آیا میدانید ژیروسکوپ چیست؟
تاريخ :
۱۳۹۲/۳/۸
آیا میدانید ژیروسکوپ چیست؟
در تمام وسایل حركتی اطلاع از موقعیت و زاویه جسم و سرعت زاویه ای آن امری ضروری است، چرا كه بدون اطلاع از وضعیت جسم، كنترل آن به سمت هدف غیر ممكن بوده و امری محال به نظر می رسد. به دست آوردن این اطلاعات از روی زمین برای اجسامی مانند موشک یا ماهواره و یا گوشی های تلفن همراه، كاری بسیار پیچیده و در بعضی موارد غیر ممكن است؛ به عنوان مثال اگر مسیر موشک را در مدت زمان معین نتوانیم کنترل کنیم، موشک از مسیر خارج شده و ما را به هدف نخواهد رساند.
کارکرد ژیروسکوب
كلمه
ژیروسكوپ از دو كلمهGyro به معنای دوران وScope به معنای نشان دادن تشكیل شده است. بنابراین به این وسیله می توان دوران نما نیز گفت كه وظیفه خود یعنی نمایش دوران را بیان می كند.
ژیروسكوپ ها سنسورهایی هستند كه ما از آن ها جهت به دست آوردن
سرعت زاویه ای و موقعیت زاویه ای استفاده می كنیم. با پردازش این اطلاعات می توان موقعیت كلی جسم را نیز بر اساس محاسبات به دست آورد. ژیروسكوپ عضو اصلی سیستم های هدایت اینرسی می باشد. سیستم هدایت اینرسی كه در ناوبری اینرسی مورد استفاده قرار می گیرد، سیستمی است كه جهت مشخص كردن موقعیت یك متحرك مانند وضعیت هواپیما یا كشتی با استفاده از متغییر های اینرسی آن مثل سرعت و شتاب به کار می رود، این امر از طریق اندازه گیری این كمیت ها توسط حس كننده اینرسی انجام می گیرد.
در حالت كلی سیستم هدایت اینرسی عبارت است از ژیروسكوپ و
شتاب سنج كه بر روی پایه ثبات اینرسی نصب می شوند.
وظیفه اصلی ژیروسكوپ ایجاد یك دستگاه مختصات مرجع است و
شتاب سنج شتاب متحرك در امتداد چنین محورهایی را اندازه می گیرند، این شتاب می تواند نسبت به دستگاه مرجع اینرسی یا دستگاه مرجع دیگری مثل دستگاه متصل به زمین باشد.
اجزای داخلی ژیروسکوپ
طبق اصل بقای اندازه حركت زاویه ای، هر جسم در حال چرخش متقارن، سعی دارد جهت خود را همواره در فضا حفظ كند. لذا اگر یك جسم متقارن با وزن زیاد را با سرعت بالا بچرخانیم و اطراف آن را با یاتاقان و بلبرینگ آزاد بگذاریم تا نیروهای خارجی بر آن اعمال نشود، با چرخش قاب سیستم، جهت چرخش جسم دوار تغییر نمی‌كند؛ بنابراین می توانیم بدین وسیله در اجسام متحرك، جهت ثابتی داشته باشیم كه وضعیت فعلی خود را در هر لحظه با آن مقایسه نماییم و موقعیت زاویه ای و نیز با محاسبه سرعت تغییر، سرعت زاویه ای را به دست آوریم.
عضو اصلی
ژیروسكوپ های مكانیكی، یك دستگاه دوار یا روتور(rotor) است كه معمولاَ با سرعت زیاد حول محور تقارن خود دوران می‌كند. این سرعت از ٣٠٠٠ تا ٣٠٠٠٠٠ دور در دقیقه است؛ بنابراین در اثر اینرسی جرم دوار، اندازه حركت (ممنتوم) نسبتا بزرگی ایجاد می شود. اگر یاتاقان بندی محور چرخش را در طوقه ای معلق تعبیه کنیم، به طوری که گشتاور خارجی به آن وارد نشود، با وجود تمام حرکت های قاب، محور چرخش روتور همواره در جهت ثابتی می ماند و موقعیت خود را در فضا حفظ می کند.
با این روش می توان جهت و یا محورهای ثابتی را برای وسیله نقلیه تعریف کرد که هر گونه حرکت زاویه ای نسبت به این محورها سنجیده می شود.