Передача электроэнергии на большие расстояния 17 страница

Электронные счётные автомобили, как мы знаем, совершили настоящий переворот в области применения математики для ответа наиболее значимых неприятностей физики, механики, астрономии, химии и других правильных наук. Те процессы, каковые прежде совсем не поддавались просчитыванию, стали в полной мере удачно моделироваться на счётных автомобилях.

Ответ любой задачи сводилось наряду с этим к следующим последовательным шагам: 1) исходя из значения физической, химической и другой сущности какого именно?или исследуемого процесса формулировалась задача в виде алгебраических формул, дифференциальных либо интегральных уравнений или других математических соотношений; 2) посредством численных способов задача сводилась к последовательности несложных арифметических операций; 3) составлялась программа, которая определяла строгий порядок исполнения действий в установленной последовательности. (ЭВМ осуществляла в принципе тот же порядок действий, что и человек, трудящийся на арифмометре, но в тысячи либо десятки тысяч раз стремительнее.) Команды разработанной программы записывались посредством особого кода. Любая из этих команд определяла какое?или определенное воздействие со стороны автомобили.

Каждая команда, не считая кода проводимой операции, содержала в себе адреса. В большинстве случаев их было три — номера ячеек памяти, откуда брались два исходных числа (1?й и 2?й адрес), а после этого номер ячейки, куда отправлялся полученный итог (3?й адрес). Так, например, команда +/17/25/32 показывала, что направляться сложить числа, находящиеся в 17?й и 25?й ячейках и итог направить в 32?ю ячейку.

Имела возможность употребляться и одноадресная команда. В этом случае для исполнения арифметической операции над двумя числами и отсылки взятого результата требовалось три команды: первая команда вызывала одно из чисел из памяти в арифметическое устройство, следующая команда приводила к второму число и проводила заданную операцию над числами, третья команда отправляла полученный итог в память. Так осуществлялась работа счётной автомобили на программном уровне.

Вычислительные процессы наряду с этим протекали следующим образом. Управление работой ЭВМ осуществлялось посредством электронных переключателей и ключей, именуемых логическими схемами, причем любой электронный ключ при получении сигнала управляющего импульса напряжения включал нужную линию либо цепь электрического тока.

Несложным электронным ключом имела возможность помогать уже трехэлектродная электронная лампа, которая закрыта, в то время, когда на ее сетку подается громадное отрицательное напряжение, и раскрывается, в случае если на сетку подается хорошее напряжение. Ее работу наряду с этим возможно представить как управляющий вентиль, что пропускает через себя импульс A, в то время, когда на второй его вход подан управляющий импульс B. В то время, когда же имеется лишь один импульс тока A либо B, то вентиль закрыт и импульс не проходит на его выход.

Так, лишь при совпадении по времени обоих импульсов A и B на выходе покажется импульс. Такую схему именуют схемой совпадений, либо логической схемой и. Наровне с ней в счётной машине употребляется целый комплект вторых логических схем.

К примеру, схема «либо», которая дает на выходе импульс при появлении его на линии A либо B либо в один момент на обеих линиях. Вторая логическая схема — схема «нет».

Она, напротив, запрещает прохождение импульса через вентиль, в случае если в один момент подан второй запрещающий импульс, закрывающий лампу.

С применением двух этих схем возможно собрать одноразрядный сумматор. Предположим, что импульсы A и B в один момент передаются на схемы «нет» и и, причем со схемой «нет» связана шина (провод) «сумма», а со схемой и шина «перенос». Предположим, что на вход A поступает импульс (другими словами единица), а на вход B не поступает.

Тогда «нет» пропустит импульс на шину «сумма», а схема и не пропустит его, другими словами в разряде будет значиться 1, что и соответствует правилу бинарного сложения. Предположим, что на входы A и B в один момент поступают импульсы. Это указывает, что код числа A имеется 1 и код B также 1.

Схема «нет» не пропустит двух сигналов и на выходе «сумма» будет 0 Но схема и пропустит их, и на шине «перенос» будет импульс, другими словами 1 передастся в сумматор соседнего разряда.

