355 500 произведений, 25 200 авторов.

Электронная библиотека книг » Большая Советская Энциклопедия » Большая Советская Энциклопедия (ИН) » Текст книги (страница 33)
Большая Советская Энциклопедия (ИН)
  • Текст добавлен: 5 октября 2016, 23:21

Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ИН)"


Автор книги: Большая Советская Энциклопедия


Жанр:

   

Энциклопедии


сообщить о нарушении

Текущая страница: 33 (всего у книги 66 страниц)

Инерциальная навигационная система

Инерциа'льная навигацио'нная систе'ма, система инерциальной навигации, навигационное устройство, в основу работы которого положены классические (ньютоновские) законы механики. В И. н. с. исходной (главной) системой отсчёта, по отношению к которой производятся инерциальные измерения, служит инерциальная (абсолютная, т. е. неподвижная относительно звёзд) система. Посредством И. н. с. определяют координаты, скорость, ускорение и др. основные параметры движения объекта (самолёта, ракеты, космического корабля, надводных и подводных судов и др.). И. н. с. имеют перед другими навигационными системами (см. Радионавигационная система ) большие и важные преимущества – универсальность применения, возможность определения основных параметров движения, автономность действия, абсолютную помехозащищенность. Эти качества определили И. н. с. как наиболее перспективную навигационную систему.

  Принцип действия И. н. с. состоит в моделировании (представлении) поступательного движения объекта, характеризуемого изменением во времени ускорения, скорости и координат, подобным процессом движения воспринимающего элемента (массы) пространственного (трёхкомпонентного) акселерометра (в общем случае с компенсацией гравитационного ускорения). Уравнение движения воспринимающего элемента в инерциальной системе координат является основным уравнением инерциального метода определения параметров движения; в общем случае имеет вид:

где   ускорение, измеряемое акселерометром;  – радиус-вектор точки М (центра тяжести воспринимающего элемента) в инерциальной системе координат; сила притяжения единицы массы воспринимающего элемента в точке М (ускорение тяготения).

  Сущность инерциального метода (рис. ) состоит в измерении акселерометром исходного параметра (ускорения) и интегрировании основного уравнения: одинарном – для определения скорости, двойном – для определения координат. Ориентирование измерительных осей акселерометров по заданным направлениям производится свободными или управляемыми (по сигналам от акселерометров) гироскопическими устройствами (гироскопом, гиростабилизатором, гирорамой и др.) или астростабилизаторами, а также сочетанием этих средств. Для интегрирования основного уравнения используются гироскопические, электромеханические и др. интеграторы . И. н. с. содержит построитель (инерциальная вертикаль) или вычислитель направления вертикали места. Инерциальная вертикаль является высокоточной вертикалью и не возмущается (не отклоняется от вертикали места) при наличии горизонтальных ускорений.

  И. н. с. различают по ряду признаков: по ориентации направлений осей чувствительности инерциальных измерителей (с произвольной ориентацией, с ориентацией по звёздам, по осям, жестко связанным с объектом, с неизменной ориентацией относительно небесного тела, например Земли, с горизонтальной ориентацией и др.); по способу построения вертикали места (с аналитической, или расчётной, вертикалью, с инерциальным построителем вертикали); по наличию стабилизированной платформы (со стабилизированной гироскопической или астроплатформой, бесплатформенные) и др.

  И. н. с. весьма сложны, дорогостоящи. Срок службы их меньше, чем у обычных гироскопических приборов. Для правильного функционирования И. н. с. перед стартом объекта требуется ввести начальные данные по координатам пункта старта и скорости, произвести ориентирование инерциальных измерителей. Точность некорректируемых И. н. с. зависит от времени. Поэтому возможность получения информации от И. н. с., удовлетворяющей заданным требованиям, ограничена во времени. Так, за час полёта лучшие образцы И. н. с. имеют погрешность в определении координат примерно 1,5—5 км. Для уменьшения погрешностей и расширения возможностей использования применяют различные способы коррекции от радионавигационных, радиолокационных и астронавигационных средств.

