ЖИДКОСТНОЙ ГИРОСКОП
LIQUID GYROSCOPE

Изобретение относится к гироскопам, в частности гироскопам жидкостного типа, в которых центральная часть гироскопа остается свободной и может найти применение в транспортных автомобильных, железнодорожных, морских, речных, монорельсовых, космических и других отраслях.
Из уровня техники известен патент GB 1059300, описывающий гироскоп содержащий ртуть или галлий в качестве жидкости предназначенный для определения положения прибора в пространстве. Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Жидкостной гироскоп предназначен для поддержания определенного положения, но не для определения этого положения;
- Жидкостной гироскоп может работать с разными типами жидкостей. Известен патент US 2854850, описывающий гироскопическую установку помещенную в жидкую структуру для повышения точности. Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Жидкостной гироскоп содержит жидкость внутри себя для обеспечения гироскопического эффекта;
- Жидкостной гироскоп предназначен для поддержания заранее заданного положения.
Известен патент RU 2217700, описывающий гироскоп предназначенный для определения положения устройства.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Жидкостной гироскоп предназначен для поддержания определенного положения, но не для определения этого положения;
- Жидкостной гироскоп может работать с разными типами жидкостей.
Известен патент RU2573606, описывающий вихревой тороидальный гироскоп в котором внутрь канала жидкости встроен насос или турбина, а поток жидкости закручивается внутри тора по спирали.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
- Жидкостной гироскоп имеет отдельно вынесенные в центр ускорители потока (которые могут быть насосами) не препятствующие движению основного потока жидкости;
- В жидкостном гироскопе жидкость не закручивается по спирали, а распределяется слоями согласно скорости своего движения, так наиболее быстрые части жидкости стремятся к внешнему краю гироскопа, а медленные к центру.
Наиболее близким решением является патент US 3516280, описывающий гироскоп в котором подача ускоренного потока жидкости производится из центра с помощью специальных патрубков исходящих из центра примерно до середины потока жидкости.
Отличия от заявленного решения состоят в том, что:
Жидкостной гироскоп хотя и имеет ускорители потока расположенные в центральной части гироскопа, но ускорители занимают не центральную часть гироскопа, а размещаются как можно ближе к основной трубе гироскопа;
- В жидкостном гироскопе нет выступающих в часть потока жидкости патрубков, а обмен разноскоростными слоями происходит автоматически.
Технический результат заявленного изобретения состоит в разработке гироскопа со свободным центром для размещения дополнительного оборудования или принадлежностей и различающейся скоростью рабочего тела.
Технический результат достигается при помощи использования жидкостного гироскопа представляющего собой трубу к которой внутри ее диаметра присоединены ускорители потока с размещением как можно ближе к основной трубе, а различная скорость рабочего тела обеспечивается разной скоростью потока воды у внешнего диаметра трубы и у внутреннего.
Частными случаями изготовления конструкции являются:
- Применение токопроводящих жидкостей;
- Изменение количества ускорителей потока;
- Изменение принципа работы ускорителя потока;
- Использование разделяющейся конструкции.
Краткое описание чертежей:
Фиг. 1 - 3Д-изображение общего вида гироскопа;
Фиг. 2 - 3Д-изображение гироскопа в разрезе;
Фиг. 3-Чертеж поперечного разреза гироскопа;
Фиг. 4 - Чертеж продольного разреза гироскопа;
Фиг. 5 - Схематичное движение жидкости внутри гироскопа.
На изображениях жидкостного гироскопа указаны следующие элементы:
1. Основная труба
2. Ускорители потока (насосы)
3. Подводящие трубы
4. Лопасти
5. Жидкость
6. Направление движения быстрого потока жидкости
7. Направление движения медленного потока жидкости
Жидкостной гироскоп представляет собой согнутую в круг и замкнутую трубу (1) в центральной части которой располагаются ускорители потока (2), например насосы, которые в свою очередь подсоединяются к круговой трубе (1) с помощью подводящих труб (3). При этом ускорители насоса (2) хотя и располагаются в центральной части круга образованного основной трубой (1), но преимущественно располагаются у стенок основной трубы (1) на удалении от непосредственного центра, центральной точки диаметра круга образованного основной трубой (1).