В первых ЭВМ главным элементом памяти и арифметического суммирующего устройства помогали триггеры. Триггерная схема, как мы не забываем, владела двумя устойчивыми состояниями равновесия. Приписывая одному состоянию значение кода 0, а второму значение кода 1, возможно было применять триггерные ячейки для временного хранения кодов.

В суммирующих схемах при подаче импульса на счетный вход триггера он переходил из одного состояния равновесия в второе, что всецело соответствовало правилам сложения для одного бинарного разряда (0+0=0; 0+1=1; 1+0=1; 1+1=0 и перенос единицы в старший разряд). Наряду с этим начальное положение триггера рассматривалось как код первого числа, а подаваемый импульс — как код второго числа. Итог образовывался на триггерной ячейке.

Чтобы осуществить суммирующую схему для нескольких бинарных разрядов, нужно было обеспечить перенос единицы из одного разряда в второй, что и осуществлялось особой схемой.

Сумматор был основной частью арифметического устройства автомобили. Сумматор параллельного сложения кодов чисел сходу по всем разрядам имел столько одноразрядных сумматоров, сколько бинарных разрядов содержал код числа. Складываемые числа A и B поступали в сумматор из запоминающих устройств и сохранялись в том месте посредством триггеров.

Регистры кроме этого складывались из последовательности соединенных между собой триггеров T1, T2, T3, Т’1, Т’2 и т.д., в каковые код числа подавался из записывающего устройства параллельно для всех разрядов. Любой триггер хранил код одного разряда, так что для хранения числа, имеющего n бинарных разрядов, требовалось n электронных реле. Коды чисел, хранящиеся в регистрах, складывались в один момент по каждому разряду посредством сумматоров S1, S2, S3 и т.д., число которых было равно разрядов.

Любой одноразрядный сумматор имел три входа. На первый и второй входы подавались коды чисел A и B одного разряда. Третий вход служил для передачи кода переноса из прошлого разряда.

В следствии сложения кодов данного разряда на выходной шине сумматора получался код суммы, а на шине «перенос» код 1 либо 0 для переноса в следующий разряд. Пускай, к примеру, требовалось сложить два числа A=5 (в бинарном коде 0101) и B=3 (в бинарном коде 0011). При параллельном сложении этих чисел на входы A1, A2 и A3 сумматора соответственно подавались коды A1=1, A2=0, A3=1, A4=0 и B1=1, B2=1, B3=0, B4=0.

В следствии суммирования кодов первого разряда в сумматоре S1 возьмём 1+1=0 и код переноса 1 в следующий разряд. Сумматор S2 суммировал три кода: коды A2, B2 и код переноса из прошлого сумматора S1. В следствии возьмём 0+1+1=0 и код 1 переноса в следующий третий разряд.

Сумматор S3 складывает коды третьего разряда чисел A и B и код переноса 1 из второго разряда, другими словами будем иметь 1+0+1=0 и опять перенос в следующий четвертый разряд. В итоге сложения на шинах «сумма» возьмём код 1000, что соответствует числу 8.

В первой половине 50-ых годов XX века Джой Форрестер внес серьёзное усовершенствование в устройство ЭВМ, запатентовав память на магнитных сердечниках, каковые имели возможность запоминать и хранить сколь угодно продолжительно поданные на них импульсы.

Сердечники изготовляли из феррита, что получался смешением окиси железа с другими примесями. На сердечнике имелось три обмотки. Обмотки 1 и 2 служили для намагничивания сердечника в том либо другом направлении посредством подачи на них импульсов разной полярности.

Обмотка 3 являлась обмоткой выхода ячейки, в которой индуцировался ток при перемагничивании сердечника.

В каждом сердечнике методом его намагничивания хранилась запись одного импульса, соответствующая одному разряду какого именно?нибудь числа. Из сердечников, соединенных в определенном порядке, неизменно возможно было с громадной скоростью выбрать необходимое число. Так, в случае если через обмотку сердечника подавали хороший сигнал, то сердечник намагничивается положительно, при отрицательном сигнале намагничивание было отрицательным.

Так, состояние сердечника характеризовалось записанным знаком. При считывании через обмотку подавался сигнал определенной полярности, к примеру хороший. В случае если перед этим сердечник был намагничен отрицательно, то происходило его перемагничивание — и в выходной обмотке (по закону электромагнитной индукции) появлялся электрический ток, что усиливался усилителем.

