Гироскоп

ГИРОСКОПЫ

История создания гироскопа

Гироскоп — волчок в подвесе Кардана, допускающем поворот относительно трех осей, был создан в 1802 году немецким астрономом Боненбергом. Первоначально это была игрушка, которую порой использовали для доказательства вращения Земли.
Некоторое же время спустя гироскопом заинтересовались мореходы. Развитие морских сообщений потребовало прибора более точного, чем магнитный компас Особенно необходим он был для плавания в высоких широтах, где из-за близости геомагнитного полюса обычный компас становился бесполезным. Изобретатели обратились к гироскопу, прибору, способному сохранять направление оси вращения. Но что интересно, многие из них были людьми весьма далекими от техники. Идею гирокомпаса впервые предложил священник из Голландии Ван дер Бост. Экспериментально осуществил ее в 1898 году немецкий профессор психологии Н.Ах, а практически пригодный прибор создал Герман Аншютц-Кемпфе, доктор философии и специалист по венецианским художникам. Наконец, автором гироскопического автопилота, без которого ныне не обходится ни один самолет, стал актер из Берлина Иоганн Бойков. Лейтенант Обри, разработавший гироскопический прибор для управления торпедой, был в этом ряду чуть ли не исключением. В 1909 году русский изобретатель П.П. Шиловский предложил и построил однорельсовый вагон, устойчивость которого обеспечивалась при помощи массивного гироскопа. Новинка, как представлялось, сулила громадную экономию средств при строительстве железных дорог. Одно время проблемой занялись ученые Германии, Англии. А писатель-фантаст Герберт Уэллс уже мысленно перебросил однорельсовую дорогу через Ла-Манш. Но создать достаточно надежный вагон для подобных трасс не удалось. Шиловский же увлекся другим делом. Гироскопический прибор его конструкции впервые в истории авиации в 1917 году был поставлен на «летающие крепости» типа «Илья Муромец» и использовался для их вождения в темноте и тумане. Ныне проблемы одноколейного гироскопического транспорта теоретически решены, есть и опытные образцы подобных автомобилей. Гироскоп стал незаменимым в авиации, на флоте, в ракетной и военной технике.
Гироскоп- это динамически сбалансированное тело вращения, которое с большой скоростью поворачивается вокруг оси, укрепленной в рамке, и имеет, по крайней мере, одну неподвижную точку. В переводе с греческого “гироскоп” означает указатель вращения. Поэтому под гироскопом можно понимать любой измеритель, выходной параметр которого зависит от скорости вращения.
Бурное развитие техники в последние десятилетия неразрывно связано с совершенствованием различных систем управления движущимися объектами. Системы управления торпедами, морскими кораблями, самолетами, ракетами и космическими объектами трудно представить себе без гироскопических приборов. История развития До изобретения гироскопа человечество использовало различные методы определения направления в пространстве. Издревле люди ориентировались визуально по удалённым предметам, в частности, по Солнцу. Уже в древности появились первые приборы: отвес и уровень, основанные на гравитации. В средние века в Китае был изобретён компас, использующий магнетизм Земли. В Европе были созданы астролябия и другие приборы, основанные на положении звёзд.
Гироскоп изобрёл Иоганн Боненбергер и опубликовал описание своего изобретения в 1817 году. Однако французский математик Пуассон ещё в 1813 году упоминает Боненбергера как изобретателя этого устройства. Главной частью гироскопа Боненбергера был вращающийся массивный шар в кардановом подвесе. В 1832 году американец Уолтер Р. Джонсон придумал гироскоп с вращающимся диском. Французский учёный Лаплас рекомендовал это устройство в учебных целях. Первое практическое применение гироскоп нашел в 1852 году , когда французский ученый Л. Фуко с помощью гироскопа подтвердил свой эксперимент с маятником, доказавший вращение Земли. Первый гироскопы имели большие погрешности, обусловленные несбалансированностью отдельных частей прибора, инерцией рамок, люфтами в соединениях, неравномерным трением в опорах кардана и т.п. Преимуществом гироскопа перед более древними приборами является то, что он правильно работает в сложных условиях. Однако гироскоп быстро останавливался из-за трения. Впервые на практике гироскоп был применён в 1880-х годах инженером Обри для стабилизации курса торпеды. В XX веке гироскопы стали использоваться в самолётах, ракетах и подводных лодках вместо компаса или совместно с ним. Успехи в развитии квантовой электроники привели к созданию нового научного направления, которое можно назвать квантовой гироскопией.

