Юный техник 1961-06, страница 33

ГИРОТРОН — ГИРОСКОП БЕЗ ВОЛЧКА

Оложнейшая задача — управлять движением тяжелого самоле-** та или ракеты. Вряд ли человек справился бы с ней, если бы ему на помощь не приходили навигационные приборы, сердце которых вращающийся волчок — гироскоп.

Современные гироскопы — это очень сложные дорогостоящие приборы, они должны быть максимально надежны в работе. Очень важно, чтобы гироскопы как можно дольше не выходили из строя, — имели, как говорят инженеры, большой ресурс работы. Но у гироскопов есть одно уязвимое место, их «ахиллесова пята». Раз есть вращение, значит нужны подшипники. Какими бы хорошими они ни были, в них всегда существует трение. А трение порождает различные шумы и помехи, которые ведут к искажению полезного сигнала. Конструкторы борются с шумами: ставят сверхтвердые сапфировые подшипники, помещают ротор в жидкость (жидкостное трение, как известно, меньше сухого) и т. д. Все эти меры, конечно, уменьшают ошибки гироскопов, но не устраняют их до конца.

А нельзя ли создать прибор, аналогичный гироскопу, но в котором отсутствовали бы вращающиеся части, — своего рода гироскоп без волчка?

Случалось ли вам когда-нибудь наблюдать, как одна муха гоняется за другой? Первая резко бросается из стороны в сторону, а вторая, летящая за ней на небольшом расстоянии, в точности повторяет ее «маневры». Такая быстрота реакции и координации движений говорит об отличном умении мухи управлять своим полетом. Как же ей это удается?

Когда-то, говорят энтомологи (энтомология — наука о насекомых), у мухи было две пары крыльев, но впоследствии одна из них превратилась в особые органы, называемые жужжальцами. С виду они напоминают гимнастические булавы. Это маленькие грузики, сидящие на тоненьких ножках, каждая из которых расположена под углом 150° к направлению полета.

Пока муха сидит, жужжальца неподвижны, но в полете они начинают вибрировать в вертикальной плоскости, описывая дугу, равную приблизительно 90°. Частота вибрации может изменяться в зависимости от условий полета и порой достигает 200 герц. Если удалить жужжальца и подвесить муху на нитке, она будет беспорядочно вращаться. Если же заставить такую муху летать, то полет станет неустойчивым, муха начнет кружить по спирали.

Каким же образом колеблющиеся грузики помогают мухе удерживать равновесие?

Проделайте следующий опыт. Взявшись за ручку звучащего камертона, поворачивайте его вокруг оси. Ваша рука почувствует толчки: камертон то сопротивляется вращению, то, наоборот, ускоряет движение руки. Происходит это потому, что ножки камертона участвуют сразу в двух движениях — вращаются вместе с рукой и колеблются в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения (собственные колебания). При этом на каждую из ножек действует своя кориолисова сила (см. ЮТ № 1 за 1961 год, статью «Силы инерции»). Направления этих сил противоположны. Пара сил вызывает крутильные колебания ручки камертона. Частота их совпадает с частотой колебаний ножек, а амплитуда зависит от скорости вращения камертона.

Теперь становится понятным механизм действия жужжалец.

3t