanged ω. In forced rotation of the base, gyro force F acts on the rotor side perpendicular to the axis. Rotor consists of two parts 4, fitted on one axle and running in one direction, that feature equal moments of inertia relative to aforesaid axle and make one mechanical system with its center of mass 5 located on axle line at equal distance from both parts of the rotor and aligned with bearing 6. The latter is arranged on support located between aforesaid rotor parts. Note here that the centers of mass or rotor, bearing and central point of support-to-base joint are aligned on one straight line A-A. Aforesaid central point makes gyro point of bearing 7. Aforesaid straight line A-A is aligned with gyro force direction.

EFFECT: expanded performances, possibility to use massive rotor.

1 dwg

Description

Изобретение относится к гироскопическим устройствам. Может быть применено преимущественно на средствах передвижения, содержащих устройства с применением гироскопов, в том числе оснащенных массивными роторами.The invention relates to gyroscopic devices. It can be used mainly on vehicles containing devices using gyroscopes, including those equipped with massive rotors.

Известен гироскоп, содержащий основание с опорами для концов оси и размещенный на середине оси ротор. При вынужденном вращении основания на противостоящие опоры со стороны ротора действует перпендикулярно к оси противоположно направленная пара гироскопических сил (см. "Физический энциклопедический словарь" под ред. A.M.Прохорова, М., "Советская энциклопедия", стр.126/3, далее - Словарь).Known gyroscope containing a base with supports for the ends of the axis and placed on the middle of the axis of the rotor. When the base is forced to rotate on opposing supports on the rotor side, an oppositely directed pair of gyroscopic forces acts perpendicular to the axis (see "Physical Encyclopedic Dictionary" edited by AMProkhorov, M., "Soviet Encyclopedia", p. 126/3, hereinafter - Dictionary )

Известен также гироскоп, содержащий основание с опорой для оси и размещенный на оси ротор, при вынужденном вращении основания на опору со стороны ротора действует перпендикулярно к оси гироскопическая сила. Ротор выполнен в виде неподвижно соединенных друг с другом одной осью и вращающихся в одну сторону вместе с этой осью двух частей, имеющих равные по величине моменты инерции относительно упомянутой оси и образующих единую механическую систему, центр масс которой расположен на линии оси на равном расстоянии от обоих частей ротора между ними (см. патент Франции FR 2773775 A1, 1999).A gyroscope is also known, which contains a base with a support for the axis and a rotor located on the axis, with a forced rotation of the base, the gyroscopic force acts perpendicular to the axis on the support from the rotor. The rotor is made in the form of two parts motionlessly connected to each other by one axis and rotating in the same direction with this axis, having equal moments of inertia relative to the mentioned axis and forming a single mechanical system, the center of mass of which is located on the axis line at an equal distance from both parts of the rotor between them (see French patent FR 2773775 A1, 1999).

Недостатком указанных гироскопов является наличие двух опор для оси. В связи с этим действующая со стороны ротора гироскопическая сила проявляется в виде пары сил, что усложняет устройство, уменьшает надежность функционирования гироскопа, особенно с применением массивных роторов, и приводит к необходимости учитывать все эти факторы при соответствующих инженерных расчетах (см. Словарь, стр.126/3, 127/1).The disadvantage of these gyroscopes is the presence of two bearings for the axis. In this regard, the gyroscopic force acting on the rotor side manifests itself in the form of a pair of forces, which complicates the device, reduces the reliability of the gyroscope, especially with the use of massive rotors, and makes it necessary to take all these factors into account in the corresponding engineering calculations (see Dictionary, p. 126/3, 127/1).

Предлагаемое изобретение позволяет получить технический результат, заключающийся в применении для ротора только одной опоры с подшипником и размещение центра массы ротора, подшипника и центра соединения споры с основанием на одной прямой линии, совпадающей с направлением созданной со стороны ротора гироскопической силой. Это исключает характерное для известных гироскопов проявление плечей силы и создание пары сил, действующих на подшипники оси в противоположных направлениях. При этом облегчается использование массивного ротора и расширяется область применения гироскопического устройства.The present invention allows to obtain a technical result, which consists in applying for the rotor only one support with the bearing and placing the center of mass of the rotor, the bearing and the center of the spore connection with the base on one straight line coinciding with the direction of the gyroscopic force created on the side of the rotor. This eliminates the manifestation of the force shoulders characteristic of known gyroscopes and the creation of a pair of forces acting on the axle bearings in opposite directions. This facilitates the use of a massive rotor and expands the scope of the gyroscopic device.