Классификация
Основные типы гироскопов:
1. механические гироскопы
2. вибрационные гироскопы
3. квантовые гироскопы
4. оптические гироскопы

Рисунок 1. Роторный гироскоп

Среди механических гироскопов выделяется роторный гироскоп — быстро вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого способна изменять ориентацию в пространстве. Это показано на рисунке 1. При этом скорость вращения гироскопа значительно превышает скорость поворота оси его вращения. Основное свойство такого гироскопа — способность сохранять в пространстве неизменное направление оси вращения при отсутствии воздействия на неё моментов внешних сил. Впервые это свойство использовал Фуко в 1852 г. для экспериментальной демонстрации вращения Земли. Именно благодаря этой демонстрации гироскоп и получил своё название от греческих слов «вращение», «наблюдаю».
Вибрационные гироскопы — устройства, сохраняющие свои колебания в одной плоскости при повороте. Данный тип гироскопов является намного более простым и дешёвым при сопоставимой точности по сравнению с роторным гироскопом. В зарубежной литературе также употребляется термин «Кориолисовы вибрирующие гироскопы» — так как принцип их действия основан на эффекте силы Кориолиса, как и у роторных гироскопов. Квантовая гироскопия — собирательный термин для названия новой области квантовой электроники, занимающейся изучением принципов и возможностей создания устройств, в основу действия которых положены гироскопические свойства частиц, образующих рабочие тела датчика прибора. Эти свойства могут быть обусловлены спиновыми и орбитальными моментами атомных ядер, атомов, электронов или фотонов. Гироскоп находится в рабочем состоянии, когда механические моменты частиц предварительно ориентированы в некотором направлении. Приборы такого рода получили собирательное название квантовых гироскопов, в отличие от классических механических гироскопов, необходимым элементом которых является вращающееся или колеблющееся тело.
Измеряемыми величинами в приборах такого рода являются, например, частоты вынужденных когерентных квантовых переходов между энергетическими подуровнями, соответствующими различным возможным значениям проекций механического момента частиц на физически выделенное направление. Вращение приборов вызывает смещение или расщепление энергетических подуровней системы, измерение частот переходов между которыми и позволяет обнаружить это вращение, а также определить направление и величину его угловой скорости. Оптические гироскопы. Делятся на волоконно-оптические и лазерные гироскопы. Принцип действия основан на эффекте Саньяка и теоретически объясняется с помощью специальной теорией относительности (СТО). Согласно СТО скорость света постоянна в любой инерциальной системе отсчёта. В то время как в неинерциальной системе она может отличаться от нее. При посылке луча света в направлении вращения прибора и против направления вращения разница во времени прихода лучей (определяемая интерферометром) позволяет найти разницу оптических путей лучей в инерциальной системе отсчёта, и, следовательно, величину углового поворота прибора за время прохождения луча. История создания гироскопа и гироскопических приборов В Пермском музее науки и техники ОАО «ПНППК» в рамках цикла еженедельных просветительских встреч состоялась беседа с доцентом ПГНИУ Николаевым Юрием Константиновичем об истории создания гироскопа и гироскопических приборов. СПРАВКА Автор и ведущий: Николаев Юрий Константинович, доцент ПГНИУ, действительный член Международной туристской академии, член геральдической комиссии при губернаторе Пермского края, член союза журналистов России, председатель Пермского отделения Всероссийского геральдического общества, член союза геральдистов России. До изобретения гироскопа человечество использовало различные методы определения направления в пространстве. Издревле люди ориентировались визуально по удалённым предметам, в частности, по Солнцу. Уже в древности появились первые приборы: отвес и уровень, основанные на гравитации. В средние века в Китае был изобретён компас, использующий магнетизм Земли. В Европе были созданы астролябия и другие приборы, основанные на положении звёзд. Гироскоп изобрёл Иоганн Боненбергер в 1802 году и опубликовал описание своего изобретения в 1817 году. Однако французский математик Пуассон ещё в 1813 году упоминает Боненбергера как изобретателя этого устройства. Главной частью гироскопа Боненбергера был вращающийся массивный шар в кардановом