В случае если же сердечник был намагничен положительно, то трансформации его состояния не происходило — и в выходной обмотке электрический сигнал не появлялся. По окончании выборки кода нужно было вернуть начальное состояние сердечника, что и осуществлялось особой схемой. Данный вид запоминающего устройства разрешал создавать выборку чисел за пара микросекунд.

Громадные количества информации хранились на внешнем носителе, к примеру на магнитной ленте. Запись электрических импульсов тут была подобна записи звука на магнитофон: через магнитные головки пропускали импульсы тока, каковые намагничивали соответствующие места проходившей ленты. При считывании поле остаточного намагничивания, проходя под головками, наводило в них электрические сигналы, каковые усиливались и поступали в машину.

Совершенно верно так же информация записывалась на магнитный барабан, покрытый ферромагнитным материалом. В этом случае данные возможно было отыскать стремительнее.

ТРАНЗИСТОР

Изобретение в конце 40?х годов XX века транзистора стало одной из наибольших вех в истории электроники. Электронные лампы, каковые до этого в течение продолжительного времени были непременным и основным элементом всех радио — и электронных устройств, имели большое количество недочётов. По повышения усложнения и меря радиоаппаратуры неспециализированных требований к ней, эти недочёты ощущались все острее.

К ним необходимо отнести в первую очередь механическую непрочность ламп, небольшой срок их работы, громадные габариты, низкий КПД из?за громадных тепловых утрат на аноде. Исходя из этого, в то время, когда на смену вакуумным лампам во второй половине XX столетия пришли полупроводниковые элементы, не владевшие ни одним из перечисленных недостатков, в электронике и радиотехнике случился настоящий переворот.

Нужно заявить, что полупроводники далеко не сходу открыли перед человеком собственные превосходные особенности. Продолжительное время в электротехнике употреблялись только диэлектрики и проводники. Многочисленная несколько материалов, занимавших промежуточное положение между ними, не обнаружила никакого применения, и только отдельные исследователи, изучая природу электричества, иногда проявляли интерес к их электрическим особенностям.

Так, в первой половине 70-ых годов девятнадцатого века Браун нашёл явление выпрямления тока в месте контакта свинца и пирита и создал первый кристаллический детектор. Вторыми исследователями было обнаружено, что значительное влияние на проводимость полупроводников оказывают содержащиеся в них примеси. К примеру, Беддекер в 1907 году понял, что проводимость йодистой меди возрастает в 24 раза при наличии примеси йода, что сам по себе не есть проводником.

Чем же разъясняются свойства полупроводников и из-за чего они купили столь серьёзное значение в электронике? Заберём таковой обычный полупроводник, как германий. В простых условиях он имеет удельное сопротивление в 30 миллионов раза больше, чем у меди, и в 1000000 миллионов раз меньше, чем у стекла.

Следовательно, по своим свойства он все же пара ближе к проводникам, чем к диэлектрикам.

Как мы знаем, свойство того либо иного вещества проводить либо не проводить электрический ток зависит от наличия либо отсутствия в нем свободных заряженных частиц.

Германий в этом смысле не есть исключением. Любой его атом четырехвалентен и обязан образовывать с соседними атомами четыре электронных связи. Но благодаря тепловому действию некая часть электронов покидает собственные атомы и начинает вольно перемещаться между узлами кристаллической решетки.

Это приблизительно 2 электрона на каждые 10 миллиардов атомов.

В одном грамме германия содержится около 10 тысяч миллиардов атомов, другими словами в нем имеется около 2 тысяч миллиардов свободных электронов. Это в миллионы раз меньше, чем, к примеру, в меди либо серебре, но все же достаточно для того, чтобы германий имел возможность пропускать через себя маленький ток. Но, как уже говорилось, проводимость германия возможно существенно повысить, в случае если ввести в состав его решетки примеси, к примеру, пятивалентный атом мышьяка либо сурьмы.

