Autopilot. Sejarah ciptaan dan pengeluaran

Perpustakaan teknikal percuma

SEJARAH TEKNOLOGI, TEKNOLOGI, OBJEK DI SEKITAR KITA
Perpustakaan percuma / Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita

Autopilot. Sejarah ciptaan dan pengeluaran

Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita

Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita

Komen artikel

Autopilot adalah gabungan beberapa peranti, operasi bersama yang memungkinkan untuk secara automatik, tanpa campur tangan manusia, mengawal pergerakan pesawat atau roket. Penciptaan autopilot membentuk era penting dalam sejarah penerbangan, kerana ia menjadikan perjalanan udara lebih selamat. Bagi teknologi roket, di mana semua penerbangan dilakukan dalam mod tanpa pemandu, tanpa sistem kawalan automatik yang boleh dipercayai, teknologi ini tidak dapat berkembang sama sekali.

Panel kawalan autopilot helikopter AP-34

Idea utama pemanduan automatik ialah autopilot dengan ketat mengekalkan orientasi yang betul bagi kenderaan yang bergerak di angkasa. Terima kasih kepada ini, peranti itu, pertama, disimpan di udara dan tidak jatuh, dan kedua, ia tidak tersasar dari laluan yang ditetapkan, kerana trajektori penerbangannya bergantung terutamanya pada orientasi yang betul. Sebaliknya, orientasi radas dalam ruang ditentukan oleh tiga sudut.

Pertama, ini ialah sudut padang, iaitu sudut antara paksi membujur radas dan satah tanah (atau, seperti yang mereka katakan, satah ufuk). Mengesan sudut ini membolehkan pesawat mengekalkan kestabilan membujur - bukan untuk "mengangguk", dan peluru berpandu terbang di sepanjang trajektori balistik - untuk mencapai sasaran dengan lebih tepat.

Kedua, ini ialah sudut yaw, iaitu, sudut antara paksi membujur peranti dan satah penerbangan (seperti yang kita akan panggil satah berserenjang dengan satah ufuk dan melalui titik permulaan dan titik sasaran). Sudut yaw menunjukkan sisihan peranti daripada laluan yang ditetapkan.

Dan, ketiga, ini ialah sudut gulung, iaitu sudut yang berlaku apabila badan radas berputar di sekeliling paksi membujurnya. Pembetulan gulungan tepat pada masanya membolehkan pesawat mengekalkan kestabilan sisi dan melembapkan putaran roket yang tidak menentu. Kawalan automatik radas adalah mustahil jika tiada cara yang boleh dipercayai dan mudah untuk menentukan sudut ini. Nasib baik, ada cara sedemikian, dan ia berdasarkan sifat giroskop berputar pantas untuk memastikan kedudukan paksinya tidak berubah di angkasa.

Giroskop yang paling mudah ialah gasing berputar kanak-kanak, berputar dengan pantas di sekeliling paksinya. Cuba tumbangkannya dengan satu klik, dan anda akan melihat bahawa ini adalah mustahil - bahagian atas hanya akan melantun ke tepi dan terus berputar.

Autopilot
Volchok

Walau bagaimanapun, paksi OA bahagian atas tidak mempunyai orientasi tetap, kerana hujungnya A tidak tetap. Giroskop yang digunakan dalam teknologi mempunyai peranti yang lebih kompleks: pemutar (sebenarnya, bahagian atas) dipasang di sini dalam (gelang) 1 dan 2 daripada apa yang dipanggil gimbal, yang membolehkan paksi AB mengambil sebarang kedudukan di angkasa. .

Giroskop sedemikian boleh membuat tiga putaran bebas mengenai paksi AB, DE dan GK, bersilang di tengah ampaian O, yang kekal tetap relatif kepada tapak.

Sifat utama giroskop yang berputar dengan pantas, seperti yang telah disebutkan, ialah paksinya cenderung untuk mengekalkan secara stabil di ruang dunia arah asal yang diberikan kepadanya. Contohnya, jika paksi ini pada asalnya diarahkan ke beberapa bintang, maka dengan sebarang pergerakan peranti itu sendiri dan kejutan rawak, ia akan terus menghala ke bintang ini walaupun orientasinya berbanding paksi bumi berubah. Buat pertama kalinya harta ini digunakan pada tahun 1852 oleh ahli fizik Perancis Foucault untuk membuktikan secara eksperimen putaran Bumi di sekeliling paksinya. Oleh itu, nama "gyroscope", yang dalam bahasa Yunani bermaksud "memerhatikan putaran".

