Veľký morský cicavec je veľmi priateľský a často pláva hore. Cicavec morský živočích
Obsah článku
gyroskop, navigačné zariadenie, ktorého hlavným prvkom je rýchlo sa otáčajúci rotor, upevnený tak, aby sa jeho os otáčania dala otáčať. Tri stupne voľnosti (osi možného otáčania) rotora gyroskopu zabezpečujú dva kardanové rámy. Ak takéto zariadenie nie je ovplyvnené vonkajšími poruchami, potom os vlastného otáčania rotora udržiava konštantný smer v priestore. Ak naň pôsobí moment vonkajšej sily, ktorý má tendenciu otáčať osou vlastnej rotácie, potom sa začne otáčať nie okolo smeru momentu, ale okolo osi, ktorá je naň kolmá (precesia).
Vo vyváženom (astatickom) a pomerne rýchlo rotujúcom gyroskope, namontovanom na vysoko vyspelých ložiskách s nevýznamným trením, moment vonkajších síl prakticky chýba, takže gyroskop si po dlhú dobu zachováva svoju orientáciu v priestore takmer nezmenenú. Preto môže naznačovať uhol natočenia základne, na ktorej je pripevnený. Presne tak francúzsky fyzik J. Foucault (1819–1868) prvýkrát názorne demonštroval rotáciu Zeme. Ak je rotácia osi gyroskopu obmedzená pružinou, potom ak je vhodne nainštalovaná, povedzme na lietadle, ktoré vykonáva zákrutu, gyroskop deformuje pružinu, kým sa moment vonkajšej sily nevyrovná. V tomto prípade je tlaková alebo napínacia sila pružiny úmerná uhlovej rýchlosti lietadla. Toto je princíp činnosti ukazovateľa smeru lietadla a mnohých ďalších gyroskopických zariadení. Pretože v ložiskách je veľmi malé trenie, nie je potrebné veľa energie na udržanie rotácie rotora gyroskopu. Na uvedenie do rotácie a na udržanie rotácie zvyčajne postačuje elektromotor s nízkym výkonom alebo prúd stlačeného vzduchu.
Aplikácia.
Gyroskop sa najčastejšie používa ako citlivý prvok indikačných gyroskopických zariadení a ako snímač uhla natočenia alebo uhlovej rýchlosti pre automatické riadiace zariadenia. V niektorých prípadoch, napríklad v gyrostabilizátoroch, sa gyroskopy používajú ako generátory krútiaceho momentu alebo energie. pozri tiež ZOTRVAČKA.
Hlavnými oblasťami použitia gyroskopov sú lodná doprava, letectvo a astronautika ( cm. ZOTRVAČNÁ NAVIGÁCIA). Takmer každé diaľkové námorné plavidlo je vybavené gyrokompasom na manuálne alebo automatické ovládanie plavidla, niektoré sú vybavené gyrostabilizátormi. V systémoch riadenia paľby námorného delostrelectva existuje mnoho ďalších gyroskopov, ktoré poskytujú stabilný referenčný rámec alebo merajú uhlové rýchlosti. Bez gyroskopov je automatické ovládanie torpéd nemožné. Lietadlá a vrtuľníky sú vybavené gyroskopickými zariadeniami, ktoré poskytujú spoľahlivé informácie pre stabilizačné a navigačné systémy. Medzi takéto prístroje patrí ukazovateľ letovej polohy, gyrovertikálny a gyroskopický ukazovateľ nakláňania a otáčania. Gyroskopy môžu byť buď indikačné zariadenia alebo senzory autopilota. Mnohé lietadlá sú vybavené gyroskopicky stabilizovanými magnetickými kompasmi a ďalším vybavením: navigačné zameriavače, kamery s gyroskopom, gyrosextanty. Vo vojenskom letectve sa gyroskopy používajú aj pri leteckých streľbách a bombardovacích zameriavačoch.
Gyroskopy na rôzne účely (navigácia, napájanie) sa vyrábajú v rôznych veľkostiach v závislosti od prevádzkových podmienok a požadovanej presnosti. V gyroskopických zariadeniach je priemer rotora 4 × 20 cm, s menšou hodnotou pre letecké zariadenia. Priemery rotorov lodných gyrostabilizátorov sa merajú v metroch.
ZÁKLADNÉ POJMY
Gyroskopický efekt vzniká rovnakou odstredivou silou, aká pôsobí na kolovrátok, napríklad na stôl. V mieste opory dosky o stôl vzniká sila a moment, pod vplyvom ktorých sa os otáčania dosky odchyľuje od vertikály a odstredivá sila rotujúcej hmoty, ktorá bráni zmene orientácie. roviny rotácie, núti hornú časť otáčať sa okolo vertikály, čím zachováva danú orientáciu v priestore.
Touto rotáciou, nazývanou precesia, rotor gyroskopu reaguje na aplikovaný moment sily okolo osi kolmej na os vlastnej rotácie. Príspevok hmotnosti rotora k tomuto účinku je úmerný druhej mocnine vzdialenosti od osi otáčania, pretože čím väčší je polomer, tým väčšie je po prvé lineárne zrýchlenie a po druhé pákový efekt odstredivej sily. Vplyv hmoty a jej rozloženie v rotore je charakterizovaný jeho „momentom zotrvačnosti“, t.j. výsledok súčtu súčinov všetkých jeho hmotností druhou mocninou vzdialenosti k osi rotácie. Úplný gyroskopický účinok rotujúceho rotora je určený jeho „kinetickým momentom“, t.j. súčin uhlovej rýchlosti (v radiánoch za sekundu) a momentu zotrvačnosti vzhľadom na os vlastného otáčania rotora.
Kinetický moment je vektorová veličina, ktorá má nielen číselnú hodnotu, ale aj smer. Na obr. 1 kinetický moment predstavuje šípka (ktorej dĺžka je úmerná veľkosti momentu) nasmerovaná pozdĺž osi rotácie v súlade s „pravidlom gimletu“: kde je gimlet podávaný, ak je otočený v smere rotácia rotora.
Precesia a krútiaci moment sú tiež charakterizované vektorovými veličinami. Smer vektora uhlovej rýchlosti precesie a vektor krútiaceho momentu sú spojené gimletovým pravidlom s príslušným smerom otáčania. pozri tiež VEKTOR.
GYROSKOP S TROCH STUPŇAMI SLOBODY
Na obr. Obrázok 1 zobrazuje zjednodušený kinematický diagram gyroskopu s tromi stupňami voľnosti (tri osi otáčania) a smery otáčania sú na ňom znázornené zakrivenými šípkami. Kinetický moment predstavuje hrubá priama šípka smerujúca pozdĺž osi vlastného otáčania rotora. Moment sily pôsobí stlačením prsta tak, aby mal zložku kolmú na os vlastného otáčania rotora (druhú silu z dvojice vytvárajú zvislé poloosi upevnené v ráme, ktorý je spojený so základňou ). Podľa Newtonových zákonov musí takýto moment sily vytvárať kinetický moment, ktorý sa s ním v smere zhoduje a je úmerný jeho veľkosti. Keďže kinetický moment (spojený s vlastnou rotáciou rotora) je pevne stanovený (nastavením konštantnej uhlovej rýchlosti povedzme elektromotorom), táto požiadavka Newtonových zákonov môže byť splnená iba rotáciou osi rotácie (smerom k vektor vonkajšieho krútiaceho momentu), čo vedie k zvýšeniu projekcie kinetického momentu na túto os. Táto rotácia je precesia, o ktorej sme hovorili vyššie. Rýchlosť precesie sa zvyšuje so zvyšujúcim sa vonkajším krútiacim momentom a klesá so zvyšujúcim sa kinetickým krútiacim momentom rotora.
