Какво Е Кимбал - И Какво Общо Има С Наса?

{h1}

Какво е кимбал - и какво общо има с наса? Gimbals помагат на корабите и космическите кораби да останат правилно ориентирани. Разберете какво е гимбала.

Ако сте чели статии от типа на това как е работил космическият апарат Аполон, сте виждали термина gimbal. Ако не сте го чели, гимбалът е платформа, която може да се върти. Какво означава това? Е, това означава, че вместо да бъде фиксиран към неподвижна основа, обект на кардан може да се върти по поне една ос. В света на въздухоплаването тези оси са ролка, игрище и отклонявам се от курса.

Най-лесно е да разберете преобръщане, наклон и прозяване, като визуализирате обект като самолет. Помислете за въображаема линия, която минава през предната част на самолета и отзад. Въртене по тази линия би довело до преобръщане - самолетът ще започне да прави валцови ролки.

Сега си представете още една линия, минаваща през двете крила на самолета. Въртене по тази линия е промяна в височината. Самолетът или се изкачва, или се гмурка, в зависимост от посоката на терена. Пълен кръг би бил контур-контур.

И накрая, представете си вертикална линия, която излиза от горната и долната част на равнината. Това е оста на прозяване. Въртенето по тази линия води до промяна на посоката на равнината - вдясно или вляво.

Това съдържание не е съвместимо на това устройство.

Обект, монтиран на три или повече кардана, може да се завърти в почти всяка посока. Това може да ви бъде полезно, когато трябва да сте сигурни, че ориентацията на даден обект спрямо определена посока остава стабилна. Как? Нека да разгледаме един пример.

Представете си билярдна маса на борда на круизен кораб. Ако това беше нормална маса, билярдните топки щяха да се търкалят напред-назад по повърхността на масата, докато корабът, стъпката и прозявката на кораба се промениха. Но билярдна маса, монтирана на гимнастическа система, може да коригира промените в ориентацията на кораба, поддържайки равна повърхност за игра. От наблюдател на борда на кораба изглежда, че масата се накланя по необичайни начини. Ако стоите на масата, изглежда, че останалата част от кораба се накланя.

Как изглежда гимбална система? Разберете в следващия раздел.

Gimbal Systems

Отляво можете да видите как всеки кардан позволява въртене около определена ос. Вдясно можете да видите набор от гимбали в заключване на гимбала. Вътрешната най-гимбала не може да се променя в терена, ако някой не постави гимбалите в друга позиция.

Отляво можете да видите как всеки кардан позволява въртене около определена ос. Вдясно можете да видите набор от гимбали в заключване на гимбала. Вътрешната най-гимбала не може да се променя в терена, ако някой не постави гимбалите в друга позиция.

Докато гимбалът може да бъде всяка опора, която може да се върти около ос, повечето гимбални системи изглеждат като серия от концентрични пръстени. Най-външният пръстен се монтира на по-голяма повърхност, като панел с инструменти на лодка. Следващият най-голям пръстен се свързва с най-външния пръстен в две точки, които са перпендикулярни на повърхността на външния пръстен. След това третият най-голям пръстен се монтира към втория по големина в две точки, перпендикулярни на връзката между първия и втория пръстен и т.н. Звучи объркващо? Обърнете внимание на следната илюстрация.

Всеки пръстен може да се върти около една ос. Как е полезно това? Само по себе си е интересно да се погледне. Но като монтирате обект в центъра на системата, можете да се уверите, че обектът може да бъде изправен пред определена посока по всяко време.

Е, почти всяка посока по всяко време. Един проблем при гимбалните системи е гигантска брава, Заключването на кардана се случва, когато две оси в тригимбална система се подравнят. Когато това се случи, движението на обекта е ограничено. Цял обхват на движение става невъзможен. Това виждате отдясно на горната илюстрация.

Заключването на Gimbal е сериозен проблем. Има два начина да се избегне фиксирането на кардан. Единият е да настроите гимбалите, или чрез маневриране на повърхността, така че гимбалите да се люлее по друг начин, или чрез физическо възстановяване на самите гимбали. Ако се случи заключване на кардана, гимбалите трябва да бъдат нулирани, за да работят отново. Друго решение е да добавите още гимбали към системата. Добавянето на четвърта гимбала помага да се елиминира заключването на кардана, но също така прави системата по-обемна и по-сложна. Тъй като повечето гимбали са част от електронните системи, добавянето на повече сложност не винаги е най-добрият избор.

