RU2444702C9

RU2444702C9 - Gyroscopic device with resultant system of gyroscopic forces and balanced counter-forces

Info

Publication number: RU2444702C9
Application number: RU2011111224/28A
Authority: RU
Inventors: Борис Федорович Кочетков (RU); Борис Федорович Кочетков
Original assignee: Борис Федорович Кочетков
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-06-10
Also published as: RU2444702C1

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: device has two identical double-rotor gyroscopes A and B, for each of which on the base 1 a support 2 is mounted with two support arms 3 fixed on one straight line on opposite sides of the support, with a rotor 4 mounted on each support arm as on an axis with possibility of rotation. The rotors rotate in opposite directions and during forced rotation of the bases of each of the gyroscopes about their axes O-O₁ perpendicular to axes of the rotors, gyroscopic forces F_a and F_b act in one direction on the side of the rotors perpendicular to their axes, where said gyroscopic forces are reduced at each gyroscope to their resultant gyroscopic forces F_A and F_B, which are directed in one direction along a single axis O-O of the gyroscopic device.

EFFECT: invention enables use of gyroscopic devices, including those with solid rotors, on any vehicle, including those without an external support, eg, spacecraft, without violating their stable position during flight.

1 dwg

Description

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.The invention relates to gyroscopic devices. It can be used mainly on vehicles containing gyroscopes, including those equipped with massive rotors. The gyroscopic device creates a single resultant of the gyroscopic forces acting in the device, directed in one direction, mainly in the direction of movement of the vehicle.

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).Known gyroscopic device containing a base with a support on which the end of the axis is fixed with the formation of an arm bearing a rotor with the possibility of rotation on its bearing. In case of forced rotation of the base around an axis perpendicular to the axis of the rotor, a gyroscopic force acts from the side of the rotor perpendicular to its axis (RF patent No. 2357211 C1, 05.27.2009).

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.The disadvantage of this gyroscopic device is the use of one rotating rotor equipped with one base and support, bringing them into rotation leads to the emergence of reaction forces that are transmitted to the vehicle combined with the gyroscopic device, which causes its unwanted movements, and in the absence of an external support (for example, on a spacecraft or floating object) accelerating rotation.

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.The present invention allows to obtain a technical result, which consists in balancing the reaction forces arising from the operation of the gyroscopic device and creating a single resultant system of gyroscopic forces directed towards the vehicle or in the other necessary direction, which depends on the installation of the gyroscopic device relative to the vehicle.

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.The specified technical result is achieved by the fact that the gyroscopic device with the resultant system of gyroscopic forces and balanced reaction forces contains a base with a support on which one end of the axis is fixed with the formation of an arm bearing the rotor with the possibility of rotation around the axis on its bearing. In case of forced rotation of the base around the axis of the gyroscopic device perpendicular to the axis of the rotor, a gyroscopic force acts from the side of the rotor perpendicular to its axis. In a gyroscopic device, two two-rotor gyroscopes identical in design are used, each of which on opposite sides of the support on the same straight line is attached in the form of axis brackets, on which rotors rotating in opposite directions relative to each other are placed at the same distance from the support. Each of the gyroscopes has its own axis passing through the spores at an equal distance from the rotors perpendicular to the line of their axes. The axes of the gyroscopes are placed sequentially on a common straight line and together form a single axis of the gyroscopic device. Gyroscopes rotate on their axes in different directions relative to each other. The indicated aggregate rotation pattern of gyroscopes and their rotors ensures the creation of a single resultant directed along the common line of gyroscope axes of all the gyroscopic forces created in the device and performs mutual balancing of the counter-forces equal in absolute value that arise when gyroscopes rotate in different directions relative to each other around a single axis of the gyroscopic device .

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_A и ω_B вокруг общей линии О-О их осей, приводящего к возникновению направленных в одну сторону равнодействующих гироскопических сил F_A и F_B.The drawing shows a general view of the proposed gyroscopic device, with the image of its two gyroscopes A and B, showing the directions of their rotation in different directions ω _A and ω _B around a common line O-O of their axes, leading to the appearance of directed in one side of the resultant gyroscopic forces F _A and F _B.

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_а и ω_в в разные стороны относительно друг друга. Каждый из гироскопов имеет свою ось О-О₁, 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 О-О гироскопического устройства. Гироскопы А и В совершают вращение ω_A и ω_B на своих осях в разные стороны относительно друг друга. Указанный совокупный характер вращения гироскопов ω_A и ω_B и их роторов ω_aи ω_вобеспечивает создание направленной вдоль общей линии осей О-О 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 О-О гироскопического устройства.In a gyroscopic device with a resultant system of gyroscopic forces and counterbalanced counter forces, two two-rotor gyroscopes A and B identical in design are used, each of which on the opposite sides of the support 2 on the same straight line is mounted in the form of brackets of the axis 3 at which at equal distances from the support has rotors 4 rotating ω _a and ω _a in different directions relative to each other. Each of the gyroscopes has its own axis O- ₁ , passing through the supports at an equal distance from the rotors perpendicular to the line of their axes. The axis of the gyroscopes is placed sequentially on a common straight line and together form a single axis OO of the gyroscopic device. Gyroscopes A and B rotate ω _A and ω _B on their axes in different directions relative to each other. Said cumulative nature of rotational gyro ω _A and ω _B and their rotors ω _a and ω _a provides a directed along the common line of axis O-O gyroscopes single resultant F of all created in the device gyroscopic forces and performs mutual balancing equal in absolute value to counter the forces generated when the gyroscopes rotate in different directions relative to each other around a single axis O-O gyroscopic device.