Указанный технический результат достигается тем, что гироскопическое устройство содержит основание с опорой для оси и размещенный на оси ротор, при вынужденном вращении основания на опору со стороны ротора действует перпендикулярно к оси гироскопическая сила. Ротор выполнен в виде неподвижно соединенных друг с другом одной осью и вращающихся в одну сторону вместе с этой осью двух частей, имеющих равные по величине моменты инерции относительно упомянутой оси и образующих единую механическую систему, центр масс которой расположен на линии оси на равном расстоянии от обеих частей ротора между ними. Согласно изобретению центр масс ротора совмещен с подшипником, который установлен на опоре, при этом обеспечивается совмещение на одной прямой линии центра масс ротора, подшипника и центральной точки соединения споры с основанием, являющейся точкой опоры гироскопического устройства, и достигается совпадение указанной прямой линии с направлением гироскопической силы со стороны ротора.The specified technical result is achieved in that the gyroscopic device comprises a base with a support for the axis and a rotor located on the axis, with a forced rotation of the base on the support from the rotor, a gyroscopic force acts perpendicular to the axis. The rotor is made in the form of two parts motionlessly connected to each other by one axis and rotating in the same direction with this axis, having equal moments of inertia relative to the mentioned axis and forming a single mechanical system, the center of mass of which is located on the axis line at an equal distance from both parts of the rotor between them. According to the invention, the center of mass of the rotor is aligned with the bearing that is mounted on the support, this ensures that the center of mass of the rotor, bearing and the central point of connection of the spore is aligned on one straight line with the base, which is the fulcrum of the gyroscopic device, and this line coincides with the gyroscopic direction forces from the rotor.

На приведенном чертеже дан общий вид гироскопического устройства с изображением ротора в разрезе фронтальной плоскостью по линии оси 0-0 ротора с показом вращения ω ротора, а также возможного вынужденного вращения основания ω₁ вокруг линии оси В-В, приводящего к возникновению гироскопической силы F.The drawing shows a General view of the gyroscopic device with the image of the rotor in the frontal plane along the axis of the axis 0-0 of the rotor showing the rotation ω of the rotor, as well as the possible forced rotation of the base ω ₁ around the axis of the axis B-B, leading to the appearance of the gyroscopic force F.

Гироскопическое устройство содержит основание 1 с опорой 2 для оси 3 и размещенный на оси ротор 4, обладающий способностью сохранять направление линии оси 0-0 собственного вращения ω. При вынужденном вращении ω₁ основания 1 на опору 2 со стороны ротора 4 действует перпендикулярно к оси 3 гироскопическая сила F. Ротор выполнен в виде неподвижно соединенных друг с другом одной осью 3 и вращающихся в одну сторону вместе с этой осью двух частей 4, имеющих равные по величине моменты инерции относительно упомянутой оси и образующих единую механическую систему, центр масс 5 которой расположен на линии оси 0-0 на равном расстоянии от обоих частей ротора 4 между ними и совмещен с подшипником 6, который установлен на опоре 2, размещенной между частями ротора 4. При этом обеспечивается совмещение на одной прямой линии А-А центра масс 5 ротора, подшипника 6 и центральной точки соединения опоры с основанием, являющейся точкой опоры 7 гироскопического устройства, и достигается совпадение указанной прямой линии А-А с направлением гироскопической силы F.The gyroscopic device comprises a base 1 with a support 2 for the axis 3 and a rotor 4 located on the axis, with the ability to maintain the direction of the line of the axis 0-0 own rotation ω. With a forced rotation of ω _{1 of the} base 1, the gyroscopic force F acts perpendicular to the axis 3 on the support 2 from the rotor 4. The rotor is made in the form of two parts 4 that are stationary connected to each other by one axis 3 and rotate in the same direction with this axis, having equal the largest moments of inertia about the axis and forming a single mechanical system, the center of mass 5 of which is located on the axis line 0-0 at an equal distance from both parts of the rotor 4 between them and combined with the bearing 6, which is mounted on a support 2, placed between the parts of the rotor 4. In this case, the center of mass of the rotor 5, the bearing 6 and the central point of connection of the support with the base, which is the support point 7 of the gyroscopic device, are aligned on one straight line AA, and the specified straight line AA is aligned with the direction of the gyroscopic F. forces

Привод гироскопического устройства выполняют известным путем в виде ротора быстроходного электромотора, или, как вариант устройства, в виде воздушной турбинки, приводимой в движение струей воздуха (см. Словарь, стр.127/1).The gyroscopic device is driven in a known manner in the form of a rotor of a high-speed electric motor, or, as a variant of the device, in the form of an air turbine driven by an air stream (see Dictionary, p. 127/1).