подвесе. В 1832 году американец Уолтер Р. Джонсон придумал гироскоп с вращающимся диском. Карда́нов подве́с — универсальная шарнирная опора, позволяющая закреплённому в ней объекту вращаться одновременно в нескольких плоскостях. Главным свойством карданова подвеса является то, что если в него закрепить вращающееся тело, то оно будет сохранять направление оси вращения независимо от ориентации самого подвеса. Это свойство нашло применение в гироскопах, применяющихся в авиации и космонавтике. Держатели судовых компасов или просто сосудов с питьём в транспортных средствах тоже используют карданов подвес, который позволяет предмету находиться в вертикальном положении несмотря на толчки и тряску. Подвес получил своё название по имени Джероламо Кардано (1501 — 1576), который не только не изобрёл его, но даже и не претендовал на авторство: он описал это устройство в своей получившей широкую известность книге «De subtilitate rerum» («Хитроумное устройство вещей», 1550 г.). Карданов подвес был впервые изобретён греческим инженером Филоном Византийским в III в. до н.э. В одном из своих трудов Филон описывает восьмигранную чернильницу с отверстиями на каждой стороне. Можно было перевернуть восьмигранник любой стороной кверху, но чернила не проливались. Секрет заключался в том, что чернильница находилась в центре хитроумно установленных концентрических металлических колец, поэтому она сохраняла устойчивость независимо от положения. После античности карданов подвес был широко известен в мусульманском мире. В IX веке, через 1100 лет после изобретения, устройство стало снова известно в Европе благодаря арабам. А еще через 800 лет известный учёный Роберт Гук и другие изобретатели стали использовать этот принцип не для стабилизации центрального элемента, а для приложения внешних сил. Этому западному изобретению дали название универсального шарнира Гука. Именно оно легло в основу механизма силовой передачи современных автомобилей.
Самое раннее упоминание этого устройства в китайской литературе относится к 140 г. до н.э. Предполагаемым изобретателем устройства считается Фан Фэн. Подвес Фан Фэна применялся в масляных лампах, в которых лампадка крепилась на кольцах, скрепленных в двух противоположных точках, что позволяло сохранять ей вертикальное положение. Принцип данного устройства был вскоре забыт. В сочинении «Всесторонние записки западной столицы», изданном в 189 г., сообщается что создателем «курительницы для постели» с применением особого подвеса был Дин Хуань. После этого карданов подвес часто применялся в разных устройствах. Начиная с эпохи Сун, с помощью карданова подвеса крепилось сиденье императора на паланкине, что позволяло сидеть ему вертикально, даже если носильщики наклоняли паланкин. В 1852 году французский учёный Фуко усовершенствовал гироскоп и впервые использовал его как прибор, показывающий изменение направления, через год после изобретения маятника Фуко, тоже основанного на сохранении вращательного момента. Именно Фуко придумал название «гироскоп». Фуко, как и Боненбергер, использовал карданов подвес.
Преимуществом гироскопа перед более древними приборами является то, что он правильно работает в сложных условиях (плохая видимость, тряска, электромагнитные помехи). Однако гироскоп быстро останавливался из-за трения. Во второй половине XIX века Труве предложил использовать электродвигатель для разгона и поддержания движения гироскопа. Впервые на практике гироскоп был применён в 1896 году австрийским инженером Л.Обри для стабилизации курса торпеды. Следующее применение гироскопа в технике также относится к морскому делу. Гироскоп использовали при разработке морского указателя курса – гирокомпаса. Прототип современного гирокомпаса первым создал Герман Аншютц-Кэмпфе (запатентован в 1908), вскоре подобный прибор построил американский инженер Э. Сперри (запатентован в 1911). История изобретения гирокомпаса такова: немецкий инженер Герман Аншютц-Кэмпфе предложил проект экспедиции подводной лодки на северный полюс Земли. Для ориентации подводной лодки был необходим прибор для указания курса. Магнитный компас использовать было нельзя, так как в высоких широтах он не работает из-за больших возмущений магнитного поля Земли. К тому времени были известны работы французского инженера Артура Кребса (1889г.), который при проведении экспериментов на подводной лодке предложил смещать центр тяжести гироскопа с горизонтальным расположением оси вращения по вертикали , что фактически означало изобретение морского маятникового гирокомпаса. Экспедиция к северному полюсу Земли не состоялась, но Г. Аншютц-Кемпфе была предложена очень удачная конструктивная схема морского гирокомпаса. В последующие годы разрабатывалось множество гирокомпасов различных модификаций, но наиболее удачные из них принципиально почти не отличались от устройств Аншютца и Сперри. Э. Сперри пытался оспорить у Г.