Gimbals позволяват на дизайнерите да създават устройства, които са по-гъвкави от неподвижно, неподвижно устройство. Възможно е също така да се ориентира устройство, така че то да е изправено в определена посока независимо от това как се движи или променя заобикалящата го среда. Такова приложение има десетки приложения, вариращи от държач за чаша, който се настройва така, че да не се притеснявате да разлеете кафето си до масив от сателитни антени, които могат да се обърнат към входящи сигнали.

И така, какво общо има това с НАСА? Разберете в следващия раздел.

Gyre и Gimbal

Какви устройства използват гимбални системи? Те се показват във всякакви приложения, от светските до екзотичните. Ето една малка извадка:

  • Камери за камери
  • Кули на картечници
  • Симулатори на движение
  • Сателитни антени
  • Проследяваща осветителна система

Гимбали в Космоса

Многоосовата платформа на NASA се използва за тестване на астронавти, като симулира опасно състояние на въртене на космически кораб.

Многоосовата платформа на NASA се използва за тестване на астронавти, като симулира опасно състояние на въртене на космически кораб.

-Какво общо имат гимбалите с НАСА? Отговорът се свежда до това: почти всичко. НАСА използва не само кардани при проектирането на навигационни системи и панели с инструменти, но и за изграждане на симулатори за обучение и други наземни компоненти. Без гимбали би било много трудно НАСА да намери начин да изпрати безопасно космонавтите в космоса.

В тренировъчните мисии НАСА използва гимбали, за да симулира ситуации, които астронавтите ще срещнат, докато са в космоса. Някои симулации за ранна тренировка изискват астронавтите да облекат колан и да се закачат от окачена, заплетена система, за да симулират космическа пътека. Тъй като астронавтите бяха в набор от гимбали, те можеха да се преориентират в различни посоки, точно както могат в космоса. Gimbals също играе важна роля в симулаторите на движение, като предоставя на симулаторните кабини по-висока степен на свобода на движение.

Какво е кимбал - и какво общо има с НАСА?: наса

Екстравехикуларната гимбална подредба за един човек (OMEGA) позволява на тестовете на НАСА да маневрират, сякаш са в среда с нула g.

НАСА използва гимбали в ранните космически кораби за всичко - от инструменти до задвижващи системи. В навигационните системи гимбалите са полезни за определяне и промяна на ориентацията на космически кораб във връзка с нещо друго, например Земята или космическа станция. Gimbals са полезни и за компоненти като соларни панели. Монтирани върху карданна система, панелите могат да се накланят и завъртат към слънцето, дори когато ориентацията на космическия кораб се променя.

Един от най-важните космически инструменти на НАСА е инерционна единица за измерване (IMU). IMU измерва промените в наклона, преобръщане и прозяване, както и ускорението. IMU съдържа акселерометри и жироскопи за наблюдение на промените в космическите кораби скорост и поведение, За мисиите Близнаци НАСА използва система с четири гибели. Но за мисиите на Аполон, НАСА реши да премине с трижилна система. Това е така, защото инженерите се притесняват, че ще пропуснат целта си да кацнат човек на Луната преди 1970 г., ако изчакат да усъвършенстват система с четири гибели. Тъй като IMU за космически кораб "Аполон" използва само три химбала, астронавтите трябваше да бъдат нащрек и да подредят космическия кораб, за да избегнат фиксирането на кардана.

НАСА също използва гимбали при изграждането на задвижващите системи за космически кораби. Един двигател с ракета с фиксирана ракета или тяга ще може да осигурява тяга само в една посока. Монтиран на кардани, един и същ задвижващ агрегат може да се накланя, за да осигури тяга в различни посоки. Това е изключително важно, когато един космически кораб трябва да се приведе в съответствие с друго тяло, независимо дали става въпрос за друг космически кораб, планета или Луна.

Доста невероятно е да се мисли, че обикновена серия от взаимосвързани пръстени направи възможно НАСА да изпрати пилотиран космически кораб до Луната. Без гимбали не бихме могли да се движим или да пътуваме в пространството с каквато и да било точност.

Искате ли да научите повече за НАСА и други теми? Задайте курс за връзките на следващата страница.

Близнаци срещу Аполон

Мисиите Близнаци предхождат мисиите Аполон. Но космическият апарат Близнаци използва IMU, монтиран към система с четири гимбала, и космическият апарат Apollo трябваше да разчита на тригимбална система. Защо така? Въпреки че мисиите Близнаци стартираха преди тези на Аполон, Project Apollo всъщност започна преди Project Gemini. Инженерите на Близнаци биха могли да се възползват от проектите на космически кораби Аполон и да ги подобрят при изграждането на космически кораб Близнаци.


Видео Добавка: .





Научни Открития

Изследване


Наука Новини




Популярни Категории


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com