Gyroskopický ukazovateľ smeru.
Na obr. Obrázok 2 ukazuje príklad použitia trojstupňového gyroskopu v ukazovateli smeru letectva (gyro-polkompas). Otáčanie rotora v guľôčkových ložiskách je vytvárané a udržiavané prúdom stlačeného vzduchu smerovaným na drážkovaný povrch ráfika. Vnútorný a vonkajší rám gimbalu poskytuje úplnú voľnosť otáčania osi vlastného otáčania rotora. Pomocou stupnice azimutu pripevnenej k vonkajšiemu rámu môžete zadať ľubovoľnú hodnotu azimutu zarovnaním osi vlastného otáčania rotora so základňou zariadenia. Trenie v ložiskách je také nepatrné, že po zadaní tejto hodnoty azimutu si os rotácie rotora udržiava zadanú polohu v priestore a pomocou šípky pripevnenej k základni je možné riadiť rotáciu lietadla na azimute. stupnica. Ukazovatele odbočenia nevykazujú žiadne odchýlky iné ako driftové efekty spojené s nedokonalosťami v mechanizme a nevyžadujú komunikáciu s externými (napr. pozemnými) navigačnými pomôckami.
DVOJSTUPŇOVÝ gyroskop
Mnoho gyroskopických zariadení používa zjednodušenú, dvojstupňovú verziu gyroskopu, v ktorej je eliminovaný vonkajší rám trojstupňového gyroskopu a hriadele nápravy vnútorného sú upevnené priamo v stenách krytu, pevne spojené s pohybujúci sa objekt. Ak v takomto zariadení nie je jediný rám ničím obmedzený, potom moment vonkajšej sily vo vzťahu k osi spojenej s telom a kolmej na os rámu spôsobí, že os vlastného otáčania rotora sa bude neustále odkláňať. z tohto počiatočného smeru. Precesia bude pokračovať dovtedy, kým os vlastnej rotácie nebude rovnobežná so smerom momentu sily, t.j. v polohe, v ktorej nedochádza k gyroskopickému efektu. V praxi je táto možnosť vylúčená vzhľadom na to, že sú nastavené podmienky, pri ktorých rotácia rámu voči karosérii nepresahuje malý uhol.
Ak je precesia obmedzená iba zotrvačnou reakciou rámu s rotorom, potom je uhol natočenia rámu v ľubovoľnom čase určený integrovaným akceleračným momentom. Keďže moment zotrvačnosti rámu je zvyčajne relatívne malý, reaguje príliš rýchlo na nútené otáčanie. Existujú dva spôsoby, ako odstrániť túto nevýhodu.
Protipružina a viskózny tlmič.
Senzor uhlovej rýchlosti.
Precesia osi otáčania rotora v smere vektora silového momentu smerujúceho pozdĺž osi kolmej na os rámu môže byť obmedzená pružinou a tlmičom pôsobiacim na os rámu. Kinematická schéma dvojstupňového gyroskopu s protibežnou pružinou je na obr. 3. Os rotujúceho rotora je upevnená v ráme kolmo na os otáčania rotora vzhľadom na skriňu. Vstupná os gyroskopu je smer spojený so základňou, kolmý na os rámu a os vlastného otáčania rotora s nedeformovanou pružinou.
Moment vonkajšej sily vzhľadom na referenčnú os otáčania rotora, pôsobiacej na základňu v tom čase, keď sa základňa neotáča v inerciálnom priestore, a preto sa os otáčania rotora zhoduje s jej referenčnou hodnotou. smer, spôsobí, že os otáčania rotora sa precesuje smerom k vstupnej osi, takže odchýlka uhlového rámu sa začne zväčšovať. To je ekvivalentné pôsobeniu momentu sily na protiľahlú pružinu, čo je dôležitá funkcia rotora, ktorý v reakcii na výskyt vstupného momentu sily vytvára moment sily okolo výstupnej osi (obr. 3). Pri konštantnej vstupnej uhlovej rýchlosti výstupný krútiaci moment gyroskopu pokračuje v deformácii pružiny, až kým krútiaci moment, ktorý vytvára na ráme, nespôsobí preces osi rotácie rotora okolo vstupnej osi. Keď sa rýchlosť takejto precesie, spôsobenej momentom vytvoreným pružinou, rovná vstupnej uhlovej rýchlosti, dosiahne sa rovnováha a uhol rámu sa prestane meniť. Uhol vychýlenia rámu gyroskopu (obr. 3), označený šípkou na stupnici, teda umožňuje posúdiť smer a uhlovú rýchlosť otáčania pohybujúceho sa objektu.
Na obr. Obrázok 4 zobrazuje hlavné prvky indikátora uhlovej rýchlosti (senzor), ktorý sa v súčasnosti stal jedným z najbežnejších leteckých prístrojov.
Viskózne tlmenie.
Na tlmenie výstupného momentu sily vzhľadom na os dvojstupňovej gyroskopickej jednotky možno použiť viskózne tlmenie. Kinematická schéma takéhoto zariadenia je znázornená na obr. 5; líši sa od diagramu na obr. 4 v tom, že tu nie je žiadna protipružina a viskózny tlmič je zvýšený. Keď sa takéto zariadenie otáča konštantnou uhlovou rýchlosťou okolo vstupnej osi, výstupný moment gyroskopu spôsobí preces rámu okolo výstupnej osi. Po odpočítaní účinkov zotrvačnej reakcie (zotrvačnosť rámu je spojená najmä len s miernym oneskorením odozvy) je tento moment vyvážený momentom viskóznych odporových síl vytváraných tlmičom. Moment tlmiča je úmerný uhlovej rýchlosti otáčania rámu vzhľadom na telo, takže aj výstupný moment gyroskopu je úmerný tejto uhlovej rýchlosti. Pretože tento výstupný krútiaci moment je úmerný vstupnej uhlovej rýchlosti (pri malých výstupných uhloch rámu), výstupný uhol rámu sa zvyšuje, keď sa telo otáča okolo vstupnej osi. Šípka pohybujúca sa pozdĺž stupnice (obr. 5) označuje uhol natočenia rámu. Údaje sú úmerné integrálu uhlovej rýchlosti otáčania vzhľadom na vstupnú os v inerciálnom priestore, a preto je zariadenie, ktorého schéma je znázornené na obr. 5 sa nazýva integračný dvojstupňový gyroskop.
Na obr. 6 je znázornený integračný gyrosenzor, ktorého rotor (gyromotor) je uzavretý v hermeticky uzavretom skle, plávajúci v tlmiacej kvapaline. Signál uhla natočenia plávajúceho rámu voči telu je generovaný indukčným snímačom uhla. Poloha plavákového gyroskopu v kryte je určená snímačom krútiaceho momentu v súlade s elektrickými signálmi, ktoré prijíma. Integračné gyroskopické snímače sú zvyčajne namontované na prvkoch vybavených servopohonom a riadené výstupnými signálmi gyroskopu. S týmto usporiadaním môže byť výstupný signál snímača krútiaceho momentu použitý ako príkaz na otáčanie objektu v inerciálnom priestore. pozri tiež GYRO-KOMPAS.
Gyroskop vynájdený Foucaultom (postavil Dumolin-Froment, 1852)
Pred vynálezom gyroskopu ľudstvo používalo rôzne metódy na určenie smeru vo vesmíre. Od staroveku sa ľudia vizuálne riadili vzdialenými objektmi, najmä Slnkom. Už v staroveku sa objavili prvé nástroje: olovnica a hladina založená na gravitácii. V stredoveku bol v Číne vynájdený kompas využívajúci magnetizmus Zeme. V Európe bol astroláb a ďalšie prístroje vytvorené na základe pozícií hviezd.