Autopilot
Gyro dalam gimbal. Rotor C, sebagai tambahan kepada berputar di sekitar paksi AB, boleh berputar di sekitar paksi DE bersama-sama dengan bingkai 1 dan sekitar paksi CK bersama-sama dengan bingkai 2; oleh itu, paksi pemutar boleh menduduki sebarang kedudukan di angkasa. O - pusat penggantungan, bertepatan dengan pusat graviti giroskop

Sifat penting kedua giroskop didedahkan apabila beberapa daya luar mula bertindak pada paksinya (atau bingkai), cenderung untuk memutarkannya secara relatif kepada pusat ampaian. Sebagai contoh, jika daya P bertindak pada hujung paksi AB, maka giroskop, bukannya menyimpang ke arah tindakan daya (seperti yang berlaku jika pemutar tidak berputar), akan condong ke arah yang betul-betul berserenjang dengan tindakan daya, maka adalah (dalam kes kita) akan mula berputar di sekeliling paksi DE, dan pada kelajuan malar. Putaran ini dipanggil precession giroskop, dan ia akan menjadi lebih perlahan semakin cepat giroskop itu sendiri berputar di sekitar paksi AB. Jika pada satu ketika tindakan daya luar berhenti, maka precession berhenti pada masa yang sama, dan paksi AB berhenti serta-merta.

Autopilot
Tindakan daya P pada giroskop dengan pemutar berputar; paksi AB pada masa yang sama bergerak berserenjang dengan arah P

Precession juga boleh diperhatikan dalam giroskop mudah seperti gasing berputar kanak-kanak, di mana titik tumpu memainkan peranan sebagai pusat ampaian. Jika bahagian atas dilepaskan sedemikian rupa sehingga paksinya tidak berserenjang dengan lantai, tetapi condong kepadanya pada sudut tertentu, maka anda dapat melihat bahawa paksi gasing tersebut menyimpang tidak ke arah graviti (iaitu, ke bawah), tetapi dalam arah serenjang, iaitu, paksi mula berputar di sekeliling serenjang ke lantai, diturunkan ke titik tumpu.

Kedua-dua sifat giroskop ini adalah asas kepada beberapa instrumen yang digunakan dalam autopilot. Pada tahun 70-an abad ke-XNUMX, giroskop mula digunakan dalam hal ehwal ketenteraan dalam automaton untuk perjalanan torpedo laut. Pada saat melancarkan torpedo, pemutar giroskop yang dipasang padanya berputar sehingga kelajuan beberapa ribu putaran seminit. Selepas itu, paksinya sentiasa diarahkan ke sasaran.

Autopilot
Precession gasing berputar di bawah pengaruh graviti

Sipi telah dilampirkan pada paksi giroskop - cakera, pusatnya dialihkan dari paksi cincin menegak mesin. Sipi terletak pada batang kili: apabila torpedo pergi tepat ke sasaran, omboh kili menutup bukaan saluran paip 1 dan 2, dan omboh stereng kekal tidak bergerak. Jika, atas sebab tertentu, torpedo menyimpang dari laluan, maka eksentrik yang disambungkan ke giroskop kekal pegun, dan rod kili, di bawah tindakan spring, tergelincir ke kiri atau kanan dan membuka lubang di mana udara termampat melaluinya. saluran paip 1 atau 2 memasuki mesin stereng. Di bawah tindakan udara termampat, omboh mesin stereng mula bergerak dan mengalihkan stereng, supaya torpedo kembali ke arah yang betul.

