ژیروسکوپ چیست و چه کاربردی دارد؟

ژیروسکوپ، دستگاهی حاوی یک چرخ به سرعت در حال چرخش یا پرتو نور در گردش است که برای تشخیص انحراف یک جسم از جهت دلخواهش استفاده می شود.

جهت مشاهده مطلب روی آن کلیک کنید: بهترین رینگ لایت سالنی

 

ژیروسکوپ ها در قطب نما و خلبانان خودکار در کشتی ها و هواپیماها، در مکانیسم های هدایت اژدرها، و در سیستم های هدایت اینرسی نصب شده در وسایل نقلیه پرتاب فضایی، موشک های بالستیک و ماهواره های در مدار استفاده می شوند.

ژیروسکوپ های مکانیکی

ژیروسکوپ های مکانیکی بر اساس یک اصل است که در قرن نوزدهم توسط ژان برنارد-لئون فوکو، فیزیکدان فرانسوی که نام ژیروسکوپ را به چرخ یا روتوری که در حلقه های گیمبال نصب شده است، کشف کرد. تکانه زاویه ای روتور در حال چرخش باعث شد که حتی زمانی که مجموعه گیمبال کج شده بود، وضعیت خود را حفظ کند. در طول دهه 1850 فوکو آزمایشی را با استفاده از چنین روتوری انجام داد و نشان داد که چرخ چرخنده بدون توجه به چرخش زمین جهت اولیه خود را در فضا حفظ می کند. این توانایی تعدادی از کاربردها را برای ژیروسکوپ به عنوان نشانگر جهت پیشنهاد کرد و در سال 1908 اولین ژیروسکوپ قابل کار توسط مخترع آلمانی H. Anschütz-Kaempfe برای استفاده در یک شناور ساخته شد. در سال 1909، مخترع آمریکایی، Elmer A. Sperry اولین خلبان خودکار را با استفاده از ژیروسکوپ ساخت تا هواپیما را در مسیر نگه دارد. اولین خلبان خودکار برای کشتی ها در سال 1916 توسط یک شرکت آلمانی در یک کشتی مسافربری دانمارکی نصب شد و در همان سال از ژیروسکوپ در طراحی اولین افق مصنوعی برای هواپیما استفاده شد.

ژیروسکوپ ها برای هدایت خودکار و اصلاح چرخش و حرکت زمین در موشک های کروز و بالستیک از زمان موشک های آلمانی V-1 و موشک های V-2 در جنگ جهانی دوم استفاده شده اند. همچنین در طول آن جنگ، توانایی ژیروسکوپ‌ها برای تعیین جهت با درجه بالایی از دقت، که همراه با مکانیسم‌های کنترل پیچیده مورد استفاده قرار می‌گرفت، منجر به توسعه دوربین‌های تثبیت شده، بمب‌ها و سکوهایی برای حمل تفنگ‌ها و آنتن‌های رادار روی کشتی‌ها شد. سیستم‌های هدایت اینرسی که توسط فضاپیماهای مداری استفاده می‌شوند به یک سکوی کوچک نیاز دارند که تا حد فوق‌العاده‌ای از دقت تثبیت شده باشد. این هنوز توسط ژیروسکوپ های سنتی انجام می شود. دستگاه‌های بزرگتر و سنگین‌تری به نام چرخ‌های تکانه (یا چرخ‌های واکنش) نیز در سیستم‌های کنترل وضعیت برخی از ماهواره‌ها استفاده می‌شوند.

هلی کوپترها

روتور اصلی هلیکوپتر مانند ژیروسکوپ عمل می کند. حرکت آن تحت تأثیر اصل ژیروسکوپی است که این مفهوم است که نیرویی که به یک جسم در حال چرخش وارد می شود حداکثر واکنش را تقریباً 90 درجه بعد خواهد داشت. واکنش ممکن است از 90 درجه متفاوت باشد، زمانی که نیروهای قوی‌تر دیگر در حال بازی هستند. برای تغییر جهت، هلیکوپترها باید زاویه زمین و زاویه حمله را تنظیم کنند.

ژیروسکوپ های نوری

ژیروسکوپ های نوری، بدون هیچ قطعه متحرک، در هواپیماهای تجاری، موشک های تقویت کننده و ماهواره های در حال گردش استفاده می شوند. چنین وسایلی بر اساس اثر Sagnac هستند که برای اولین بار توسط دانشمند فرانسوی ژرژ ساگناک در سال 1913 نشان داده شد. در نمایش Sagnac، یک پرتو نور به گونه‌ای تقسیم شد که بخشی در جهت عقربه‌های ساعت و بخشی در خلاف جهت عقربه‌های ساعت حول یک سکوی دوار حرکت کرد. اگرچه هر دو پرتو در یک حلقه بسته حرکت می‌کردند، پرتوی که در جهت چرخش سکو حرکت می‌کرد، کمی پس از حرکت پرتوی مخالف چرخش به نقطه مبدا بازگشت. در نتیجه، یک الگوی “تداخل حاشیه” (باندهای متناوب نور و تاریکی) شناسایی شد که به سرعت چرخش دقیق صفحه گردان بستگی داشت.

مطالب مرتبط: تجهیزات مورد نیاز برای عکاسی پرتره
0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.