Výhodou gyroskopu oproti starším zariadeniam bolo, že správne fungoval v náročných podmienkach (zlá viditeľnosť, trasenie, elektromagnetické rušenie). Rotácia gyroskopu sa však v dôsledku trenia rýchlo spomalila.
V druhej polovici 19. storočia bolo navrhnuté použiť na zrýchlenie a udržanie rotácie gyroskopu elektromotor. Gyroskop prvýkrát v praxi použil v 80. rokoch 19. storočia inžinier Aubrey na stabilizáciu kurzu torpéda. V 20. storočí sa gyroskopy začali používať v lietadlách, raketách a ponorkách namiesto alebo v spojení s kompasom.
Klasifikácia
Hlavné typy gyroskopov podľa počtu stupňov voľnosti:
- dvojstupňový,
- trojstupňový.
Existujú dva hlavné typy gyroskopov založené na princípe ich fungovania:
- mechanické gyroskopy,
- optické gyroskopy.
Mechanické gyroskopy
Medzi mechanickými gyroskopmi vyniká rotačný gyroskop- rýchlo rotujúce pevné teleso (rotor), ktorého os rotácie môže voľne meniť orientáciu v priestore. V tomto prípade rýchlosť otáčania gyroskopu výrazne prevyšuje rýchlosť otáčania jeho osi otáčania. Hlavnou vlastnosťou takéhoto gyroskopu je schopnosť udržiavať konštantný smer osi rotácie v priestore bez vplyvu momentov vonkajších síl naň a účinne odolávať pôsobeniu vonkajších momentov síl. Táto vlastnosť je do značnej miery určená uhlovou rýchlosťou vlastnej rotácie gyroskopu.
Prvýkrát túto nehnuteľnosť použil Foucault v r. Práve vďaka tejto ukážke dostal gyroskop svoje meno z gréckych slov „rotácia“, „pozorovať“.
Vlastnosti trojstupňového rotorového gyroskopu
Precesia mechanického gyroskopu.
to znamená, že je nepriamo úmerná rýchlosti otáčania gyroskopu.
Vibračné gyroskopy
Vibračné gyroskopy sú zariadenia, ktoré udržiavajú rovinu svojich vibrácií pri otáčaní základne. Tento typ gyroskopu je oveľa jednoduchší a lacnejší s porovnateľnou presnosťou v porovnaní s rotačným gyroskopom. V zahraničnej literatúre sa používa aj pojem „Coriolisove vibračné gyroskopy“ - keďže princíp ich činnosti je založený na účinku Coriolisovej sily, ako rotačné gyroskopy.
Napríklad vibračné gyroskopy sa používajú v systéme merania náklonu elektrického skútra Segway. Systém pozostáva z piatich vibračných gyroskopov, ktorých dáta spracovávajú dva mikroprocesory.
Práve tento typ gyroskopov sa používa v mobilných zariadeniach, najmä v iPhone 4 a ďalších.
Princíp činnosti
Dve zavesené závažia vibrujú na rovine v gyroskope MEMS s frekvenciou .
Keď sa gyroskop otočí, Coriolisovo zrýchlenie sa rovná , kde je rýchlosť a uhlová frekvencia rotácie gyroskopu. Horizontálna rýchlosť oscilujúceho závažia sa získa ako: a poloha závažia v rovine je . Pohyb mimo rovinu spôsobený rotáciou gyroskopu sa rovná:
kde: je hmotnosť kmitajúceho závažia. - koeficient tuhosti pružiny v smere kolmom na rovinu. - veľkosť rotácie v rovine kolmej na pohyb kmitajúceho závažia.Odrody
Gyroskop na MAKS-2009
Optické gyroskopy
Delia sa na vláknové optické a laserové gyroskopy. Princíp fungovania je založený na Sagnacovom efekte, objavenom v roku 1913. Teoreticky je to vysvetlené pomocou SRT. Podľa STR je rýchlosť svetla konštantná v akejkoľvek inerciálnej vzťažnej sústave. Zatiaľ čo v neinerciálnej sústave sa môže líšiť od c. Pri vysielaní lúča svetla v smere otáčania zariadenia a proti smeru otáčania umožňuje rozdiel v čase príchodu lúčov (určený interferometrom) nájsť rozdiel v optických dráhach lúčov. v inerciálnom referenčnom systéme a následne veľkosť uhlovej rotácie zariadenia počas prechodu lúča. Veľkosť účinku je priamo úmerná uhlovej rýchlosti rotácie interferometra a ploche pokrytej šírením svetelných vĺn v interferometri:
kde je rozdiel v časoch príchodu lúčov uvoľnených v rôznych smeroch, je oblasť obrysu a je uhlová rýchlosť rotácie gyroskopu. Keďže hodnota je veľmi malá, jej priame meranie pomocou pasívnych interferometrov je možné len vo vláknových gyroskopoch s dĺžkou vlákna 500-1000 m V rotačnom prstencovom interferometri laserového gyroskopu možno merať fázový posun protišíriacich sa vĺn rovná:
kde je vlnová dĺžka.
Aplikácia gyroskopov v technike
Schéma jednoduchého mechanického gyroskopu v gimbale
Vlastnosti gyroskopu sa využívajú v prístrojoch – gyroskopoch, ktorých hlavnou súčasťou je rýchlo rotujúci rotor, ktorý má niekoľko stupňov voľnosti (osi možného otáčania).
Najčastejšie sa používajú gyroskopy umiestnené v gimbaloch. Takéto gyroskopy majú 3 stupne voľnosti, to znamená, že môžu robiť 3 nezávislé rotácie okolo svojich osí AA", BB" A CC", ktoré sa pretínajú v strede zavesenia O, ktorý zostáva vzhľadom na základňu A nehybný.
Stabilizačné systémy
Stabilizačné systémy existujú v troch hlavných typoch.
- Systém stabilizácie výkonu (na dvojstupňových gyroskopoch).
Na stabilizáciu okolo každej osi je potrebný jeden gyroskop. Stabilizácia sa vykonáva gyroskopom a vykladacím motorom na začiatku, pôsobí gyroskopický moment a potom je pripojený vykladací motor.
- Indikátor-systém stabilizácie výkonu (na dvojstupňových gyroskopoch).
Na stabilizáciu okolo každej osi je potrebný jeden gyroskop. Stabilizácia sa vykonáva iba vykladaním motorov, ale na začiatku sa objaví malý gyroskopický moment, ktorý je možné zanedbať.
- Systém stabilizácie indikátora (na trojstupňových gyroskopoch)
Na stabilizáciu okolo dvoch osí je potrebný jeden gyroskop. Stabilizácia sa vykonáva iba vykladacími motormi.
Nové typy gyroskopov
Neustále rastúce požiadavky na presnosť a výkonové charakteristiky gyroskopov prinútili vedcov a inžinierov z mnohých krajín sveta nielen zdokonaľovať klasické gyroskopy s rotujúcim rotorom, ale aj hľadať zásadne nové nápady, ktoré riešia problém vytvárania citlivých senzory na meranie a zobrazovanie parametrov uhlového pohybu objektu.
V súčasnosti známe viac ako sto rôzne javy a fyzikálne princípy, ktoré umožňujú riešiť gyroskopické problémy. V Rusku a USA boli na príslušné objavy a vynálezy vydané tisíce patentov a certifikátov o autorských právach.