Kursus torpedo automatik (klik untuk besarkan)

Kemudian giroskop menemui aplikasi yang luas dalam penerbangan. Dalam bab mengenai kapal terbang, ia telah disebutkan tentang masalah penting bagi penerbang pertama adalah untuk mengekalkan orientasi pesawat yang betul dalam penerbangan. Ramai pereka kemudian berfikir tentang penciptaan penstabil automatik. Pada tahun 1911, juruterbang Amerika Sperry membangunkan penstabil automatik pertama dengan giroskop besar-besaran. Pesawat pertama dengan penstabil seperti itu terbang ke udara pada tahun 1914. Dan pada awal 20-an, syarikat Sperry mencipta autopilot sebenar. Autopilot pertama hanya mengawal kemudi dan memantau pemeliharaan mod penerbangan yang ditentukan. Perkembangan selanjutnya mereka membawa kepada kemunculan sistem yang mengautomasikan kawalan kedua-dua kemudi dan enjin pesawat. Juruterbang automatik sedemikian telah membenarkan penerbangan tanpa pemandu dan kawalan jauh pesawat itu. Mereka mendapati digunakan dalam roket pertama.

Lebih awal daripada yang lain, pereka Jerman, pencipta peluru berpandu balistik V-2 pertama dalam sejarah, menghadapi masalah kawalan peluru berpandu automatik. Mesin penstabilan V-2 terdiri daripada instrumen giroskop Horizon dan Verticant.

Autopilot
"Horizon"

"Horizon" memungkinkan untuk menentukan satah ufuk dan sudut kecondongan (sudut pic) roket berbanding satah ini. Rotor 1 giroskop pada masa yang sama adalah angker motor elektrik tak segerak, penggulungan 2 daripadanya disuap dengan arus ulang alik. Sebelum pelancaran roket "Horizon" diletakkan sedemikian rupa sehingga paksi putaran rotor selari dengan ufuk. Untuk tujuan ini, sistem kawalan termasuk pendulum (plumb) 5, yang menetapkan sisihan paksi giroskop. Jika paksi ini menyimpang ke atas atau ke bawah dari arah mendatar, bandul juga menyimpang ke sisi dan membuat sentuhan pada satu sisi atau yang lain. Dalam kes ini, elektromagnet 6 menerima isyarat satu atau satu lagi kekutuban. Elektromagnet mula bertindak pada paksi giroskop sepanjang paksi Y ke atas atau ke bawah dari pusat putaran. Akibatnya, precession muncul, memutar giroskop berserenjang dengan daya pesongan. Precession diteruskan sehingga paksi rotor kembali ke kedudukan mendatar. Sebaik sahaja ini berlaku, sesentuh bandul 5 terbuka dan precession serta-merta berhenti. Sebelum permulaan, peranti pembetulan telah dimatikan.

Sisihan roket dari sudut padang tertentu telah direkodkan menggunakan potensiometer - sensor mudah dengan rintangan berubah-ubah. Ia adalah bingkai berbentuk cincin di mana wayar itu dililit. Berus kenalan meluncur di sepanjang bingkai ini. Sekiranya berus berada di permulaan bingkai, bilangan lilitan wayar yang lebih kecil dimasukkan ke dalam litar, masing-masing, rintangan potensiometer lebih kecil dan voltan keluaran juga ternyata tidak penting (seperti yang anda ketahui, voltan drop U ditentukan oleh hukum Ohm U = I • R, di mana I ialah kekuatan semasa , R - rintangan). Jika berus bergerak ke hujung bingkai, rintangan potensiometer meningkat, dan, akibatnya, voltan keluaran meningkat. Berus disambungkan ke peranti sensitif yang mencatatkan sedikit perubahan dalam voltan.

Jika semasa penerbangan sudut antara paksi membujur radas dan satah ufuk atas sebab tertentu mula menyimpang dari yang ditentukan, maka potensiometer 8 yang dikaitkan dengan badan radas berputar dengannya berbanding dengan giroskop yang ditetapkan dalam ruang dan berus kenalan yang disambungkan kepadanya. Dalam kes ini, isyarat elektrik muncul pada output potensiometer, berkadar dalam magnitud dengan sudut pesongan. Isyarat ini dikuatkan dan disalurkan ke kemudi mendatar mesin stereng, yang meratakan roket. Walau bagaimanapun, peranti mudah sedemikian boleh berfungsi dengan berkesan hanya dengan masa penerbangan yang agak singkat. Semasa penerbangan yang panjang, putaran Bumi perlu diambil kira, jadi dalam kes ini, pembetulan perlu dibuat ke arah paksi giroskop.