Аншютца-Кемпфе приоритет изобретения гирокомпаса в суде, но дело проиграл. Главным экспертом в этом судебном деле был Альберт Эйнштейн, который встал на сторону Г.Аншютца-Кемпфе. Морские гирокомпасы современной конструкции значительно усовершенствованы по сравнению с первыми моделями; они отличаются высокой точностью и надежностью и удобнее в эксплуатации. В XX веке гироскопы стали использоваться в самолётах, ракетах и подводных лодках. Русская авиация не только не отставала от зарубежных стран в деле использования гироскопических приборов на самолете, но часто являлась пионером их внедрения. Так, например, в 1917 г. русские летчики А.Н. Журавченко и Г.Н. Алехнович совершили на самолете «Илья Муромец» слепой полет, выдерживая прямолинейный курс в заданном направлении по гироскопическому указателю поворотов. Этот прибор, разработанный П.П. Шиловским специально для авиации, позволил провести самолет по заранее намеченному курсу при полном отсутствии видимости земных ориентиров. Работы советских ученых А.Н. Крылова, Б.В. Булгакова, С.С. Тихменева, Г.В. Коренева, А.Р. Бонина, Г.О. Фридлен-дера и многих других в содружестве с выдающимися конструкторами Е.Ф. Антиповым, Е.В. Ольманом, Р.Г. Чичикяном, А.И. Марковым и другими талантливыми инженерами обеспечили оснащение советской авиации высококачественными гироскопическими приборами. В двадцатых годах XX столетия в дополнение к указателю поворотов создаются авиационные гироскопические указатели, курса и горизонта, которые стали в настоящее время обязательными навигационными приборами самолета любого типа. В начале тридцатых годов советские конструкторы Д.А. Браславский, М.М. Качкачян и М.Г. Эйлькинд первыми в мире разработали, построили и испытали гиромагнитный компас, получивший в настоящее время широкое распространение в авиации всех стран мира. Идею определения местоположения объекта с помощью двукратного интегрирования по времени проекций вектора ускорения, измеряемого на борту, запатентовал Рейнгард Вуссов в 1905 году. Для этого он предложил поместить на объекте акселерометр, ось чувствительности которого стабилизировалась с помощью свободного гироскопа. Указанная заявка в своей основе содержала идею метода навигации, в дальнейшем названного инерциальным. Суть этого метода состоит в определении координат объекта посредством расположенных на нем гироскопов, маятников (акселерометров) и часов без использования во время движения сторонней информации. Кроме того, практически одновременно с Вуссовым были запатентованы идеи американского и русского изобретателей М. Керри (1903 г.) и В.В. Алексеева (1911 г.) инерциальных систем геометрического типа, которые должны обеспечивать определение координат объекта, движущегося на поверхности вращающегося земного шара. В 30е годы XX века были сформулированы основные принципы инерциальной навигации. Историю инерциальной навигации в нашей стране принято начинать с момента разработки в 1932 году авиационной приборной вертикали с интегральной коррекцией, невозмущаемой горизонтальными силами инерции. В дальнейшем идею этой разработки стали называть схемой Л.М. Кофмана и Е.Б. Левенталя. В соответствии с этой схемой гироплатформа с жестко связанными с нею двумя ньютонометрами (акселерометрами) управлялась сигналами, пропорциональными интегралам от показаний ньютонометров, причем коэффициент пропорциональности выбирался так, чтобы выполнялись условия невозмущаемости. Как легко показать, такое устройство является моделью маятника Шулера. Оно послужило прообразом инерциальных навигационных систем с горизонтируемой платформой. Следует заметить, что схема, близкая к схеме Кофмана-Левенталя, была предложена в Германии в 1934 году Иоганном Бойковым. В годы второй мировой войны в Германии были созданы первые гироскопические ракетные приборы. Система гироскопических приборов ракеты Фау-2, состоящая из гирогоризонта, гировертиканта и гироскопического датчика регулирования скорости полета, стала классической системой гироприборов в ракетной технике, не потерявшей своей актуальности и в настоящее время.

