Гіроскопічні пристрої , гіроскопічні прилади, електромеханічні пристрої, що містять гіроскопи, і призначені для визначення параметрів, що характеризують рух (або положення) об'єкту, на якому вони встановлені, а також для стабілізації цього об'єкту. Р. в. використовують при вирішенні завдань навігації, управління рухливими об'єктами і ін.
Найбільш істотними ознаками, що характеризують вживані в техніці всілякі Р. в., є: тип гіроскопа, фізичний принцип побудови чутливого гіроскопічного елементу, тип підвісу, призначення Р. в.
Типи гіроскопів. Розрізняють двох основних типів гіроскопів: з трьома і двома мірами свободи. Гіроскопи з трьома мірами свободи діляться на урівноважені, або астатичні, і неврівноважені або позиційні.
Астатичним називається гіроскоп, в якого центр тяжіння збігається з точкою пересічення осей карданова підвісу (тобто з точкою підвісу). Сила тягаря не впливає на рух осі такого гіроскопа і її відходи при зовнішніх обуреннях можуть викликатися лише моментами сил в осях підвісу (моменти сил тертя і ін.). За відсутності моментів зовнішніх сил гіроскоп називається вільним. Хоча астатичні гіроскопи не володіють вибірковістю по відношенню до заданого напряму, тобто «направляючою силою», прагнучою привести вісь гіроскопа в певне положення, вони використовуються у ряді Р. в., наприклад, в гіроскопах напряму, гіровертикалях і ін., причому прецизійні гіроскопи можуть застосовуватися без пристроїв, що коректують.
Позиційним називається гіроскоп, що володіє вибірковістю по відношенню до деякому напряму; при відхиленні його осі від цього напряму виникає «сила напрямної», прагнуча повернути вісь гіроскопа в задане положення. Для додання Р. в. позиційних властивостей застосовують два способи. Перший полягає в зсуві центру тяжіння гіроскопа відносно точки підвісу. Він використовується в гірокомпасах, в яких «сила напрямної» виникає при відхиленні осі гіроскопа від плоскості меридіана, і в гиромаятниках, в яких «сила напрямної» виникає при відхиленні осі гіроскопа від вертикалі місця. Ін.(Древн) спосіб полягає у вживанні астатичного гіроскопа і відповідної системи корекції, наприклад маятникової (див. Гіровертикаль ).
Гіроскопи з двома мірами свободи використовують в Р. в. найчастіше як диференціюючі і інтегруючі гіроскопи які здійснюють диференціювання (або інтеграція) вхідного сигналу, тобто вимірюють похідну (або інтеграл) від тієї величини, на дію якої реагує Р. в. Наприклад, в гиротахометре диференціюючий гіроскоп, реагуючи на поворот об'єкту, вимірює його кутову швидкість, а поплавцевий інтегруючий гіроскоп (див. Гіроскопічний інтегратор ), реагуючи на кутову швидкість об'єкту, вимірює кут його повороту.
Фізичні принципи побудови чутливих гіроскопічних елементів. Розрізняють гіроскопи з механічним ротором, з рідинним ротором, вібраційні, лазерні, ядерні. Найбільш поширені гіроскопи з механічним ротором: у них носієм кінетичного моменту є бистровращающєєся масивне тверде тіло — ротор. Носієм кінетичного моменту може бути і рідке середовище. Вібраційні гіроскопи як чутливий елемент містять вібруючі маси (наприклад, ротор з пружним підвісом або пружні пластини) і служать для визначення кутової швидкості об'єкту. Лазерним гіроскопом є пристрій, в якому використовується оптичний квантовий генератор направленого випромінювання і міститься плоский замкнутий контур (утворений трьома і більш дзеркалами), де циркулюють два зустрічні світлові потоки (світивши); він також служить для визначення кутової швидкості об'єкту (див. Квантовий гіроскоп ). Ядерний гіроскоп заснований на тій властивості, що ядро атома містить протони, що володіють моментами спинів і орбітальних кількості рухи, а також пов'язаними з ними магнітними моментами. При цьому наявність механічного обертального моменту в ядра повідомляє йому властивості гіроскопа, а наявність магнітного моменту дає можливість орієнтувати вісь цього гіроскопа в просторі і визначати її положення. Ядерні гіроскопи можуть використовуватися як стабілізатори напряму, датчики кутових швидкостей.
Типи підвісів гіроскопів . У гіроскопах з механічним ротором розрізняють механічний, поплавцевий, газовий, магнітний, електростатичний типи підвісів. У більшості Р. в. використовуються гіроскопи з механічним підвісом; виконаним у вигляді карданова підвісу (див. Гіроскоп ).
В різних двух- і трьохстатечних гіроскопах для розвантаження механічних опор застосовуються рідинні, або поплавцеві, підвіси (наприклад, в поплавцевому інтегруючому гіроскопі), унаслідок чого подібні гіроскопи мало схильні вібраційним, ударним і ін. обурюючим діям і володіють високою точністю.
