Общий вид гироскопа представлен на рис. 11.1. где
1 – основание; 2 – колонка; 3 – кронштейн; 4 – фотоэлектрический датчик №1; 5 – внешняя втулка вращательного соединителя; 6 – фотоэлектрический датчик №2; 7 – электрический двигатель; 8 – кронштейн; 9 – ротор; 10 – защитный экран; 11 – рычаг; 12 – груз; 13 – диск; 14 – указатель; 15 – блок управления и измерения.
Методика измерений
Одна из точек гироскопа должна быть закреплена - это точка опоры гироскопа О.
Гироскоп в кардановом подвесе имеет три степени свободы. Если центр масс гироскопа совпадает с точкой О, то гироскоп называется уравновешенным (рис.11.2).
Ротор гироскопа при своем вращении увлекает близлежащие слои воздуха, в результате чего возникает сила вязкого трения, определяемая уравнением Ньютона:
; (11.8)
где – коэффициент внутреннего трения (или коэффициент динамической вязкости), – градиент скорости вдоль нормали к направлению движения, – площадь поверхности соприкосновения слоев. Момент этих сил сопротивления можно вычислить как:
|
|
,
интеграл берется по всей поверхности соприкосновения ротора с воздушными слоями. Как видно из рис. 11.2, при роторе цилиндрической формы радиуса R и толщиной h всю его поверхность можно разбить на боковую поверхность и две поверхности основания. Таким образом:
при этом на боковой поверхности , где а – расстояние от поверхности диска до кожуха:
На поверхности оснований , , где – элемент поверхности основания на расстоянии r от оси вращения и толщиной dr, b – расстояние от dS до точек с нулевой скоростью воздушного слоя, т.е. до торцевой поверхности предохранительного экрана.
На основании вышесказанного находим полный момент сил трения (момент сил на оси OY)
Ттаким образом, для коэффициента динамической вязкости получим:
где А – постоянный параметр гироскопа: ,
R=(80±2) мм; a=(20±1) мм; b=(4±0,5)мм; h=(15±1)мм;