Keďže presné gyroskopy sa používajú v navádzacích systémoch strategických rakiet dlhého doletu, informácie o výskume uskutočnenom v tejto oblasti boli počas studenej vojny klasifikované ako utajované.
Smer vývoja kvantových gyroskopov je sľubný.
Perspektívy rozvoja gyroskopického prístrojového vybavenia
Dnes boli vytvorené pomerne presné gyroskopické systémy, ktoré uspokojujú široké spektrum spotrebiteľov. Zníženie prostriedkov vyčlenených na vojensko-priemyselný komplex v rozpočtoch popredných krajín sveta prudko zvýšilo záujem o civilné aplikácie gyroskopickej technológie. Napríklad dnes je rozšírené používanie mikromechanických gyroskopov v stabilizačných systémoch automobilov alebo videokamerách.
Podľa priaznivcov navigačných metód, akými sú GPS a GLONASS, výnimočný pokrok v oblasti vysoko presnej satelitnej navigácie spôsobil, že autonómne navigačné pomôcky nie sú potrebné (v rámci oblasti pokrytia satelitného navigačného systému (SNS), tj. v rámci planéty). V súčasnosti sú systémy SNS lepšie ako gyroskopické systémy z hľadiska hmotnosti, rozmerov a nákladov.
V súčasnosti sa vyvíja navigačný satelitný systém tretej generácie. Umožní vám určiť súradnice objektov na povrchu Zeme s presnosťou niekoľkých centimetrov v diferenciálnom režime, keď sa nachádzajú v oblasti pokrytia korekčného signálu DGPS. V tomto prípade vraj netreba používať smerové gyroskopy. Napríklad inštalácia dvoch prijímačov satelitného signálu na krídla lietadla vám umožní získať informácie o rotácii lietadla okolo zvislej osi.
Systémy SNS však nedokážu presne určiť polohu v mestskom prostredí so zlou satelitnou viditeľnosťou. Podobné problémy sa vyskytujú v zalesnených oblastiach. Okrem toho prechod signálov SNS závisí od procesov v atmosfére, prekážok a odrazov signálov. Autonómne gyroskopické zariadenia fungujú kdekoľvek – pod zemou, pod vodou, vo vesmíre.
V lietadlách sa ukazuje, že SNS je presnejšia ako INS dlhý oblasti. Ale použitie dvoch prijímačov SNS na meranie uhlov sklonu lietadla spôsobuje chyby až niekoľkých stupňov. Výpočet kurzu určením rýchlosti lietadla pomocou SNS tiež nie je dostatočne presný. Preto je v moderných navigačných systémoch optimálnym riešením kombinácia satelitných a gyroskopických systémov, nazývaná integrovaný (komplexný) systém INS/SNS.
V priebehu posledných desaťročí sa evolučný vývoj gyroskopickej technológie priblížil k prahu kvalitatívnych zmien. Preto sa pozornosť špecialistov v oblasti gyroskopie teraz sústreďuje na hľadanie neštandardných aplikácií pre takéto zariadenia. Otvorili sa úplne nové zaujímavé úlohy: geologický prieskum, predpoveď zemetrasenia, ultrapresné meranie polôh železníc a ropovodov, zdravotnícka technika a mnohé ďalšie.
Používanie gyroskopu v smartfónoch a herných konzolách
IPhone 4 s gyroskopom vo vnútri
Výrazné zníženie nákladov na výrobu MEMS gyroskopov viedlo k ich použitiu v smartfónoch a herných konzolách.
Tiež gyroskop sa začali používať v ovládacích herných ovládačoch, ako napríklad: Sixaxis pre Sony PlayStation 3 a Wii MotionPlus pre Nintendo Wii. Oba tieto ovládače využívajú dva komplementárne priestorové senzory: akcelerometer a gyroskop. Po prvýkrát bol od Nintenda vydaný herný ovládač, ktorý dokáže určiť svoju polohu vo vesmíre – Wii Remote pre hernú konzolu Wii, no využíva len trojrozmerný akcelerometer. 3D akcelerometer nie je schopný presne merať rotačné parametre počas vysoko dynamických pohybov. A to je dôvod, prečo sa v najnovších herných ovládačoch: Sixaxis a Wii MotionPlus okrem akcelerometra použil aj ďalší priestorový senzor - gyroskop.
Hračky založené na gyroskopoch
Najjednoduchšími príkladmi hračiek vyrobených na základe gyroskopu sú modely yo-yo, top (koláča) a helikoptér.
Vrcholy sa líšia od gyroskopov tým, že nemajú jediný pevný bod.
Okrem toho je tu športový gyroskopický simulátor.
pozri tiež
Poznámky
- Johann G. F. Bohnenberger (1817) „Popis stroja na vysvetlenie zákonov rotácie Zeme okolo Zeme a jeho rotácie“ zmena smeru toho druhého“) Tübinger Blätter für Naturwissenschaften und Arzneikunde, zv. 3, strany 72-83. Na internete: http://www.ion.org/museum/files/File_1.pdf
- Simeon-Denis Poisson (1813) „Mémoire sur un cas particulier du mouvement de rotation des corps pesans“ („Článok o špeciálnom prípade rotačného pohybu masívnych telies“), Journal de l'École Polytechnique, zv. 9, strany 247-262. Na internete: http://www.ion.org/museum/files/File_2.pdf
- Fotografia Bonenbergerovho gyroskopu: http://www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=12&iid=24
- Walter R. Johnson (január 1832) "Popis prístroja nazývaného rotascope na zobrazenie niekoľkých javov a ilustráciu určitých zákonov rotačného pohybu," The American Journal of Science and Art, 1. séria, zv. 21, č. 2, strany 265-280. Na internete: http://books.google.com/books?id=BjwPAAAAYAAJ&pg=PA265&lpg=PR5&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html
- Ilustrácie gyroskopu Waltera R. Johnsona („rotascope“) sa objavujú v: Board of Regents, Desiata výročná správa predstavenstva Smithsonian Institution….(Washington, D.C.: Cornelius Wendell, 1856), strany 177-178. Na internete: http://books.google.com/books?id=fEyT4sTd7ZkC&pg=PA178&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html
- Wagner JF, "The Machine of Bohnenberger", The Institute of Navigation. Na internete: http://www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=12&iid=24
- L. Foucault (1852) "Sur les phénomènes d'orientation des corps tournants entraînés par un ax fixe à la surface de la terre," Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des Sciences (Paríž), zv. 35, strany 424-427. Na internete: http://www.bookmine.org/memoirs/pendule.html. Posuňte zobrazenie nadol na „Sur les phénomènes d’orientation...“
- (1) Julius Plücker (september 1853) "Über die Fessel'sche rotationsmachine," Annalen der Physik, zv. 166, č. 9, strany 174-177; (2) Julius Plücker (október 1853) "Noch ein wort über die Fessel'sche rotationsmachine," Annalen der Physik, zv. 166, č. 10, strany 348-351; (3) Charles Wheatstone (1864) „O Fesselovom gyroskope“, Zborník Kráľovskej spoločnosti v Londýne, zv. 7, strany 43-48. Na internete: .
GYROSKOP(z gréckeho gyreu® - točenie, točenie a skopeo - pozeranie, pozorovanie) - rýchlo rotujúce symetrické pevné teleso, ktorého os rotácie (os) môže meniť svoj smer v priestore. Vlastnosti hydrodynamiky majú rotujúce nebeské telesá, delostrelecké granáty, rotory turbín inštalované na lodiach, vrtule lietadiel atď. G. technika - hlavná. prvok všetkých druhov gyroskopov. zariadenia alebo nástroje široko používané pre automat ovládať pohyb lietadiel, lodí, torpéd, rakiet a množstva ďalších gyroskopických systémov. stabilizácia, na navigačné účely (samozrejme ukazovatele, odbočka, horizont, svetové strany atď.), na meranie uhlových alebo dopredných smerov. rýchlosti pohybujúcich sa objektov (napríklad rakiet) a v mnohých číslach. iné prípady (napríklad pri prejazde štôlní, stavbe podchodov, pri vŕtaní studní).