Істотне підвищення точності Р. в. досягається при вживанні гіроскопів з газовим підвісом. Ротор такого гіроскопа зазвичай має сферичну форму і спирається па надзвичайно тонкий газовий шар, що утворюється між кулею-ротором і спеціальною опорою. Така куля є практично вільним гіроскопом. Газові опори можуть також застосовуватися в осях підвісу ротора і карданових кілець.
В деяких Р. в. використовується гіроскоп з магнітним підвісом, ротор якого, виконаний у вигляді феритової сфери, підтримується магнітним полем в зваженому стані. Необхідні характеристики поля автоматично регулюються спеціальною стежачою системою. Іншим різновидом магнітного підвісу є т.з. криогенний підвіс ротора, в якому використовується взаємодія магнітних полів, що створюються струмами в надпровідниках . Підтримуючі сили магнітного поля виникають при зміні положення ротора по відношенню до елементів підвісу. Матеріал ротора, котушок електромагнітів і спеціальних екранів приводиться в надпровідний стан шляхом глибокого охолоджування.
В гіроскопі з електростатичним підвісом ротор є порожнистою сферою, зовнішня поверхня якої має високу провідність. Ротор поміщається між електродами, до яких підводиться висока напруга, регульована спеціальною стежачою системою. Під дією електростатичних сил ротор центрується в просторі між електродами.
Основні Р. в. За призначенням Р. в. підрозділяють на наступні групи: 1) Р. в. для визначення кутових відхилень об'єкту. Сюди відносяться різні астатичні і позиційні гіроскопи, а саме: гіроскопи напрями, що визначають азимутні відхилення об'єкту (кути рискання корабля або літального апарату), і гіровертикалі або гиромаятникі, що визначають відхилення об'єкту відносно плоскості горизонту (кути кильової і бортової хитавиці корабля, кути тангажа і крену літального апарату); 2) Р. в. для визначення кутових швидкостей і кутових прискорень об'єкту, в яких використовуються диференціюючі гіроскопи. До них відносяться гиротахометри і вібраційні гіроскопи, що визначають кутові швидкості обертання об'єкту і гиротахоакселерометри, що визначають кутові швидкості і кутові прискорення обертання об'єкту; 3) Р. в. для визначення інтегралів від вхідних величин, в яких використовуються інтегруючі гіроскопи: гіроскопічні інтегратори кутових швидкостей, що визначають кути відхилення об'єкту; інтегро-діференціюючі гіроскопи визначальні кути і кутові швидкості обертання об'єкту, а також гіроскопічні інтегратори лінійних прискорень, які служать для знаходження лінійної швидкості об'єкту; 4) Р. в. для стабілізації об'єкту або окремих приладів і пристроїв, а також для визначення кутових відхилень об'єкту, називають гіростабілізаторами ; 5) Р. в. для вирішення навігаційних завдань. Сюди відносяться: гірокомпаси, що визначають курс об'єкту і азимут (пеленг) орієнтованого напряму; гіромагнітні компаси, що визначають магнітний курс об'єкту, гирошироти, призначені для визначення широти місця; гирошироткомпаси, за допомогою яких визначаються курс і широта місця розташування об'єкту; гирогорізонткомпаси, службовці для визначення курсу об'єкту і кутів відхилення його відносно плоскості горизонту, інерціальні навігаційні системи, які призначені для знаходження ряду параметрів, необхідних для навігації об'єктів; гироорбітанти, які служать для визначення кутів рискання, штучного супутника Землі; гирорульовиє, що забезпечують автоматичне управління курсом корабля.
Р. в. застосовують в морському флоті авіації, ракетній і космічній техніці, народному господарстві для вирішення всіляких завдань навігації і управління рухливими об'єктами, а також при проведенні деяких спеціальних робіт (маркшейдерських, геодезичних, топографічних і ін. — див.(дивися) Гиротеодоліт ).
Літ.: Крилов А. Н., Загальна теорія гіроскопів і деяких технічних їх вживань. Собр. праць, т. 8 М. — Л., 1950; Булгаков Би. Ст, Прикладна теорія гіроскопів, 2 видавництва, М., 1955; Микола Е. Л., Теорія гіроскопів, Л. — М., 1948; Ішлінський А. Ю., Механіка гіроскопічних систем, М., 1963; Кудревіч Би. І., Теорія гіроскопічних приладів, т. 1—2, Л., 1963—65; Меркин Д. Р., Гіроскопічні системи, М., 1956; Ройтенберг Я. Н., Гіроскопи, М., 1966; Граммель Р., Гіроскоп, його теорія і вживання, пер.(переведення) з йому.(німецький), т. 1—2, М., 1952; Пельпор Д. С., Гіроскопічні прилади і автопілоти, М., 1964; Рівкин С. С., Теорія гіроскопічних пристроїв, ч. 1—2, Л., 1962—64 (бібл.).