Жидкостной гироскоп работает следующим образом:
Объем основной трубы (1), ускорителей потока (2) и подводящих труб (3) полностью заполняется жидкостью (5), при этом полное заполнение позволяет обеспечить стабильную работу ускорителей потока (2) и движение быстрых и медленных (6, 7) потоков жидкости.
Для создания гироскопического эффекта начинают работать ускорители потока (2), которые могут быть оборудованы лопастями (4) или другими элементами позволяющими обеспечить движение потока жидкости (5).
Лопасти (4) ускоряют поток жидкости (5) который по подводящей трубе (3) поступает в основную трубу (1). При этом создается определенная центробежная сила (или аналог такой силы), которая выводит быстрый поток (6) на внешний диаметр круга образованного основной трубой (1). А скорость движения быстрого потока (6) во многом и определяет силу и эффективность создаваемого гироскопического эффекта.
При движении быстрого потока (6) частицы жидкости (5) сталкиваются между собой и производят трение о внутреннюю поверхность основной трубы (1), что приводит к их замедлению.
Замедление частиц жидкости (5) приводит к снижению действующей на них центробежной силы, что приводит к выталкиванию быстрыми частицами жидкости более медленных в зону малого диаметра круга образованного основной трубой (1), где создается медленный поток (7) жидкости. Наиболее сильно медленные частицы жидкости (5) выталкиваются в медленный поток (7) в зонах выхода ускоренного потока из подводящих труб (3).
В свою очередь медленный поток (7) находясь на малом диаметре основной трубы (1) имеет большую вероятность попасть в подводящий патрубок (3) и далее в ускоритель потока (2), что и происходит благодаря работе лопастей (4) которые не только выталкивают ускоренный быстрый поток (6) в основную трубу, но и засасывают в рабочую зону медленный поток (7).
Кроме того, попаданию медленного потока (7) в ускоритель потока (2) способствует постоянный объем жидкости (5) в гироскопе, так как отсутствует возможность создания зон с отсутствием жидкости в центральной части гироскопа (в ускорителях потока (2)) из-за действия центробежной силы. Также по этой причине, если необходимо размещение в конструкции расширительных бачков для жидкости (5), то они размещаются ближе к центру и не ниже центра тяжести конструкции с учетом действия центробежной силы.
Особенности конструкции:
1. Виды ускорителей потока. Под ускорителем потока понимается в первую очередь жидкостной насос того или иного типа. Для простоты на изображениях указан насос содержащий лопасти. Но, при использовании некоторых типов жидкостей возможно использование вместо насосной оригинальной ускорительной конструкции. Например, при использовании в качестве рабочего тела магнитореологической жидкости возможно использование для ускорения потока жидкости электрических, магнитных или электромагнитных полей.
2. Токопроводящие жидкости. Возможно применение жидкостей состоящих из элементов имеющих большую электрическую проводимость или добавление таких элементов в изначальную жидкость, что позволит обеспечить электрическую связь между различными частями гироскопа, а также обеспечит детектирование работы гироскопа.
3. Количество ускорителей потока не может быть меньше одного, но может быть увеличено в большую сторону практически без ограничений, если это возможно с учетом размеров гироскопа и возможности размещения.
4. Использование разделяющейся конструкции. В гироскопе могут быть установлены клапаны, позволяющие герметизировать жидкость в основной трубе (1) с возможностью сдвигания или перемещения части основной трубы (1). Такая возможность может быть реализована в случаях размещения гироскопа в зонах расположения дверей, окон, конструкций с необходимостью доступа к ним и т.д..
Заявленный результат достигается с помощью размещения ускорителей потока в центральной части гироскопа преимущественно у стенок основной трубы на удалении от центральной точки диаметра основной трубы, а различие в скорости рабочего тела гироскопа обеспечивается замедлением частиц жидкости при трении, уменьшением их центробежной силы и смещением к малому диаметру круга образованного основной трубой при наличии постоянно движимого с помощью ускорителей быстрого потока жидкости стремящегося к внешнему диаметру круга, образованного основной трубой.