Aby sa os G. mohla voľne otáčať v priestore, býva G. zaistená v takzvaných krúžkoch. kardanové zavesenie (obr. 1), v ktorom sú nápravy vnútorné. a ext. krúžky a os G. sa pretínajú v jednom bode, tzv. stred zavesenia. Upevnený v takomto závese má gimbal 3 stupne voľnosti a môže sa ľubovoľne otáčať v blízkosti stredu závesu. Ak sa ťažisko g zhoduje so stredom zavesenia, nazýva sa g. vyvážené, alebo astatické. Štúdium zákonov pohybu gravitácie je problémom dynamiky tuhého telesa.
Ryža. 1. Klasické zavesenie kardanu, A- vonkajší krúžok, b- vnútorný krúžok, V- rotor.
Ryža. 2. Precesia gyroskop. Uhlová rýchlosť precesie je smerovaná tak, aby vektor vlastného momentu hybnosti N
má tendenciu sa zhodovať s vektorom krútiaceho momentu M
pár pôsobiaci na gyroskop.
Základné vlastnosti gyroskopu. Ak na os rýchlo rotujúcej voľnej gravitácie pôsobí niekoľko síl ( P-F)s momentom ( h- rameno sily) (obr. 2), potom (na rozdiel od očakávania) sa G. začne dodatočne otáčať nie okolo osi X, kolmo na rovinu páru a okolo osi pri, ležiace v tejto rovine a kolmé na správnu. os tela z. Toto bude dopĺňať. pohyb tzv precesia. G. precesia nastane vo vzťahu k inerciálny referenčný systém(do osí smerujúcich k stáliciam) s uhlovou rýchlosťou
Obr. 13. Smerový gyroskop.
Množstvo zariadení využíva aj vlastnosť hydrodynamiky rovnomerne preceňovať pod vplyvom neustále pôsobiacich síl. Ak teda pomocou doplnku. zaťaženie spôsobí G. precesia s uhlovou rýchlosťou číselne rovnou a opačne orientovanou k vertikálnej zložke uhlovej rýchlosti rotácie Zeme (kde U- uhlová rýchlosť Zeme, - zemepisná šírka miesta), potom si os takéhoto geometrického systému s rôznym stupňom presnosti zachová konštantný smer vzhľadom na svetové strany. V priebehu niekoľkých hodiny, kým sa nahromadí chyba 1-2°, môže takýto gyroazimut alebo smerový gyroskop (obr. 13) nahradiť kompas (napr. v lietadlách, najmä v polárnom letectve, kde sú hodnoty magnetického kompasu nespoľahlivé). Podobne ako u G., ale s výrazne väčším posunom ťažiska od osi precesie je možné určiť správanie. rýchlosť pohybu objektu v smere osi bb 1, s ľubovoľným zrýchlením (obr. 14). Ak ignorujeme vplyv gravitácie, potom môžeme predpokladať, že moment prenášajúcej sily zotrvačnosti pôsobí na gravitáciu Q, Kde T- hmotnosť G., l- rameno. Potom podľa vzorca (1) bude G. precesovať okolo osi bb 1 s uhlovou rýchlosťou . Po integrácii poslednej rovnosti dostaneme , kde je začiatok. rýchlosť objektu. Ukazuje sa teda, že je možné určiť rýchlosť objektu v v ktoromkoľvek okamihu pozdĺž uhla, o ktorý sa planéta v tomto okamihu otočí okolo svojej osi bb 1. Na to musí byť zariadenie vybavené otáčkomerom a zariadením, ktoré od celkového uhla natočenia odpočítava uhol, o ktorý sa motor otočí v dôsledku pôsobenia gravitačného momentu naň. Toto zariadenie (integrátor pozdĺžnych zdanlivých zrýchlení) určuje vertikálne rýchlosti. raketový vzlet; v tomto prípade musí byť raketa stabilizovaná tak, aby sa neotáčala okolo svojej osi symetrie.
Ryža. 14. Gyroskopický merač výstupovej rýchlosti rakety. - zrýchlenie stúpania; g- ; P - gravitácia, Q- zotrvačná sila, - vlastný kinetický moment.
V rade moderných návrhy využívajú tzv. plavákový, alebo integračný, generátor Rotor takéhoto generátora je umiestnený v plášti - plaváku ponorenom do kvapaliny (obr. 15). Keď sa plavák otáča okolo svojej osi X moment bude pôsobiť na G. M x viskózne trenie, úmerné uhlovej rýchlosti otáčania. Vďaka tomu sa ukazuje, že ak je G. nútený hlásiť. rotácia okolo osi pri, potom uhlová rýchlosť tejto rotácie v súlade s rovnosťou (1) bude úmerná . V dôsledku toho sa uhol otáčania plaváka okolo jeho osi X bude zasa úmerná časovému integrálu (preto sa rovnica nazýva integrujúca). Dodatočné elektrický a elektromechanické zariadenia umožňujú buď merať uhlovú rýchlosť s týmto G., alebo z neho urobiť prvok stabilizačného zariadenia. V prvom prípade špeciálne elektromagnety vytvárajú moment okolo osi X, namierené proti otáčaniu plaváka; veľkosť tohto momentu sa nastaví tak, aby sa plavák zastavil. Potom ten moment M 1 akoby nahradil moment M x viskózne trecie sily a preto podľa f-le (1) bude uhlová rýchlosť úmerná hodnote M 1, určený silou prúdu pretekajúceho vinutiami elektromagnetu. V druhom prípade pri stabilizácii napríklad okolo pevnej osi pri Kryt integračného G. je umiestnený na plošine, ktorá sa môže otáčať okolo osi prišpecialista. elektromotora (obr. 16). Na vysvetlenie princípu stabilizácie predpokladáme, že základňa, na ktorej sú umiestnené ložiská plošiny, sa bude sama otáčať okolo osi pri pod určitým uhlom. Keď motor nebeží, plošina sa bude otáčať spolu so základňou pod rovnakým uhlom a plavák sa bude otáčať okolo svojej osi X o uhol úmerný uhlu . Ak teraz motor otáča plošinu v opačnom smere, kým sa plavák nevráti do pôvodnej polohy, potom sa plošina zároveň vráti do pôvodnej polohy. Motor môžete plynule ovládať tak, že sa uhol natočenia plaváka zníži na nulu, potom sa plošina stabilizuje. Kombinácia dvoch plavákových motorov v spoločnom zavesení s podobne riadenými elektromotormi vedie k stabilizácii pevného smeru a troch - do priestoru. stabilizácia, používaná najmä v inerciálnych navigačných schémach.
Ryža. 15. Plavákový integračný gyroskop: A- rotor gyroskopu; b- plavák, v tele ktorého je umiestnené ložisko osi rotora; V- udržiavacia kvapalina; G- rám; d- oceľové nápravy v kamenných podperách; e- snímač uhla natočenia plaváka vzhľadom na telo; a- elektromagnetické zariadenie, ktoré pôsobí momentom okolo osi plaváka.
Ryža. 16. Stabilizácia okolo pevnej osi pomocou plavákového gyroskopu A- gyroskop-plavák; b- zosilňovač, V- elektrický motor; G- plošina, d- základňa.