Гироскопическое устройство работает следующим образом.A gyroscopic device operates as follows.

Определяющим условием функционирования гироскопического устройства является вращение ω ротора 4 с возможным вынужденным вращением ω₁ основания 1 вокруг линии оси В-B, не совпадающей с направлением линии оси 0-0 ротора. При этом со стороны ротора на подшипник 6 и ось 3 действует гироскопическая сила F, которая согласно известному свойству гироскопа стремится кратчайшим путем установить ось 3 ротора параллельно линии оси В-В, причем так, чтобы и вращение ω ротора и вынужденное вращение ω₁ основания были видны происходящими в одну сторону. Причем здесь рассматривается только действие сил без фактического перемещения оси 3, которая удерживается на опоре 2 при помощи подшипника 6. Известно, что центр масс любой механической системы, в том числе и ротора, проявляется как материальная точка, в которой сосредоточена масса всей системы и на которую действуют все силы, приложенные к системе (см. "Политехнический словарь" под ред. А.Ю.Ишлинского, изд. "Советская энциклопедия", М. - 1980, стр.585). Следовательно и в предложенном гироскопическом устройстве возникающая гироскопическая сила F действует на центр массы 5 ротора, которая имеет одну точку опоры в виде подшипника 6. Вместе с тем, в связи с размещением центра массы 5 ротора, его подшипника 6 и центральной точки 7 соединения опоры 2 с основанием 1 на одной прямой линии А-А, здесь отсутствуют плечи для гироскопической силы F, что исключает возможность создания пары сил. Помимо этого, в данном случае гироскопическая сила является противодействующей к силе тяжести ротора.The determining condition for the functioning of the gyroscopic device is the rotation ω of the rotor 4 with the possible forced rotation ω _{1 of the} base 1 around the line of the axis B-B, which does not coincide with the direction of the line of the axis 0-0 of the rotor. In this case, from the rotor side, the gyroscopic force F acts on the bearing 6 and axis 3, which, according to the well-known property of the gyroscope, tends to set the rotor axis 3 in the shortest way parallel to the axis of the BB axis, so that both the rotation ω of the rotor and the forced rotation ω _{1 of the} base are visible in one direction. Moreover, only the action of forces is considered here without actually moving the axis 3, which is held on the support 2 by means of bearing 6. It is known that the center of mass of any mechanical system, including the rotor, manifests itself as a material point in which the mass of the entire system is concentrated and which acts all the forces applied to the system (see. "Polytechnical Dictionary" under the editorship of A.Yu. Ishlinsky, ed. "Soviet Encyclopedia", M. - 1980, p. 585). Therefore, in the proposed gyroscopic device, the emerging gyroscopic force F acts on the center of mass 5 of the rotor, which has one fulcrum in the form of a bearing 6. However, in connection with the placement of the center of mass 5 of the rotor, its bearing 6 and the central point 7 of the connection of the support 2 with base 1 on one straight line AA, there are no shoulders for the gyroscopic force F, which excludes the possibility of creating a pair of forces. In addition, in this case, the gyroscopic force is counteracting to the gravity of the rotor.

Claims

A gyroscopic device containing a base with a support for the axis and a rotor placed on the axis, with a forced rotation of the base on the support from the rotor side, a gyroscopic force acts perpendicular to the axis, the rotor is made in the form of one axis fixedly connected to each other and rotating in the same direction with this the axis of two parts having equal inertia moments relative to the axis and forming a single mechanical system, the center of mass of which is located on the axis line at an equal distance from both parts of the rotor between them, characterized in that the center of mass of the rotor is aligned with the bearing that is mounted on the support, while ensuring that the center of mass of the rotor, the bearing and the central point of connection of the support with the base, which is the support point of the gyroscopic device, are aligned on one straight line and the specified a straight line with the direction of the gyroscopic force on the rotor side.