Шимми колеса

Часто при изложении теории гироскопов останавливаются на разнообразных технических применениях гироскопического эффекта: системы стабилизации, измерительные приборы, гирокомпас и т.д. Однако есть и отрицательные стороны этого явления. Очень опасны следствия гироскопического эффекта, возникающие в транспортных средствах, движущихся с высокими скоростями. Например, при движении самолёта с большой скоростью по взлётно-посадочной полосе возникают т.н. колебания шимми переднего колеса шасси, если не принять специальных мер против этого при конструировании шасси. Из-за минимальных неровностей поверхности колесо при движении приобретает небольшой угол наклона – появляются гироскопические силы, поворачивающие колесо в сторону от прямолинейного качения. Это отклонение вызывает действие упругих сил крепления колеса, стремящихся вернуть колесо в прежнее положение. Под действием этих сил поворот колеса прекратится, а в совокупности с гироскопическими силами они вызовут обратное движение колеса (мы опускаем здесь детали). Вернувшись в вертикальное положение, колесо продолжает прецессировать и наклоняется в другую сторону с дальнейшим новым поворотом в сторону от прямолинейного качения и т.д. Эти колебания сами по себе не затухают, поэтому для их устранения в конструкцию шасси включают демпфер шимми. В противном случае колебания шимми могут привести к разрушению передней стойки шасси (см. также здесь - ссылка от rezaev.roman).

Колебания шимми возникают и при езде на мотоцикле с большой скоростью, приводя к серьёзным авариям. Происхождение этих колебаний аналогичное: неровности дороги, наклон мотоцикла при слабой нагрузке переднего колеса. Выражается явление в сильных колебаниях руля, которые невозможно удержать. Явление хорошо знакомо опытным мотоциклистам (под значительно менее академичным названием), но бороться с ним нелегко.

Вместо сухой теории здесь очень хорошо взглянуть на видео, демонстрирующее описанное явление в миниатюре. Несложно представить себе реальные масштабы происходящего на практике.


Проявления гироскопического эффекта в природе и технике очень разнообразны. Многие из них подробно описаны в книге В.А. Павлова «Гироскопический эффект. Его проявления и использование».