Ryža. 17. Silový gyroskopický rám: A- samotný rám; b- gyroskop; V- pár; G- snímač uhla natočenia gyroskopu vzhľadom na rám; d- zosilňovač signálu snímača; e- stabilizačný motor; a- snímač krútiaceho momentu.
V uvažovanom stabilizačnom systéme zohráva úlohu snímač. prvok, ktorý zisťuje odchýlky objektu od danej polohy a návrat do tejto polohy vykonáva elektromotor prijímajúci príslušný signál. Podobné gyroskopické systémy. stabilizácia tzv indikátor (stabilizátory nepriameho pôsobenia). Spolu s tým sa v technike používajú systémy tzv. silový gyroskopický stabilizácia (priamo pôsobiace stabilizátory), pri ktorých motory priamo absorbujú sily, ktoré narúšajú realizáciu stabilizácie a motory zohrávajú pomocnú úlohu. role, odľahčujú čiastočne alebo úplne G. a tým obmedzujú uhly ich precesie. Štrukturálne sú takéto systémy jednoduchšie ako systémy indikátorov. Príkladom je jednoosový dvojgyroskopický systém. rám (obr. 17); Rotory umiestnené v G. ráme sa otáčajú rôznymi smermi. Predpokladajme, že na rám pôsobí sila, ktorá má tendenciu otáčať ho okolo svojej osi X a uveďte uhlovú rýchlosť. Potom, podľa Zhukovského pravidla, pár začne pôsobiť na kryt 1, snažiac sa zarovnať os rotora s osou X. V dôsledku toho sa G. začne precesovať okolo osi r 2 s určitou uhlovou rýchlosťou . puzdro 2
z rovnakého dôvodu bude preces okolo osi r 2 v opačnom smere. Uhly natočenia puzdier budú rovnaké, pretože puzdrá sú spojené ozubenou spojkou. V dôsledku tejto precesie na ložiskách skrine 1
bude pôsobiť nový pár, ktorý sa bude snažiť zarovnať os rotora s osou r 1. Rovnaký pár bude pôsobiť na ložiská skrine 2
. Momenty týchto párov sú nasmerované v opačných smeroch (ako vyplýva zo Zhukovského pravidla) a stabilizujú rám, t.j. bránia jeho otáčaniu okolo svojej osi. X. Ak však precesia G. nie je obmedzená, potom, ako je možné vidieť zo vzorca (3), pri otáčaní puzdier okolo osí r 1 ,
o 2 Pri uhle 90° sa stabilizácia zastaví. Preto sa na osi jedného z plášťov nachádza snímač, ktorý registruje uhol natočenia plášťa voči rámu a riadi stabilizačný motor. Krútiaci moment generovaný motorom je smerovaný opačne ako moment, ktorý má tendenciu otáčať rám okolo svojej osi X; V dôsledku toho sa G. precesia zastaví. Uvažovaný rám je stabilizovaný vzhľadom na rotáciu okolo svojej osi X. Otočte rám okolo akejkoľvek osi kolmej na X, možno vykonať bez prekážok, ale výsledný gyroskopický moment môže spôsobiť. tlak na ložiská a ich puzdrá. Kombinácia troch takýchto rámov so vzájomne kolmými osami vedie k priestorom. stabilizácia (napríklad umelá družica).
V silovom gyroskopickom sústavy, na rozdiel od voľných geometrických sústav, v dôsledku veľkých momentov zotrvačnosti stabilizovaných hmôt vznikajú veľmi citeľné kmity. pohyby ako nutácie. Špeciálne ponuky musia byť prijaté. opatrenia na zabezpečenie tlmenia týchto kmitov, inak . V technike sa používajú aj iné gyroskopické zariadenia. zariadenia, ktorých princíp činnosti je založený na vlastnostiach G.
Lit.: Bulgakov B.V., Aplikovaná teória gyroskopov, 3. vydanie, M., 1976; Nikolai E. L., Gyroskop v závese kardanu, 2. vydanie, M., 1964; Maleev P.I., Nové typy gyroskopov, Leningrad, 1971; Magnus K., Gyroskop. Teória a aplikácia, prekl. z nemčiny, M., 1974; Ishlinsky A. Yu, Orientácia, gyroskopy a inerciálna navigácia, M., 1976; od neho, Mechanika relatívneho pohybu a zotrvačnej sily, M., 1981; Klimov D. M., Kharlamov S. A., Dynamika gyroskopu v závese kardanu, M., 1978; Zhuravlev V.F., Klimov D.M., Wave solid-state gyroskop, M., 1985; Novikov L. Z., Shatalov M. Yu., Mechanika dynamicky ladených gyroskopov, M., 1985.
A. Yu.
Ako viete, aj zo školských osnov život na planéte Zem vznikal, paradoxne, nie na súši, ale vo vode, pričom postupne zavŕšil svoj evolučný vývoj od najjednoduchších organizmov až po tie zložitejšie. Práve voda sa stala kolískou života na Zemi. Dávno predtým, ako sa na planéte objavili prví ľudia, sa v moriach a oceánoch objavili prvé živé bytosti. Rozmnožovali sa a rozvíjali, takže postupne vznikali starci morské cicavce, ako aj ostatní morskí obyvatelia.Po dlhej ceste evolučného vývoja sa zmenili na tých, ktorých v súčasnosti poznáme a môžeme s vami pozorovať. Aj keď vo vedeckom svete existuje iná verzia pôvodu určitých druhovmorské cicavce. Niekoľko vedcov predložilo verziu, že niektoré druhy pochádzajú z suchozemských zvierat a potom sa druhýkrát vrátili do morských prvkov. A dnes o tom budeme hovoriť.
Delfíny skákavé (alebo delfíny skákavé)
Morské cicavce a ich rozmanitosť
Dnes ich existuje pomerne veľa druhovmorské cicavce, napriek tomu, že ich predkovia museli prejsť výraznými zmenami. Koniec koncov, po tisíce rokov neboli podmienky na vývoj a rozmnožovanie vždy priaznivé. Niektoré živočíšne druhy vyhynuli, iné naopak našli príležitosť rozvíjať sa, rozmnožovať sa a prispôsobiť sa svojmu prostrediu. Takto moderne morské cicavce, z ktorých mnohé poznáte.
Tulene ušaté
Morské cicavce predstavujú veľkú skupinu cicavcov, ktorých život je plne alebo z polovice spojený s vodným morským prostredím, t.j. Sú to zvieratá, ktoré celý svoj život alebo polovicu života strávia v morskej vode. Musím povedať, že všetko morské cicavcesú rozdelené do systematických skupín, o ktorých budeme diskutovať neskôr.
V súčasnosti existuje asi 128 druhov morské cicavce, čo je približne 2,7 % z celkového počtu všetkých existujúcich cicavcov na Zemi. Tieto zvieratá sú veľmi rozmanité, medzi nimi nájdete veľmi malé rozmery a hmotnosť - od niekoľkých kilogramov až po obrovské, ktorých hmotnosť môže dosiahnuť desiatky ton!
Veľká kosatka
Taxonómia druhov morských cicavcov
Všetky existujúce typy morské cicavcesa delia na rády, podrady, skupiny a rodiny.
- Prvý tím - . Zahŕňa dve rodiny. Prvou čeľaďou sú lamantínovité (Trichechidae). Známe sú tri druhy lamantínov (lamantín americký, lamantín africký a lamantín amazonský). Druhou čeľaďou sú dugongovité (Dugongidae). V súčasnosti existuje iba jeden zástupca tejto rodiny - dugong.