"Horizon" dibenarkan bukan sahaja untuk menyimpan, tetapi juga untuk menukar sudut padang mengikut program yang diberikan. Ia dapat dilihat dari skema yang diterangkan bahawa jika pada saat yang ditetapkan potensiometer 8 diputar ke sudut tertentu, maka kemudi akan berfungsi seolah-olah peranti itu sendiri menyimpang oleh sudut yang sama. Oleh itu, memutar potensiometer boleh menyebabkan roket berpusing. "Horizon" termasuk mekanisme program yang sangat mudah, yang terdiri daripada pita logam 10, sipi 11, motor stepper 12 dan roda ratchet 13. Sipi mempunyai profil permukaan yang sepadan dengan program tertentu. Motor stepper menggerakkannya melalui gear cacing (motor stepper ialah elektromagnet dengan angker, apabila impuls dikenakan pada elektromagnet, angker tertarik kepada magnet dan mengalihkan roda ratchet dengan satu gigi dengan tepinya) . Oleh itu, kelajuan putaran roda ratchet bergantung pada kekerapan denyutan yang digunakan pada elektromagnet. Penyumbat 14 ialah selak yang menghalang roda ratchet daripada berpusing ke arah bertentangan.

Autopilot
"Verticant"

Sama dengan "Horizon" berfungsi "Verticant". Sebelum pelancaran roket, paksi pemutar giroskop terletak berserenjang dengan pesawat penerbangan yang dimaksudkan, jadi giroskop ternyata tidak sensitif terhadap evolusi roket dalam padang, tetapi bertindak balas terhadap lilitan dalam gulungan dan laluan. Pembetulan giroskop adalah sama seperti Horizont, dan telah dijalankan sebelum pelancaran menggunakan bandul 3 dan elektromagnet 4. Selepas berlepas, potensiometer 5 bertindak balas kepada yaw roket dan menghantar isyarat kepada kemudi. Oleh kerana paksi yang diarahkan pada sasaran bertepatan dengan paksi membujur peluru berpandu, maka, apabila gulungan berlaku, potensiometer 7 bergerak dalam penerbangan berbanding dengan enjin tetap (berus) yang disambungkan ke giroskop. Isyarat telah dihantar ke kemudi, yang membetulkan gulungan.

Pengarang: Ryzhov K.V.

Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita:

▪ organ manusia buatan

▪ Bakelit

▪ selofan

Lihat artikel lain bahagian Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Teknologi penulisan cecair 22.10.2023

Saintis Jerman dari Universiti Teknikal Darmstadt dan Universiti John Gutenberg telah mempersembahkan teknologi inovatif yang membolehkan penciptaan imej tahan lama dalam medium cecair. Berdasarkan prinsip resapan dan osmosis, kaedah ini membuka perspektif baharu untuk teknologi menulis dan melukis dalam cecair.

Para penyelidik menggunakan campuran cecair sebagai alternatif kepada kertas, di mana kepekatan rendah ion bercas dan zarah koloid besar menggantikan dakwat tradisional. Manik penukar ion kecil yang boleh menggantikan zarah bercas besar menjadi pen menulis.

Proses memutar cecair menggunakan graviti membolehkan penyelidik mencipta corak dan imej yang berbeza. Cecair yang bergerak, membawa zarah koloid bersama-sama dengannya, membentuk garis dan imej yang boleh dilihat dalam kesan pen pertukaran ion.

Eksperimen ini dijalankan menggunakan zarah silika yang dilarutkan dalam air, tetapi saintis meneruskan penyelidikan untuk membangunkan bahan alternatif untuk "kertas" dan "dakwat", serta menambah baik mekanisme kawalan pen untuk menulis dalam cecair.

Berita menarik lain:

▪ Bahan sintetik penyembuhan diri

▪ eksoskeleton lembut

▪ Mushkin REACTOR 1TB SSD

▪ Pemancar Daya Miniatur Honeywell FMA

▪ Spesifikasi Bluetooth 5 diluluskan

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian laman web Garland. Pemilihan artikel

▪ artikel oleh Titus Lucretius Car. Kata-kata mutiara yang terkenal

▪ artikel Berapa banyak jenis iklim yang ada? Jawapan terperinci

▪ artikel Pterocarpus cendana. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi

▪ artikel Langkah-langkah... geganti. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Nombor dalam sampul surat. Fokus Rahsia

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web