Тогда четыре электрона мышьяка образуют валентные связи с атомами германия, но пятый останется свободен. Он будет слабо связан с атомом, так что маленького напряжения, приложенного к кристаллу, будет достаточно для того, чтобы он оторвался и превратился в вольный электрон (ясно, что атомы мышьяка наряду с этим становятся положительно заряженными ионами). Все это заметно меняет электрические особенности германия.

Не смотря на то, что содержание примеси в нем мало — всего 1 атом на 10 миллионов атомов германия, благодаря ее присутствию количество свободных отрицательно заряженных частиц (электронов) в кристалле германия многократно возрастает. Таковой полупроводник принято именовать полупроводником n?типа (от negative — отрицательный).

Вторая картина будет в том случае, в то время, когда в кристалл германия вводится трехвалентная примесь (к примеру, алюминий, галлий либо индий). Любой атом примеси образует связи лишь с тремя атомами германия, а на месте четвертой связи останется свободное место — дырка, которую легко может заполнить любой электрон (наряду с этим атом примеси ионизируется отрицательно). В случае если данный электрон перейдет к примеси от соседнего атома германия, то дырка будет со своей стороны у последнего.

Приложив к такому кристаллу напряжение, возьмём эффект, что возможно назвать «перемещением дырок». Вправду, пускай с той стороны, где находится отрицательный полюс внешнего источника, электрон заполнит дырку трехвалентного атома. Следовательно, электрон приблизится к хорошему полюсу, в то время как новая дырка образуется в соседнем атоме, расположенном ближе к отрицательному полюсу.

После этого происходит это же явление с другим атомом. Новая дырка со своей стороны заполнится электроном, приближающимся так к хорошему полюсу, а появившаяся за данный счет дырка приблизится к отрицательному полюсу. И в то время, когда в итоге для того чтобы перемещения электрон достигнет хорошего полюса, откуда он направится в источник тока, дырка достигнет отрицательного полюса, где она заполнится электроном, поступающим из источника тока.

Дырка перемещается так, как будто бы это частица с хорошим зарядом, и возможно сказать, что тут электрический ток создается хорошими зарядами. Таковой полупроводник именуют полупроводником p?типа (от positiv — хороший).

Само по себе явление примесной проводимости еще не имеет громадного значения, но при соединении двух полупроводников — одного с n?проводимостью, а другого с p?проводимостью (к примеру, в то время, когда в кристалле германия с одной стороны создана n?проводимость, а с другой — p?проводимость) — происходят весьма интересные явления. Отрицательно ионизированные атомы области p оттолкнут от перехода свободные электроны области n, а положительно ионизированные атомы области n оттолкнут от перехода дырки области p. Другими словами p?n переход превратится в собственного рода барьер между двумя областями. Именно поэтому кристалл купит сильно выраженную одностороннюю проводимость: для одних токов он будет вести себя как проводник, а для других — как изолятор.

В действительности, в случае если приложить к кристаллу напряжение большее по величине, чем «запорное» напряжение p?n перехода, причем так, что хороший электрод будет соединен с p?областью, а отрицательный — с n?областью, то в кристалле будет протекать электрический ток, образованный дырками и электронами, перемещающимися навстречу друг другу.

В случае если же потенциалы внешнего источника поменять противоположным образом, ток закончится (вернее, он будет весьма малым) — случится лишь оттекание дырок и электронов от границы разделения двух областей, благодаря чего потенциальный барьер между ними увеличится.

В этом случае полупроводниковый кристалл будет вести себя совершенно верно так же, как вакуумная лампа?диод, исходя из этого устройства, основанные на этом принципе, назвали полупроводниковыми диодами. Как и ламповые диоды, они могут служить детекторами, другими словами выпрямителями тока.

Еще более увлекательное явление возможно замечать в том случае, в то время, когда в полупроводниковом кристалле образован несколько, а два p?n перехода. Таковой полупроводниковый элемент стал называться транзистора. Одну из его внешних областей именуют эмиттером, другую — коллектором, а среднюю область (которую в большинстве случаев делают весьма узкой) — базой.

В случае если приложить напряжение к коллектору и эмиттеру транзистора, ток не будет проходить, как бы мы не поменяли полярность. Но в случае если создать маленькую разность потенциалов между базой и эмиттером, то свободные электроны из эмиттера, преодолев p?n переход, попадут в базу.

