ГИРОСКОПИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С РАВНОДЕЙСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ГИРОСКОПИЧЕСКИХ СИЛ И УРАВНОВЕШЕННЫМИ СИЛАМИ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ
GYROSCOPIC DEVICE WITH RESULTANT SYSTEM OF GYROSCOPIC FORCES AND BALANCED COUNTER-FORCES

Изобретение относится к гироскопическим устройствам. Может быть применено в основном на средствах передвижения, содержащих гироскопы, в том числе оснащенные массивными роторами. Гироскопическое устройство создает единую равнодействующую действующих в устройстве гироскопических сил, направленную в одну сторону, преимущественно в сторону движения транспортного средства.
Известно гироскопическое устройство, содержащее основание с опорой, на которой закреплен конец оси с образованием кронштейна, несущего ротор с возможностью его вращения на своем подшипнике. При вынужденном вращении основания вокруг оси, перпендикулярной оси ротора, со стороны ротора перпендикулярно к его оси действует гироскопическая сила (патент РФ №2357211 C1, 27.05.2009).
Недостатком указанного гироскопического устройства является применение одного вращающегося ротора, оснащенного одним основанием и опорой, приведение которых во вращение приводит к возникновению сил противодействия, которые передаются на совмещенное с гироскопическим устройством транспортное средство, что вызывает его нежелательные движения, а при отсутствии внешней опоры (например, на космическом аппарате или плавающем объекте) ускоряющееся вращение.
Предлагаемое изобретение позволяет получить технический результат, заключающийся в уравновешивании сил противодействия, возникающих при работе гироскопического устройства, и создании единой равнодействующей системы гироскопических сил, направленных в сторону движения транспортного средства или в иную нужную сторону, что зависит от установки гироскопического устройства, относительно транспортного средства.
Указанный технический результат достигается тем, что гироскопическое устройство с равнодействующей системы гироскопических сил и уравновешенными силами противодействия содержит основание с опорой, на которой закреплен один конец оси с образованием кронштейна, несущего ротор с возможностью его вращения вокруг оси на своем подшипнике. При вынужденном вращении основания вокруг оси гироскопического устройства, перпендикулярной оси ротора, со стороны ротора перпендикулярно к его оси действует гироскопическая сила. В гироскопическом устройстве применяются два одинаковых по устройству двухроторных гироскопа, у каждого из которых с противоположных сторон опоры на одной прямой линии прикреплены в виде кронштейнов оси, на которых на одинаковом расстоянии от опоры размещены роторы, вращающиеся в разные стороны относительно друг друга. Каждый из гироскопов имеет свою ось, проходящую через споры на равном расстоянии от роторов перпендикулярно линии их осей. Оси гироскопов размещены последовательно на общей прямой линии и образуют в совокупности единую ось гироскопического устройства. Гироскопы совершают вращение на своих осях в разные стороны относительно друг друга. Указанный совокупный характер вращения гироскопов и их роторов обеспечивает создание направленной вдоль общей линии осей гироскопов единой равнодействующей всех создаваемых в устройстве гироскопических сил и осуществляет взаимное уравновешивание равных по абсолютной величине сил противодействия, возникающих при вращении гироскопов в разные стороны относительно друг друга вокруг единой оси гироскопического устройства.
A
B
A
B
На приведенном чертеже дан общий вид предложенного гироскопического устройства, с изображением входящих в его состав двух гироскопов А и В, с показом направлений их вращения в разные стороны ω и ω вокруг общей линии 0-0 их осей, приводящего к возникновению направленных в одну сторону равнодействующих гироскопических сил F и F.
а
в
I
A
B
A
B
a
в
В гироскопическом устройстве с равнодействующей системы гироскопических сил и уравновешенными силами противодействия применяются два одинаковых по устройству двухроторных гироскопа А и В, у каждого из которых с противоположных сторон опоры 2 на одной прямой линии прикреплены в виде кронштейнов оси 3, на которых на одинаковых расстояниях от опоры размещены роторы 4, вращающиеся ω и ω в разные стороны относительно друг друга. Каждый из гироскопов имеет свою ось 0-0, проходящую через опоры на равном расстоянии от роторов перпендикулярно линии их осей. Оси гироскопов размещены последовательно на общей прямой линии и образуют в совокупности единую ось 0-0 гироскопического устройства. Гироскопы А и В совершают вращение ω и ω на своих осях в разные стороны относительно друг друга. Указанный совокупный характер вращения гироскопов ω и ω и их роторов ωи ωобеспечивает создание направленной вдоль общей линии осей 0-0 гироскопов единой равнодействующей F всех создаваемых в устройстве гироскопических сил и осуществляет взаимное уравновешивание равных по абсолютной величине сил противодействия, возникающих при вращении гироскопов в разные стороны относительно друг друга вокруг единой оси 0-0 гироскопического устройства.
Предложенное гироскопическое устройство работает следующим образом.
а
в
A
B
I
а
в
I
a
в
A
B
a
в
При вращении ωи ω роторов 4 каждого из гироскопов А и В на своих осях 3 в противоположные стороны относительно друг друга с одновременным вынужденным вращением ωи ω гироскопов с их основаниями 1 вокруг осей 0-0 гироскопов, со стороны каждого ротора на его ось 3 будет действовать соответствующая гироскопическая сила F и F. Эта сила согласно известному свойству гироскопа стремится кратчайшим путем установить ось 3 ротора параллельно линии оси 0-0 вынужденного вращения гироскопа, причем так, чтобы и вращение ωи ω каждого из роторов и вынужденное вращение ωи ω каждого из гироскопов были видны происходящими в одну и ту не сторону для соответствующих роторов и гироскопов. Оси 3 роторов выполнены в виде кронштейнов, имеющих только одну точку крепления со своей опорой 2, что исключает возможность создания пары сил от роторов (что характерно для известных гироскопов) и обеспечивает создание каждым из роторов только одной гироскопической силы F или F.
I
a
в
A
B
A
B
а
в
Роторы каждого из гироскопов вращаются в противоположные стороны относительно друг друга и размещены по разную сторону от их опоры 2 и линиии оси 0-0 их вынужденного вращения. Это обеспечивает направление созданных соответствующими роторами гироскопических сил Fи F в одну сторону и возможность их приведения у каждого из гироскопов А и В к равнодействующим силам F и F, также направленных в одну сторону с возможностью создания единой для гироскопического устройства в целом равнодействующей силы F, направленной вдоль единой линии оси 0-0 гироскопического устройства в ту же сторону, что и гироскопические силы, созданные гироскопами F и F и их роторами F и F.
A
B
A
B
При вынужденном вращении ωи ω гироскопов А и В вокруг единой оси 0-0 в противоположных относительно друг друга направлениях под воздействием внешних для них сил со стороны оснащенного гироскопами транспортного средства возникают силы противодействия Р и P, противоположно направленные относительно друг друга. Эти противодействующие силы возникают согласно третьему закону механики Ньютона. При абсолютном равенстве противодействующих сил и их противоположной направленности в зависимости от отношения к гироскопу А или к гироскопу В они уравновешивают друг друга и не оказывают воздействие на транспортное средство. Это имеет особое значение для космических аппаратов и плавающих объектов в связи с отсутствием у них внешней опоры, предотвращающей непрерывное ускоряющееся раскручивание при приведении гироскопов во вращение вокруг единой оси 0-0 гироскопического устройства.