Литература.
1. Johann G. F. Bohnenberger (1817) «Beschreibung einer Maschine zur Erläuterung der Gesetze der Umdrehung der Erde um ihre Axe, und der Veränderung der Lage der letzteren» («Описание машины для объяснения законов вращения Земли вокруг своей оси и изменения направления последней») Tübinger Blätter für Naturwissenschaften und Arzneikunde, vol. 3, pages 72-83. В интернете: http://www.ion.org/museum/files/File_1.pdf
2. Simeon-Denis Poisson (1813) «Mémoire sur un cas particulier du mouvement de rotation des corps pesans» («Статья об особом случае вращательного движения массивных тел»), Journal de l’École Polytechnique, vol. 9, pages 247—262. В интернете: http://www.ion.org/museum/files/File_2.pdf
4.Walter R. Johnson (January 1832) «Description of an apparatus called the rotascope for exhibiting several phenomena and illustrating certain laws of rotary motion, » The American Journal of Science and Art, 1st series, vol. 21, no. 2, pages 265—280. В интернете: http://books.google.com/books?id=BjwPAAAAYAAJ&pg=PA265&lpg=PR5&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html
5. Illustrations of Walter R. Johnson’s gyroscope («rotascope») appear in: Board of Regents, Tenth Annual Report of the Board of Regents of the Smithsonian Institution…. (Washington, D.C.: Cornelius Wendell, 1856), pages 177—178. В интернете: http://books.google.com/books?id=fEyT4sTd7ZkC&pg=PA178&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html
6. Wagner JF, «The Machine of Bohnenberger, » The Institute of Navigation. В интернете: http://www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=12&iid=24
7. L. Foucault (1852) «Sur les phénomènes d’orientation des corps tournants entraînés par un axe fixe à la surface de la terre, » Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des Sciences (Paris), vol. 35, pages 424—427. В интернете: http://www.bookmine.org/memoirs/pendule.html . Scroll down to «Sur les phénomènes d’orientation …»
8. (1) Julius Plücker (September 1853) «Über die Fessel’sche rotationsmachine, » Annalen der Physik, vol. 166, no. 9, pages 174—177; (2) Julius Plücker (October 1853) «Noch ein wort über die Fessel’sche rotationsmachine, » Annalen der Physik, vol. 166, no. 10, pages 348—351; (3) Charles Wheatstone (1864) «On Fessel’s gyroscope, » Proceedings of the Royal Society of London, vol. 7, pages 43-48.