А так как база тонкая, то только маленького количества этих электронов хватит для заполнения дырок, находящихся в области p. Исходя из этого большинство их состоится в коллектор, преодолев закрывающий барьер второго перехода — в транзисторе появится электрический ток. Это явление тем более превосходно, что ток в цепи эмиттер?база в большинстве случаев в десятки раз меньше того, что протекает в цепи эмиттер?коллектор Из этого видно, что по собственному действию транзистор возможно в известном смысле вычислять аналогом трехэлектродной лампы (не смотря на то, что физические процессы в них совсем разны), причем база играется тут роль сетки, помещающейся между катодом и анодом.

Совершенно верно так же, как в лампе, маленькое изменение потенциала сетки приводит к значительному изменению анодного тока, в транзисторе не сильный трансформации в цепи базы приводят к значительным изменениям тока коллектора. Следовательно, транзистор может употребляться в качестве генератора и усилителя электрических сигналов.

Полупроводниковые элементы начали неспешно вытеснять электронные лампы В первую очередь 40?х годов. С 1940 года широкое использование в радиолокационных устройствах взял точечный германиевый диод. Радиолокация по большому счету послужила стимулом для стремительного развития электроники замечательных источников высокочастотной энергии.

Все больший интерес проявлялся к дециметровым и сантиметровым волнам, к созданию электронных устройств, талантливых трудиться в этих диапазонах.

В это же время электронные лампы при применении их в области высоких и очень высоких частот вели себя неудовлетворительно, поскольку личные шумы значительно ограничивали их чувствительность. Использование на входах радиоприемников точечных германиевых диодов разрешило быстро снизить личные шумы, повысить дальность и чувствительность обнаружения объектов.

Но настоящая эра полупроводников началась уже по окончании Второй мировой, в то время, когда был изобретен точечный транзистор. Его создали по окончании многих опытов во второй половине 40-ых годов XX века сотрудники американской компании «Белл» Шокли, Бардин и Браттейн.

Находившись на германиевом кристалле, на маленьком расстоянии друг от друга, два точечных контакта и подав на один из них прямое смещение, а на другой — обратное, они взяли возможность посредством тока, проходившего через первый контакт, руководить током через второй. Данный первый транзистор имел коэффициент усиления порядка 100.

Новое изобретение скоро стало широко распространено. Первые точечные транзисторы складывались из германиевого кристалла с n?проводимостью, являвшегося базой, на которую опирались два узких медных острия, расположенные весьма близко друг к другу — на расстоянии нескольких микрон. Одно из них (в большинстве случаев бериллиевая латунь) являлось эмиттером, а второе (из фосфорной латуни) — коллектором.

При изготовлении транзистора через острия пропускался ток силой приблизительно в один ампер.

Германий наряду с этим расплавлялся, так же как кончики остриев. Медь и имеющиеся в ней примеси переходили в германий и образовывали в близи от точечных контактов слои с дырочной проводимостью.

Эти транзисторы не отличались надежностью из?за несовершенства собственной конструкции. Они были нестабильны и не могли действующий при громадных мощностях. Цена их была громадна.

Но они были намного надежнее вакуумных ламп, не опасались сырости и потребляли мощности в много раз меньшие, чем подобные им электронные лампы.

Вместе с тем они были очень экономичны, поскольку потребовали для собственного питания весьма мелкого тока порядка 0, 5?1 В и не нуждались в отдельной батарее. Их КПД достигал 70%, тогда как у лампы он редко превышал 10%. Потому, что транзисторы не потребовали накала, они начинали трудиться срочно по окончании подачи на них напряжения.

К тому же они имели низкий уровень собственных шумов, и исходя из этого аппаратура, собранная на транзисторах, выяснялась более чувствительной.

Неспешно новый прибор совершенствовался. В первой половине 50-ых годов двадцатого века показались первые плоские примесные германиевые транзисторы. Их изготовление было сложным технологическим процессом.

Сперва германий очищали от примесей, а после этого образовывали монокристалл. (Простой кусок германия складывается из солидного числа сращенных в беспорядке кристаллов; для полупроводниковых устройств такая структура материала не годится — тут нужна только верная, единая для всего куска кристаллическая решетка.) Для этого германий расплавляли и опускали в него затравку — мелкий кристалл с верно ориентированной решеткой. Вращая затравку около оси, ее медлительно приподнимали.