Предложенное гироскопическое устройство работает следующим образом.The proposed gyroscopic device operates as follows.

При вращении ω_аи ω_в роторов 4 каждого из гироскопов А и В на своих осях 3 в противоположные стороны относительно друг друга с одновременным вынужденным вращением ω_Aи ω_B гироскопов с их основаниями 1 вокруг осей О-О₁ гироскопов, со стороны каждого ротора на его ось 3 будет действовать соответствующая гироскопическая сила F_а и F_в. Эта сила согласно известному свойству гироскопа стремится кратчайшим путем установить ось 3 ротора параллельно линии оси О-О₁ вынужденного вращения гироскопа, причем так, чтобы и вращение ω_aи ω_в каждого из роторов и вынужденное вращение ω_Aи ω_B 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_a или F_в.When ω _a and ω rotate _{in the} rotors 4 of each of the gyroscopes A and B on their axes 3 in opposite directions relative to each other with simultaneous forced rotation of the gyroscopes ω _A and ω _B with their bases 1 around the O-O axes _{1 of the} gyroscopes, from each side the rotor on its axis 3 will act the corresponding gyroscopic force F _a and F _c . This force, in accordance with the well-known property of the gyroscope, seeks by the shortest way to establish the axis 3 of the rotor parallel to the line of the axis О-О _{1 of the} forced rotation of the gyroscope, so that both the rotation ω _a and ω _in each of the rotors and the forced rotation ω _A and ω _{B of} each of the gyroscopes visible in one direction or the other for the respective rotors and gyroscopes. The axis 3 of the rotors is made in the form of brackets having only one attachment point with their support 2, which eliminates the possibility of creating a pair of forces from the rotors (which is typical for known gyroscopes) and ensures that each of the rotors creates only one gyroscopic force F _a or F _c .

Роторы каждого из гироскопов вращаются в противоположные стороны относительно друг друга и размещены по разную сторону от их опоры 2 и линии оси О-О₁ их вынужденного вращения. Это обеспечивает направление созданных соответствующими роторами гироскопических сил F_aи F_в в одну сторону и возможность их приведения у каждого из гироскопов А и В к равнодействующим силам F_A и F_B, также направленных в одну сторону с возможностью создания единой для гироскопического устройства в целом равнодействующей силы F, направленной вдоль единой линии оси О-О гироскопического устройства в ту же сторону, что и гироскопические силы, созданные гироскопами F_A и F_B и их роторами F_а и F_в.The rotors of each of the gyroscopes rotate in opposite directions relative to each other and are placed on different sides from their support 2 and the axis line O-O _{1 of} their forced rotation. This provides the direction established by the respective rotor gyroscopic forces F _a and F _in one way and the possibility of bringing each of gyros A and B to the resultant of the forces F _A and F _B, are also directed in the same direction to generate uniform for gyroscopic devices generally the resultant force F directed along a single line of the O-O axis of the gyroscopic device in the same direction as the gyroscopic forces created by the gyroscopes F _A and F _B and their rotors F _a and F _c .

При вынужденном вращении ω_Aи ω_B гироскопов А и В вокруг единой оси О-О в противоположных относительно друг друга направлениях под воздействием внешних для них сил со стороны оснащенного гироскопами транспортного средства возникают силы противодействия Р_A и P_B, 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 О-О гироскопического устройства.When the gyroscopes A and _{B are} forced to rotate ω _A and ω _B around a single O-O axis in opposite directions from each other under the influence of forces external to them from the vehicle equipped with gyroscopes, counter forces P _A and P _B arise, oppositely directed relative to each other . These opposing forces arise according to the third law of Newtonian mechanics. With the absolute equality of the opposing forces and their opposite directions, depending on the attitude to the gyroscope A or to the gyroscope B, they balance each other and do not affect the vehicle. This is of particular importance for spacecraft and floating objects in connection with the absence of an external support for them, which prevents continuous accelerated spinning when the gyroscopes are rotated around a single axis O-O of the gyroscopic device.

Claims

A gyroscopic device with a resultant system of gyroscopic forces and balanced reaction forces, containing a base with a support on which one end of the axis is fixed with the formation of an arm supporting the rotor with the possibility of rotation around the axis on its bearing, when the base rotates around the axis of the gyroscopic device perpendicular to the axis of the rotor, from the rotor side, a gyroscopic force acts perpendicularly to its axis, characterized in that two two-rotor identical in design are used gyroscopes, each of which on opposite sides of the support has axles made in the form of brackets on the same straight line, on which rotors rotating in different directions relative to each other are placed at equal distances from the support, each gyroscope has its own axis passing through the supports at an equal distance from the rotors perpendicular to the line of their axes, the axes of the gyroscopes are placed sequentially on a common straight line and together form a single axis of the gyroscopic device, while doing this gyroscopes t rotation on its axes in different directions relative to each other, the specified aggregate rotation of the gyroscopes and their rotors ensures the creation of a single resultant directed along the common line of the gyroscope axes of all the gyroscopic forces created in the device and mutually balances the counter-forces of equal magnitude during the rotation gyroscopes in different directions relative to each other around a single axis of the gyroscopic device.