Что такое гироскоп?
Гироскоп — это устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела, на котором оно установлено, относительно инерциальной системы отсчета. Гироскопы представляют собой вращающиеся с высокой частотой твердые тела. Простейший пример гироскопа — юла (волчок). Гироскопический прибор — это техническое устройство, в котором в качестве основного элемента используется быстро вращающийся ротор, закрепленный таким образом, чтобы его ось вращения поворачивалась. Гироскопические приборы широко используются для решения навигационных задач либо в системах ручного и автоматического управления движением различных объектов.
Появление термина гироскоп. Термин «гироскоп» впервые был использован Жаном Фуко, французским физиком, механиком и астрономом, в 1852 году в докладе во Французской Академии Наук. Доклад Жана Бернара Леона Фуко был посвящён способам экспериментального обнаружения вращения Земли в инерциальном пространстве. История создания гироскопа. До изобретения гироскопа люди использовали различные методы определения направления в пространстве. Вначале люди начали ориентироваться визуально по удалённым предметам, в частности, по Солнцу. Уже в древности появились первые приборы, основанные на гравитации: отвес и уровень.
Первые прототипы современного гироскопа начали появляться в начале 19-го века. Так, устройство, которое можно назвать гироскопом, изобрёл Иоганн Боненбергер, который в 1817 году опубликовал описание своего изобретения. А французский математик Пуассон, уже в 1813 году, упоминает Иоганна Боненбергера как изобретателя подобного устройства. Главной частью гироскопа Боненбергера был вращающийся массивный шар в кардановом подвесе. В 1832 году американец Уолтер Р. Джонсон придумал гироскоп с вращающимся диском. В 1852 году французский учёный Жан Фуко усовершенствовал подобное устройство, и дал ему название «гироскоп». Именно Жан Фуко придумал название «гироскоп». Можно отметить, что Фуко, как и Боненбергер, использовал в гироскопе карданов подвес. На фотографии гироскоп, изобретённый Жаном Фуко, изготовленный французским механиком Дюмолен-Фроментом, в 1852 году. Главным свойством карданова подвеса является то, что если в него закрепить вращающееся тело, то оно будет сохранять направление оси вращения независимо от ориентации самого подвеса. Это свойство нашло применение в гироскопах и гироскопических приборах. Начало использования гироскопов. В первых гироскопах скорость вращения быстро снижалась из-за силы трения. Во второй половине 19-го века было предложено для разгона и поддержания скорости вращения гироскопа использовать электродвигатель. Преимуществом гироскопа и гироскопических приборов перед другими более древними приборами, использовавшимися при измерениях, явилось то, что он правильно работает в сложных условиях. Например, плохая видимость, различные колебания, тряска, и электромагнитные воздействия.
Впервые на практике гироскопический прибор был применён в 1880-х годах австрийским инженером Л.Обри для стабилизации курса торпеды. Следующее применение гироскопа в технике также относится к морскому делу. Гироскоп использовали при разработке морского указателя курса — гирокомпаса. Прототип современного гирокомпаса первым создал Герман Аншютц-Кэмпфе (запатентован в 1908), вскоре подобный прибор построил американский инженер Э. Сперри (запатентован в 1911). В 20-м веке гироскопы стали широко использоваться на самолётах, вертолетах, ракетах, подводных лодках, вместо компаса или совместно с ним. Гироскопы. Использование гироскопов. Свойства гироскопа используются в приборах — гироскопах, основной частью которых является быстро вращающийся ротор, который имеет несколько степеней свободы (осей возможного вращения). Чаще всего используются гироскопы, помещённые в карданов подвес. Такие гироскопы имеют 3 степени свободы. Гироскопы, у которых центр масс совпадает с центром подвеса O, называются астатическими, в противном случае — статическими гироскопами. Для обеспечения вращения ротора гироскопа с высокой скоростью применяются специальные гиромоторы. Для управления гироскопом и снятия с него информации используются датчики угла и датчики момента.
Гироскопы используются в виде компонентов как в системах навигации (авиагоризонт, гирокомпас и т. п.), так и в системах ориентации и стабилизации различных аппаратов. Развитие гироскопических приборов. Постоянно растущие требования к точностным и эксплуатационным характеристикам гиро-приборов заставили ученых и инженеров многих стран мира не только усовершенствовать классические гироскопы с вращающимся ротором, но и искать принципиально новые идеи, позволившие решить проблему создания чувствительных датчиков для измерения и отображения параметров углового движения объекта. В настоящее время известно более ста различных явлений и физических принципов, которые позволяют решать гироскопические задачи. В США, ЕС, Японии, России выданы тысячи патентов и авторских свидетельств на соответствующие открытия и изобретения. Поскольку прецизионные гироскопы используются в системах наведения стратегических ракет большой дальности, во время холодной войны информация об исследованиях, проводимых в этой области, классифицировалась как сверхсекретная. Сегодня созданы достаточно надежные и точные гироскопические системы, удовлетворяющие большой круг потребителей. Современные гироскопические приборы работают и обеспечивают высокую точность необходимых измерений в любом месте — под землёй, под водой, в космосе.