Благодаря этого атомы около затравки выстраивались в верную кристаллическую решетку. Полупроводниковый материал затвердевал и обволакивал затравку. В следствии получался монокристаллический стержень. В один момент в расплав додавали примесь p либо n типа.

После этого монокристалл резали на мелкие пластинки, каковые являлись базой.

коллектор и Эмиттер создавали разными методами. самый простой способ пребывал в том, что на обе стороны пластинки германия накладывали мелкие кусочки индия и скоро нагревали их до 600 градусов. При данной температуре индий сплавлялся с находящимся под ним германием.

При остывании насыщенные индием области получали проводимость p?типа.

После этого кристалл помещали в корпус и присоединяли выводы.

В 1955 году компанией «Белл совокупностей» был создан диффузионный германиевый транзистор. Способ диффузии пребывал в том, что пластинки полупроводника помещали в воздух газа, содержащего пары примеси, которая должна была образовать коллектор и эмиттер, и нагревали пластинки до температуры, близкой к точке плавления. Атомы примесей наряду с этим неспешно проникали в полупроводник.

АВТОПИЛОТ

Автопилот является совокупностью нескольких устройств, совместная работа которых позволяет машинально, без участия человека, руководить перемещением самолета либо ракеты. Создание автопилота составило ответственную эру в истории авиации, поскольку сделало воздушные полеты значительно более надёжными.

Что же касается ракетной техники, где все полеты осуществляются в беспилотном режиме, то без надежных автоматических совокупностей управления эта техника по большому счету не имела возможности бы развиваться. Основная мысль автоматического пилотирования содержится в том, что автопилот строго поддерживает верную ориентацию перемещающегося в пространстве аппарата.

Именно поэтому аппарат, во?первых, удерживается в воздухе и не падает, а во?вторых, не сбивается с заданного курса, потому, что от верной ориентации в первую очередь и зависит траектория его полета. Со своей стороны, ориентация аппарата в пространстве определяется тремя углами. Во?первых, это угол тангажа, другими словами угол между плоскостью земли и продольной осью аппарата (либо, как говорят, плоскостью горизонта).

Отслеживание этого угла разрешает самолету сохранять продольную устойчивость — не «клевать носом», а ракете, совершающей полет по баллистической траектории, — правильнее поразить цель. Во?вторых, это угол рысканья, другими словами угол между плоскостью полёта и продольной осью аппарата (так мы назовем плоскость, перпендикулярную плоскости горизонта и проходящую через точку цели и точку старта). Угол рысканья говорит о отклонении аппарата от заданного курса.

И, в?третьих, это углом крена, другими словами угол, что появляется при повороте корпуса аппарата около его продольной оси. Своевременное исправление крена разрешает самолету сохранять поперечную устойчивость и гасит хаотичное вращение ракеты. Автоматическое управление аппаратом было бы нереально, если бы не существовало надежного и несложного метода определения этих углов.

К счастью, таковой метод имеется, и он основан на свойстве скоро вращающегося гироскопа сохранять неизменным в пространстве положение собственной оси.

Несложным гироскопом есть детский волчок, скоро поворачивающийся около собственной оси. Попытайтесь повалить его щелчком, и вы заметите, что это нереально — волчок только отскочит в сторону и будет продолжать вращение.

Но ось OA волчка не имеет постоянной ориентации, потому, что ее финиш A не закреплен. Гироскопы, используемые в технике, имеют намного более сложное устройство: ротор (фактически волчок) закрепляется тут в рамках (кольцах) 1 и 2 так именуемого карданова подвеса, что позволяет оси AB занять любое положение в пространстве.

Таковой гироскоп может выполнять три свободных поворота около осей AB, DE и GK, пересекающихся в центре подвеса O, что остается неподвижным относительно основания.

Основное свойство скоро вращающегося гироскопа, как уже было сообщено, пребывает в том, что его ось пытается устойчиво сохранять в мировом пространстве приданное ей начальное направление. К примеру, в случае если эта ось была изначально направлена на какую?то звезду, то при любых перемещениях самого прибора и случайных толчках она будет указыватьна эту звезду кроме того тогда, в то время, когда ее ориентация довольно земных осей изменится.