Dugong
- Druhá skupina - . Táto objednávka zahŕňa dve podobjednávky. Prvým sú veľryby baleen (Mysticeti), ktoré zahŕňajú asi pätnásť druhov veľrýb, druhým sú veľryby zubaté (Odontoceti). Podrad zubatých veľrýb zahŕňa asi 73 druhov týchto veľkých morských cicavcov.
Vorvaň
- Tretím, najpočetnejším radom sú mäsožravce (Carnivora). Je rozdelená nasledovne: zahŕňa veľkú skupinu, ktorá je zase rozdelená do troch rodín:
- 1) pravé tulene (Phocidae) - približne 20 druhov;
– 2) tulene ušaté (Otariidae) – približne 16 druhov;
- 3) mrože (Odobenidae) - len jeden druh.
Mrož
Stojí za zmienku, že nedávno boli plutvonožce považované za nezávislý poriadok. Predmetný rad sa ďalej delí na čeľaď Mustelidae (Mustelidae), ktorá zahŕňa vydru morskú (Lontra felina) a vydru morskú (Enhydra lutris), a ďalšiu čeľaď medvede (Ursidae). Jediný zástupca tohto rádu patrí do čeľade medveďovitých - medveď ľadový (Ursus maritimus).
Morské vydry
V tejto časti sme hovorili všeobecne o typochmorské cicavce, v nasledujúcich článkoch sa každému z nich určite podrobne budeme venovať. A teraz vám dávame do pozornosti neuveriteľný dokumentárny film „Veľká modrá veľryba“, sme si istí, že sa vám bude páčiť:
Morské cicavce sú kolektívnou skupinou vodných a polovodných cicavcov, ktorých život trávi celý alebo podstatnú časť svojho času v morskom prostredí. Do tejto kategórie patria zástupcovia rôznych systematických skupín cicavcov: sirény, veľryby, plutvonožce - tulene ušaté, tulene pravé, mrože. Okrem týchto živočíchov medzi morské cicavce patria aj jednotliví zástupcovia čeľade mustelidae (morská vydra a morská vydra) a ursidae (ľadový medveď). Celkovo medzi morské cicavce patrí asi 128 druhov, čo predstavuje 2,7 % z celkového počtu cicavcov.
Morské cicavce sú živočíchy pochádzajúce zo suchozemských živočíchov, ktoré sekundárne spojili svoj život na určitom stupni evolučného vývoja s prvkom morskej vody. Sirény a veľryby pochádzajú z predkov kopytníkov, zatiaľ čo plutvonožce, morské vydry a ľadové medvede pochádzajú zo starých psovitých šeliem.
Dávno predtým, ako sa na našej planéte objavili ľudia, more a oceán vyvinuli morské cicavce – veľryby a plutvonožce. Nálezy paleontológov potvrdzujú existenciu veľrýb pred 26 miliónmi rokov v období kenozoika. Počas procesu evolúcie prešlo druhové zloženie morských cicavcov výraznými zmenami. Epochy sa menili a spolu s nimi aj podmienky existencie, niektoré druhy vyhynuli, iné sa naopak dokázali prispôsobiť a zvýšiť ich početnosť.
Druhy cicavcov žijúce v moriach a oceánoch sú veľmi zaujímavé a rozmanité ako svojim životným štýlom, tak aj vzhľadom. Pozrime sa na hlavných predstaviteľov.
1. Veľryby. Patria medzi ne rôzne druhy: grónske hlavy, vorvaň, veľryby zobáky, vráskavce malé a iné.
2. Kosatky. Zvieratá veľmi blízko k veľrybám, nebezpeční zabijaci morských a oceánskych priestorov.
3. Delfíny. Rôzne druhy: delfíny skákavé, delfíny zobáky, delfíny krátkohlavé, sviňuchy, veľryby beluga a iné.
4. Pečate. Zvieratá rodu tuleňov, z ktorých najbežnejší je tuleň krúžkovaný.
5. Pečate. Zahŕňajú niekoľko odrôd: perutýn, škvrnité, ušaté, pravé, fúzaté a iné.
6. Tulene slonov dva typy: severný a južný.
7. Morské levy.
8. Morské kravy- dnes už človekom takmer vyhubený morský cicavec.
9. Mrože.
10. Navy SEALs.
Rovnako ako suchozemské druhy, aj morské a oceánske živočíchy majú charakteristické črty, ktoré im umožňujú klasifikovať ich ako cicavce. Ktoré zvieratá sú klasifikované ako cicavce? Rovnako ako všetci predstavitelia tejto triedy, morské a oceánske cicavce sa vyznačujú tým, že kŕmia svoje potomstvo mliekom cez špeciálne mliečne žľazy. Tieto zvieratá nesú v sebe potomstvo (vývoj plodu) a rozmnožujú sa prostredníctvom procesu viviparity. Ide o poikilotermné živočíchy (teplokrvné), majú potné žľazy, hrubú vrstvu glykogénu podkožného tuku. K dispozícii je bránica, ktorá umožňuje dýchanie. Tieto zariadenia umožňujú s istotou klasifikovať všetky vyššie uvedené zvieratá ako morské a oceánske cicavce.
Morský lev
Objednajte si plutvonožce
Ide o veľké zvieratá s vretenovitým telom, krátkym krkom a končatinami premenenými na plutvy. Väčšinu času trávia vo vode, na breh prichádzajú len kvôli rozmnožovaniu alebo na krátkodobý odpočinok. Je známych asi 30 druhov, medzi nimi tuleň grónsky, tuleň kožušinový a.
tuleň grónsky- Ide o plutvonožce, ktoré nemá uši, zadné plutvy sú krátke, predĺžený chrbát a neslúžia na pohyb po súši. Plazú sa po súši a hrabú povrch prednými plutvami. Dospelé tulene majú tenkú srsť, bez podsady. Mláďatá, ktoré ešte nevedia plávať, majú hustú srsť, zvyčajne bielu.
Tuleň grónsky je obyvateľom arktických morí. Tulene trávia väčšinu roka na otvorenom mori a živia sa rybami, mäkkýšmi a kôrovcami. V zime stáda tuleňov prichádzajú k brehom a vystupujú na veľké ploché ľadové polia. Tu samica porodí jedno veľké, vidiace teľa. Biela koža tuleňa s hustou srsťou ho chráni pred mrazom a robí ho neviditeľným medzi snehom. So začiatkom jari stádo migruje na sever. Tulene sa lovia pre kožu a tuk.
Kožušinové tesnenie má uši a zadné plutvy používané na pohyb. Na súši sa zadné plutvy ohýbajú pod telom, potom sa narovnajú - mačka urobí skok.
Tuleň kožušinový žije v moriach Ďalekého východu. Jeho telo je pokryté hustou srsťou s hustou, nepremokavou podsadou. Začiatkom leta prilietajú k brehom ostrovov tulene vo veľkých stádach, aby sa rozmnožili. Samica rodí jedno mláďa, pokryté čiernou srsťou. Na jeseň, keď mláďatá vyrastú a naučia sa plávať, tulene opúšťajú ostrovy až do jari. Tulene majú cennú kožušinu.
Mrož- najväčší zo všetkých plutvonožcov s dĺžkou až 4 m a hmotnosťou do 2 000 kg. Mrož má holú kožu a nemá vlasy. Vyznačuje sa obrovskými tesákmi, dlhými 40-70 cm, visiacimi kolmo dole z hornej čeľuste. Mrože ich používajú na čistenie dna a získavajú odtiaľ rôzne veľké bezstavovce - mäkkýše, raky, červy. Po jedle radi spia na brehu, zhromaždení v tesnej skupine. Pri pohybe na súši sú zadné nohy zastrčené pod telom, no kvôli obrovskej hmote nejdú ďaleko od vody. Žijú v severných moriach.