  Лит.: Принципы инерциальной навигации, пер. с англ., под ред. В. А. Боднера, М., 1965; Помыкаев И. И., Инерциальный метод измерения параметров движения летательных аппаратов, М., 1969.

  И. И. Помыкаев.

Блок-схема инерциальной навигационной системы: 1 – блок инерциальных измерителей и построителей направлений в пространстве (акселерометры и гироскопические устройства), посредством которого реализуется заданная ориентация измерительных осей и с которого выдаётся измерительная информация в вычислитель; 2 – вычислительный блок, в котором осуществляются интегрирование основного уравнения, вычисление необходимых параметров движения, формирование сигналов (в некоторых инерциальных навигационных системах) управления ориентацией инерциальных измерителей и сигналов компенсации систематических погрешностей (ускорения тяготения, поворотного ускорения, от несферичности Земли и др.); 3 – блок времени, из которого в блоки 1, 2, 4 поступают сигналы мирового времени; 4 – блок ввода начальной информации в блоки 1 и 2 для ориентации инерциальных измерителей и интегрирования основного уравнения; А – поступление начальной информации; Б – выдача конечной информации о параметрах движения. Стрелками показаны направления поступления информации.

Инерциальная навигация

Инерциа'льная навига'ция, метод определения координат и параметров движения различных объектов (судов, самолётов, ракет и др.) и управления их движением, основанный на свойствах инерции тел и являющийся автономным, т. е. не требующим наличия внешних ориентиров или поступающих извне сигналов. Обычные методы решения задач навигации основываются на использовании внешних ориентиров или сигналов (например, звёзд, маяков, радиосигналов и т. п.). Эти методы в принципе достаточно просты, но в ряде случаев не обладают необходимой точностью, особенно при больших скоростях движения (например, при полёте в космосе), и не всегда могут быть осуществлены из-за отсутствия видимости или наличия помех для радиосигналов и т. п. Необходимость создания навигационных систем, свободных от этих недостатков, явилась причиной возникновения И. н.

  Разработка основ И. н. относится к 30-м гг. 20 в. Большой вклад в неё внесли в СССР Б. В. Булгаков, А. Ю. Ишлинский, Е. Б. Левенталь, Г. О. Фридлендер, а за рубежом – немецкий учёный М. Шулер и американский – Ч. Дрейпер. Принципы И. н. базируются на сформулированных ещё Ньютоном законах механики, которым подчиняется движение тел по отношению к инерциальной системе отсчёта (для движений в пределах Солнечной системы – по отношению к звёздам).

  Сущность И. н. состоит в определении с помощью установленных на движущемся объекте приборов и устройств ускорения объекта и по нему – местоположения (координат) этого объекта, его курса, скорости, пройденного пути и др., а также в определении параметров, необходимых для стабилизации объекта и автоматического управления его движением. Это осуществляется с помощью: 1) акселерометров, измеряющих ускорения объекта; 2) вычислительных устройств (ЭВМ), которые по ускорениям (путём их интегрирования) находят скорость объекта, его координаты и др. параметры движения; 3) гироскопических устройств , воспроизводящих на объекте систему отсчёта (например, с помощью гиростабилизированной платформы) и позволяющих определять углы поворота н наклона объекта, используемые для его стабилизации и управления движением.

  Практическая реализация методов И. н. связана со значительными трудностями, вызываемыми необходимостью обеспечить высокую точность и надёжность работы всех устройств при заданных весах и габаритах. Преодоление этих трудностей становится возможным благодаря созданию специальных технических средств – инерциальной навигационной системы . Преимущества методов И. н. состоят в высокой точности, автономности, помехозащищенности и возможности полной автоматизации всех процессов навигации. Благодаря этому методы И. н. получают всё более широкое применение при решении проблем навигации надводных судов, подводных лодок, самолётов, космических аппаратов и др. движущихся объектов.