Между задних колес повозки Кулибина хорошо виден маховик. 1791 год

Газетная реклама американской легковушки с гироскопом. 1908 год

Чтобы максимально просто объяснить суть гирокаров, нужно начать с детской игрушки — юлы. С технической точки зрения юла — это маховик, способный долго удерживать заложенную в нём кинетическую энергию, сохранять горизонтальное положение и служить мотором для привода различных механизмов. Комплектное устройство с быстровращающимся маховиком получило название гироскоп (от греческого «гиро» — колесо) и послужило источником энергии для уникальных гирокаров и даже гиробусов. Первенство по применению маховиков на транспорте принадлежит России. Еще в XVIII веке изобретатель Иван Кулибин оснастил свою «самокатку» горизонтальным маховиком, который набирал энергию на спусках и затем помогал «водителю» на подъёмах. В 1860 году эту идею развил инженер путей сообщения Карл Шуберский, предложивший повозку для доставки грузов по рельсам, которую назвал маховозом.
В 1905 году англичанин Фредерик Ланчестер получил патент на простейшую четырехколесную тележку с вертикальным маховиком и механическим приводом колес. Позднее американская фирма Gyroscope Car безуспешно пыталась наладить выпуск гирокаров без сцепления и коробки передач, внешне не отличавшихся от обычных легковушек. Их оборудовали 16-сильным бензиновым мотором для разгона горизонтального маховика и цепной передачей на колеса. Легендарный русский гирокар Шиловского Первую и единственную в мире полноценную самоходную безрельсовую машину с гироскопом разработал и построил известный русский государственный деятель и талантливый изобретатель-самоучка граф Петр Петрович Шиловский. Это был «богато одарённый человек с огромным честолюбием», перу которого принадлежали многие оригинальные проекты и монографии по теории, конструированию и применению гирокаров. Впервые свою идею маховоза он воплотил в жизнь в 1911 году, представив модель однорельсовой железной дороги с тремя вагончиками, снабженными вращавшимися маховичками. На следующий год Шиловский взялся за реализацию своего главного изобретения — двухколесного одноколейного автомобиля с маховиком, обеспечивавшим ему устойчивость как во время движения, так и на стоянке.

Первый вариант гирокара Петра Шиловского с двумя опущенными опорными колёсиками. 1913 год

Слишком сложная, дорогая и непонятная машина не получила поддержки Царского правительства, и в 1912 году изобретатель уехал в Англию. Там за сборку гироскопического автомобиля Gyrocar взялась компания Wolseley Tool and Motor Car из Бирмингема, и впоследствии за границей гирокар Шиловского всегда считали разработкой и приоритетной собственностью Великобритании.

Окончательный вариант машины Шиловского с 24-сильным мотором Wolseley. Осень 1913 года

Работы над гирокаром начались в октябре 1912 года с испытания двигателя и рессор подвески. Шасси было готово 14 июля 1913-го, а комплектный автомобиль появился глубокой осенью того же года. 27 ноября его завели, подняли боковые поддерживающие колёса, и он благополучно проехал несколько метров, не опрокинувшись. 28 апреля 1914 года в центре Лондона состоялся первый публичный показ машины с пассажирами, которая передвигалась со скоростью пешехода, демонстрируя свою феноменальную устойчивость.

Демонстрационный показ гироскопического авто на улицах Лондона. Лето 1914 года

Автомобиль Шиловского представлял собой крупную, сложную и тяжелую машину массой около трёх тонн с открытым четырехместным кузовом на лонжеронном шасси. В её передней части устанавливался обычный четырехцилиндровый мотор в 24 силы от легковушки Wolseley 16/20НР. От него крутящий момент на заднее ведущее колесо передавался через сцепление, четырехступенчатую коробку передач, цепную и карданную передачи и червячный редуктор. Передняя подвеска напоминала развитую вилку мотоцикла, заднее колесо подвешивалось на двух продольных консольных рессорах.

Шасси с четырехметровой колесной базой дает общее представление о конструкции гирокара

На виде спереди видна мощная трубчатая подвеска на двух продольных консольных рессорах

Одновременно двигатель приводил электрогенератор, подававший ток на электромотор, который за 8–10 минут разгонял горизонтальный кованый маховик диаметром чуть более одного метра до 3000 оборотов в минуту. Он весил 610 килограммов, имел толщину 12 сантиметров и размещался между сиденьями в средней части машины.

Эскизы компоновки гирокара и размещения основных узлов из монографии Шиловского

Управление гироскопом обеспечивали вертикальная наклонявшаяся обойма маховика и запутанная система маятников, зубчатых секторов, шестерен и шариковых датчиков, заставлявшая верхний конец вала маховика отклоняться вперед или назад. При падении оборотов автоматически включался разгонный электромотор, возвращавший автомобиль в вертикальное положение. С началом Первой мировой войны Шиловский вернулся в Россию, а в 1915-м «в целях обеспечения сохранности при бомбежках» англичане «надежно спрятали» гирокар, просто сбросив его в яму, выкопанную близ соседней железнодорожной станции. И на 20 с лишним лет о нём забыли.