Objednajte si veľryby
Sú to úplne vodné cicavce, ktoré nikdy nevstupujú na súš. Plávajú pomocou chvostovej plutvy a páru predných končatín upravených na plutvy. Zadné končatiny nie sú, ale z dvoch malých kostí umiestnených na mieste panvy možno usúdiť, že predkovia veľrýb mali aj zadné končatiny. Mláďatá veľrýb sa rodia úplne formované a môžu okamžite nasledovať svoju matku.
Modrá veľryba- najväčší súčasný cicavec. Niektoré exempláre dosahujú dĺžku 30 m a hmotnosť 150 ton To zodpovedá hmotnosti najmenej 40 slonov. Modrá veľryba je bezzubá veľryba. Nemá zuby a živí sa malými vodnými živočíchmi, hlavne kôrovcami. Z hornej čeľuste zvieraťa - veľrybej kosti visia početné elastické rohovinové pláty s okrajmi. Po naplnení obrovskej ústnej dutiny vodou ju veľryba prefiltruje cez ústne doštičky a prehltne uviaznuté kôrovce. Modrá veľryba zje 2-4 tony potravy denne. Veľryby, ktoré majú baleen namiesto zubov, sú klasifikované ako baleen alebo bezzubé veľryby. Je ich známych 11 druhov.
Druhá skupina je zubaté veľryby s početnými zubami, niektoré majú až 240 zubov. Ich zuby sú všetky rovnaké, kužeľovitého tvaru a slúžia len na zachytenie koristi. Medzi zubaté veľryby patria delfíny a spermie.
Delfíny- relatívne malé (1,5-3 m dlhé) veľryby, ktorých ňufák je pretiahnutý ako zobák. Väčšina z nich má chrbtovú plutvu. Celkovo je ich 50 druhov. Delfíny nachádzajú korisť pomocou ultrazvuku. Vo vode vydávajú cvakavé zvuky alebo prerušované vysoké pískanie a ozvenu odrazenú od predmetu zachytia sluchové orgány.
Delfíny si môžu medzi sebou vymieňať zvukové signály, vďaka čomu sa rýchlo zhromažďujú tam, kde jeden z nich objavil kŕdeľ rýb. Ak sa nejakému delfínovi prihodí nejaké nešťastie, ostatní mu prídu na pomoc, len čo začujú poplašné signály. Mozog delfína má zložitú štruktúru s mnohými zákrutami v mozgových hemisférach. V zajatí sa delfíny rýchlo skrotia a dajú sa ľahko trénovať. Lov na delfíny je zakázaný.
Delfín obyčajný, dlhý nie viac ako 2,5 m, žije v severnom a Ďalekom východnom mori, ako aj v Baltskom a Čiernom mori. Jeho štíhle telo je na vrchu čierne, brucho a boky sú biele. Na predĺžených čeľustiach s bielou stranou je viac ako 150 zubov rovnakého kužeľovitého tvaru. Delfín nimi chytá a drží rybu, ktorú celú prehltne.
Vorvaň- veľká zubatá veľryba. Dĺžka mužov je až 21 m, ženy - až 13 m a hmotnosť až 80 ton veľryba má obrovskú hlavu - až 1/3 dĺžky tela. Jeho obľúbenou potravou sú veľké hlavonožce, pre ktoré sa potápa do hĺbky až 2000 m a pod vodou vydrží až 1,5 hodiny.
Morské cicavce môžu zostať pod vodou rôzne dlho. Napríklad veľryby môžu ísť 2 až 40 minút bez dýchania pod vodou. Vorvaň nemôže dýchať pod vodou až hodinu a pol. Ako dlho môže cicavec zostať pod vodou, je ovplyvnené objemom jeho pľúc. Významnú úlohu zohráva aj obsah špeciálnej látky vo svaloch, myoglobínu.
Morské cicavce, podobne ako suchozemské cicavce, sú predátormi a bylinožravcami. Napríklad lamantíny sú bylinožravé cicavce, zatiaľ čo delfíny a kosatky sú mäsožravce. Bylinožravé cicavce sa živia rôznymi riasami, kým dravce potrebujú živočíšnu potravu – ryby, kôrovce, mäkkýše a iné.
Najbežnejší Medzi morskými cicavcami je to tuleň Larga, ktorý žije pri pobreží a loví ryby, a preto pláva značné vzdialenosti od brehu. Po love sa vracia na breh, aby nakŕmil mláďatá a oddýchol si. Pečať Larga je sivej farby s hnedými škvrnami. Preto dostal svoje meno. Tulene Larga môžu vytvárať celé osady, v ktorých žije niekoľko stoviek až niekoľko tisíc jedincov.
Najväčší morský cicavec - modrá veľryba. Vďaka svojej veľkosti je zapísaný v Guinessovej knihe rekordov. Priemerná dĺžka obra je 25 metrov. A priemerná hmotnosť je 100 ton. Takéto pôsobivé veľkosti ho odlišujú nielen medzi morskými živočíchmi, ale aj medzi cicavcami vo všeobecnosti. Napriek svojmu hrôzostrašnému vzhľadu nie sú veľryby pre ľudí nebezpečné, keďže sa živia výlučne rybami a planktónom.
Najnebezpečnejší morský cicavec- Toto. Napriek tomu, že na ľudí neútočí, stále je to impozantný predátor. Dokonca aj veľryby sa jej boja. Nie nadarmo sa kosatka nazýva zabijak veľrýb. Okrem veľrýb dokáže loviť aj delfíny, morské levy, tulene a kožušinové tulene, ako aj ich teľatá. Vyskytli sa prípady, keď kosatky napadli losy a jelene, ktoré plávali cez úzke pobrežné kanály.
Keď kosatky lovia tulene, prepadnú ich zo zálohy. V tomto prípade loví iba samec a zvyšok kosatky čaká v diaľke. Ak tuleň alebo tučniak pláva na ľadovej kryhe, potom sa kosatky ponoria pod ľadovú kryhu a zasiahnu ju. Obeť spadne v dôsledku úderov do vody. Na veľké veľryby útočia hlavne samce. Zjednotia sa a všetci spolu zaútočia na korisť a uhryznú ju do hrdla a plutiev. Keď kosatky zaútočia na vorvaňa, nedajú mu možnosť ukryť sa v hlbinách mora. Spravidla sa snažia oddeliť veľrybu od stáda alebo oddeliť mláďa od matky.
Lamantíny
Najpriateľskejší pre ľudí je morským cicavcom delfín. Je známych veľa prípadov, keď delfíny zachránili ľudí pred stroskotaním lodí. Plávali k ľuďom a držali sa ich plutiev, takže delfíny priviedli ľudí na najbližší breh. Nie sú známe žiadne prípady útoku delfínov na ľudí. Deti aj dospelí milujú tieto pokojomilné zvieratká. V delfináriách môžete sledovať vystupovanie delfínov vo vode. Mimochodom, delfíny sú veľmi chytré a vedci zistili, že ich mozog môže byť ešte vyvinutejší ako ľudský.
Kosatka je najrýchlejšie morský cicavec. Dokáže zrýchliť na 55,5 kilometra za hodinu. Takýto rekord bol zaznamenaný v roku 1958 vo východnej časti Tichého oceánu. Kosatka je rozšírená po celom svetovom oceáne. Nachádza sa v blízkosti pobrežia a na otvorených vodách. Kosatka nevstupuje len do Východosibírskeho, Čierneho a Laptevského mora.