  Лит.: Андреев В. Д., Теория инерциальной навигации, М., 1966; Броксмейер Ч. Ф., Системы инерциальной навигации, пер. с англ., Л., 1967; Ишлинский А. Ю., Механика гироскопических систем, М., 1963; его же, Инерциальное управление баллистическими ракетами, М., 1968; Ривкин С. С., Теория гироскопических устройств, ч. 2, Л., 1964; Фридлендер Г. О., Инерциальные системы навигации, М., 1961; Якушенков А. А., Основы инерциальной навигации, Л., 1963; Слив Э. И., Прикладная теория инерциальной навигации, Л., 1972.

  С. С. Ривкин.

Инерциальная система отсчёта

Инерциа'льная систе'ма отсчёта,система отсчёта , в которой справедлив закон инерции: материальная точка, когда на неё не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Всякая система отсчёта, движущаяся по отношению к И. с. о. поступательно, равномерно и прямолинейно, есть также И. с. о. Следовательно, теоретически может существовать сколько угодно равноправных И. с. о., обладающих тем важным свойством, что во всех таких системах законы физики одинаковы (так называемый принцип относительности). Помимо закона инерции, в любой И. с. о. справедливы также 2-й закон Ньютона (см. Ньютона законы механики ) и законы сохранения количества движения (импульса), момента количества движения и движения центра инерции (или центра масс) для замкнутых, т. е. не подверженных внешним воздействиям, систем.

  Если система отсчёта движется по отношению к И. с. о. неравномерно и прямолинейно, то она является неинерциальной и ни закон инерции, ни другие названные законы в ней не выполняются. Объясняется это тем, что по отношению к неинерциальной системе отсчёта материальная точка будет иметь ускорение даже при отсутствии действующих сил вследствие ускоренного поступательного или вращательного движения самой системы отсчёта.

  Понятие об И. с. о. является научной абстракцией. Реальная система отсчёта связывается всегда с каким-нибудь конкретным телом (Землёй, корпусом корабля или самолёта и т. п.), по отношению к которому и изучается движение тех или иных объектов. Поскольку в природе нет неподвижных тел (тело, неподвижное относительно Земли, будет двигаться вместе с нею ускоренно по отношению к Солнцу и звёздам и т. д.), то любая реальная система отсчёта может рассматриваться как И. с. о. лишь с той или иной степенью приближения. С очень высокой степенью точности И. с. о. можно считать так называемую гелиоцентрическую (звёздную) систему с началом в центре Солнца (точнее, в центре масс Солнечной системы) и с осями, направленными на три звезды. Такая И. с. о. используется главным образом в задачах небесной механики и космонавтики. Для решения большинства технических задач И. с. о. практически может служить система, жестко связанная с Землёй, а в случаях, требующих большей точности (например, в гироскопии), – с началом в центре Земли и осями, направленными на звёзды.

  При переходе от одной И. с. о. к другой в классической механике Ньютона для пространственных координат и времени справедливы преобразования Галилея (см. Галилея принцип относительности ), а в релятивистской механике (т. е. при скоростях движения, близких к скорости света) – Лоренца преобразования .

  Лит. см. при статьях Система отсчета , Относительности теория .

  С. М. Тарг.

Инерции закон

Ине'рции зако'н, один из основных законов механики, согласно которому при отсутствии внешних воздействий (сил) или когда действующие силы взаимно уравновешены, тело сохраняет неизменным состояние своего движения или покоя относительно инерциальной системы отсчёта . В частности, материальная точка в этом случае находится в покое или движется равномерно и прямолинейно. См. Динамика .

Инерции сила

Ине'рции си'ла, см. Сила инерции .

Инерционный двигатель

Инерцио'нный дви'гатель, энергосиловая машина, принцип действия которой основан на использовании энергии, аккумулированной маховиком ; применяется для привода различных машин, транспортных средств и др. См. также ст. Жиробус .