В первый раз это свойство применял в первой половине 50-ых годов девятнадцатого века французский физик Фуко для экспериментального доказательства вращения Почвы около ее оси. Из этого и само наименование «гироскоп», что в переводе с греческого свидетельствует «замечать вращение».

Второе серьёзное свойство гироскопа обнаруживается, в то время, когда на его ось (либо рамку) начинает функционировать какая?то внешняя сила, стремящаяся развернуть ее относительно центра подвеса. К примеру, в случае если сила P будет функционировать на конец оси AB, то гироскоп, вместо того дабы отклониться в сторону действия силы (как это было бы в том случае, если бы ротор не вращался), будет наклоняться в направлении, строго перпендикулярном действию силы, другими словами (в нашем случае) начнет вращаться около оси DE, причем с постоянной скоростью.

Это вращение именуется прецессией гироскопа, и оно будет тем медленнее, чем стремительнее вращается около оси AB сам гироскоп. В случае если в какой?то момент воздействие внешней силы заканчивается, то в один момент заканчивается и прецессия, и ось AB мгновенно останавливается.

Прецессию возможно замечать и у для того чтобы несложного гироскопа, каким есть детский волчок, у которого роль центра подвеса играется точка опоры. В случае если волчок раскрутить так, что ось его будет не перпендикулярна полу, а наклонена к нему под каким?то углом, то возможно заметить, что ось для того чтобы волчка отклоняется не в сторону действия силы тяжести (другими словами вниз), а в перпендикулярном направлении, другими словами ось начинает вращаться около перпендикуляра к полу, опущенного в точку опоры.

На этих двух особенностях гироскопа основано пара устройств, употребляющихся в автопилоте. В 70?х годах XIX века гироскопы начали использовать в армейском деле в автоматах курса морских торпед. В момент пуска торпеды ротор установленного на ней гироскопа раскручивался до скорости в пара тысяч оборотов в 60 секунд.

Затем его ось была все время направлена на цель.

К оси гироскопа прикреплялся эксцентрик — диск, центр которого был сдвинут от оси вертикального кольца автомата. Эксцентрик упирался в шток золотника: в то время, когда торпеда шла совершенно верно на цель, поршеньки золотника закрывали отверстия трубопроводов 1 и 2, и поршень рулевой автомобили оставался неподвижным.

В случае если же торпеда по какой?то причине отклонялась от курса, то эксцентрик, который связан с гироскопом, оставался неподвижен, а шток золотника под действием пружины соскальзывал влево либо вправо и открывал отверстие, через которое сжатый воздушное пространство по трубопроводу 1 либо 2 поступал в рулевую машину. Под действием сжатого воздуха поршень рулевой автомобили приходил в перемещение и перекладывал руль, так что торпеда возвращалась на верный курс.

После этого гироскопы нашли широкое использование в авиации. В главе, посвященной аэроплану, уже говорилось о том, какой ответственной проблемой для первых авиаторов было сохранение в полете верной ориентации самолетов. Многие конструкторы думали тогда над созданием автоматических стабилизаторов.

В 1911 году американский летчик Сперри создал первый непроизвольный стабилизатор с массивным гироскопом.

В первый раз самолет с таким стабилизатором поднялся в воздух в 1914 году. А в начале 20?х годов компания Сперри создала уже настоящий автопилот. Первые автопилоты руководили лишь рулями и смотрели за сохранением заданного режима полета.

Предстоящее их развитие стало причиной появлению совокупностей, автоматизирующих управление как рулями, так и двигателями летательного аппарата. Подобные автопилоты уже допускали полеты без экипажа и управление летательным аппаратом на расстоянии.

Они нашли использование в первых ракетах.

Раньше вторых с проблемой автоматического управления ракетой столкнулись германские конструкторы — создатели первой в истории баллистической ракеты «Фау?2». (Подробнее об данной ракете будет говориться в следующей главе.) Автомат стабилизации «Фау?2» складывался из гироскопических устройств «Горизонт» и «Вертикант».