Инерция

Ине'рция (от лат. inertia – бездействие), инертность (в механике), свойство материальных тел, находящее отражение в 1-м и 2-м законах механики. Когда внешние воздействия на тело (силы) отсутствуют или взаимно уравновешиваются, И. проявляется в том, что тело сохраняет неизменным состояние своего движения или покоя по отношению к так называемой инерциальной системе отсчёта . Если же на тело действует неуравновешенная система сил, то свойство И. сказывается в том, что изменение состояния покоя или движения тела, т. е. изменение скоростей его точек, происходит постепенно, а не мгновенно; при этом движение изменяется тем медленнее, чем больше И. тела. Мерой И. тела является его масса.

  Термин «И.» применяют ещё по отношению к различным приборам, понимая под И. прибора его свойство показывать регистрируемую величину с некоторым запаздыванием.

  С. М. Тарг.

Инжавино

Инжа'вино, посёлок городского типа, центр Инжавинского района Тамбовской области РСФСР, на правом берегу р. Ворона (бассейн Дона). Соединён ж.-д. веткой (41 км ) со станцией Иноковка (на линии Тамбов – Саратов). Заводы: маслобойный, маслосыродельный, кирпичный; птицекомбинат, птицефабрика, элеватор и др.

Инжектор

Инже'ктор (франц. injecteur, от лат. injicio – вбрасываю), струйный насос , предназначенный для сжатия газов и паров, а также нагнетания жидкости в различные аппараты и резервуары. И. применяются на паровозах, локомобилях и в небольших котельных установках (рис.) для подачи питательной воды в паровой котёл. Достоинством И. является отсутствие движущихся частей и простота обслуживания. Действие И. основано на преобразовании кинетической энергии струи пара в потенциальную энергию воды. В общей камере И. размещены на одной оси три конуса 1, 2 и 3. К паровому конусу 1 через паропровод 5 из котла подводится пар, который развивает в устье конуса 1 большую скорость и захватывает воду, подводимую по трубе 6 из бака 9. Образовавшаяся смесь воды и конденсирующегося пара прогоняется в водяной (конденсационный) конус 2, а из него в нагнетательный конус 3 и далее через обратный клапан 7 в паровой котёл. Так как конус 3 расширяющийся, то скорость воды в нём уменьшается, давление растет и становится достаточным для преодоления давления в паровом котле и нагнетания питательной воды в котёл. Излишек воды, образующийся в начале работы И., сбрасывается через клапан 8 так называемой «вестовой» трубы 4. Температура воды, поступающей в И., не должна превышать 40 °С, а высота всасывания 2,5 м . И. устанавливают вертикально или горизонтально. И., предназначенные для отсасывания газов, паров или жидкостей, называются эжекторами .

  Г. Е. Холодовский.

Схема работы инжектора: 1 – паровой конус; 2 – водяной конус; 3 – нагнетательный конус; 4 – вестовая труба; 5 – паропровод; 6 – труба; 7, 8 – клапаны; 9 – бак.

Инжекционный лазер

Инжекцио'нный ла'зер,полупроводниковый лазер , в котором используется инжекция (впрыскивание) электронов и дырок в область электронно-дырочного перехода . Отличается малыми размерами (объём ~ 1 мм3 ). И. л. созданы на большом числе полупроводниковых материалов и излучают в широком диапазоне длин волн – от видимого света до инфракрасного излучения.

Инженер

Инжене'р (франц. ingénieur, от лат. ingenium – способность, изобретательность), специалист с высшим техническим образованием , первоначально – название лиц, управлявших военными машинами. Понятие гражданский И. появилось в 16 в. в Голландии применительно к строителям мостов и дорог, затем в Англии и др. странах. Первые учебные заведения для подготовки И. были созданы в 17 в. в Дании, в 18 в. – в Великобритании, Франции, Германии, Австрии и др. В России первая инженерная школа основана Петром I в 1712 в Москве. В Петербурге были открыты Горное училище, приравненное к академиям (1773), Институт инженеров путей сообщения (1809), Училище гражданских инженеров (1832, с 1882 – Институт гражданских инженеров), Инженерная академия (1855). С 19 в. за рубежом стали различать И.-практиков, или профессиональных И. (по существу специалистов, имевших квалификацию техника), и дипломированных И., получивших высшее техническое образование (Civil Engineer).

  Подготовка И. осуществляется в различного типа и профиля высших учебных заведениях , в СССР по следующим отраслям технического образования: геологическое, горное, энергетическое, металлургическое, машиностроительное и приборостроительное, радиоэлектронное, лесоинженерное, химико-технологическое, технологическое, строительное, геодезическое, гидрометеорологическое, транспортное, инженерно-экономическое ( см. статьи об отраслях образования, например Геодезическое образование и др.) . В 1971 в советской системе высшего технического образования свыше 230 инженерных специальностей и 360 специализаций. Современный научно-технический прогресс обусловил необходимость подготовки И. комплексных профилей – И.-физик, И.-математик и др. Учебный план каждой инженерной специальности рассчитан на 5—6 лет и состоит из трёх циклов учебных дисциплин: общенаучных – высшая математика, физика, химия, политическая экономия, марксистско-ленинская философия, научный коммунизм, история КПСС, иностранный язык и др.; общеинженерных – теоретическая механика, детали машин, теория механизмов и машин, начертательная геометрия и черчение, технология металлов, материаловедение, сопротивление материалов, электротехника, гидравлика, теплотехника, техника безопасности, экономика и организация производства, вычислительная техника и др.; специальных – в зависимости от специальности и специализации (например, для инженерной геодезии профилирующими являются геодезия, высшая геодезия, инженерная геодезия, инженерное изыскание, фотограмметрия, практическая астрономия и картография и др.). Общенаучные и общеинженерные дисциплины обеспечивают подготовку специалистов широкого профиля, общеспециальные дисциплины (например, теория технологических процессов, теория расчёта и конструирование машин и приборов и др.) закладывают научные основы специальной подготовки будущего И. Общеинженерная подготовка, как правило, осуществляется на младших курсах, специальная – на 3—5 курсах. В процессе обучения будущие И. выполняют ряд расчётно-графических и учебно-исследовательских работ и курсовых проектов , проходят учебную и производственную практику. Выпускники втузов защищают дипломный проект , сдают государственные экзамены и получают квалификацию И. (в соответствии с избранной специальностью – механика, электрика, технолога, экономиста и др.), по научному уровню эквивалентную квалификации, которая присваивается выпускникам высших технических учебных заведений США, Великобритании, Франции и др. стран, защитившим диссертационную работу на соискание 2-й профессиональной академической степени, например магистра наук.

  В 1971 на инженерных специальностях в вузах СССР обучалось около 3 млн. чел. Выпуск И. в СССР и США (в тыс. чел.) составил соответственно: в 1950 – 37 и 61, в 1960 – 120 и 43, в 1965 – 170 и 41, в 1970 – 257 и 50.

  В 1970 выпуск И. в СССР по группам специальностей распределялся (в тыс. чел.): геология и разведка месторождений полезных ископаемых – 5,1; разработка месторождений полезных ископаемых – 6,3; энергетика – 10,5; металлургия – 6,5; машиностроение и приборостроение – 69,0; электронная техника, электроприборостроение и автоматика – 40,5; радиотехника и связь – 19,8; химическая технология – 16,1; лесоинженерное дело и технология древесины, целлюлозы и бумаги – 3,3; технология продовольственных продуктов – 7,9; технология товаров широкого потребления – 5,4; строительство – 30,3; геодезия и картография – 1,0; гидрология и метеорология – 1,1; транспорт – 14,9; экономика – 20,0. Численность дипломированных И., занятых в хозяйстве СССР и США соответственно (в тыс. чел.): в 1950 – 400 и 310, в 1960 – 1135 и 590, в 1965 – 1631 и 735, в 1970 – 2486 и 905.

  Научные и научно-педагогические кадры в области техники готовятся в системе аспирантуры втузов и научно-исследовательских учреждений. В 1970 в СССР насчитывалось около 40 тыс. аспирантов и около 410 тыс. научных работников в области технических наук, в том числе 4,7 тыс. докторов и 63,5 тыс. кандидатов технических наук.

  В. А. Юдин.


    Ваша оценка произведения:

Популярные книги за неделю