آیا میدانید ژیروسکوپ چیست؟

آیا میدانید ژیروسکوپ چیست؟ ‎ ‎ ‎ ‎ در تمام وسایل حرکتی اطلاع از موقعیت و زاویه جسم و سرعت زاویه ای آن امری ضروری است، چرا که بدون اطلاع از وضعیت ‏جسم، کنترل آن به سمت هدف غیر ممکن 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، کاری بسیار پیچیده و در بعضی موارد غیر ممکن 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.‎ کلمه ژیروسکوپ از دو کلمه ‏Gyro ‎به معنای دوران و ‏Scope ‎به معنای نشان دادن تشکیل شده است؛ بنابراین به این وسیله ‏می توان دوران نما نیز گفت که وظیفه خود یعنی نمایش دوران را بیان می کند‎. ‎ ژیروسکوپ ها سنسورهایی هستند که ما از آن ها جهت به دست آوردن سرعت زاویه ای و موقعیت زاویه ای استفاده می کنیم. ‏با پردازش این اطلاعات می توان موقعیت کلی جسم را نیز بر اساس محاسبات به دست آورد. ژیروسکوپ عضو اصلی سیستم ‏های هدایت اینرسی می باشد. سیستم هدایت اینرسی که در ناوبری اینرسی مورد استفاده قرار می گیرد، سیستمی است که ‏جهت مشخص کردن موقعیت یک متحرک مانند وضعیت  هواپیما یا کشتی با استفاده از متغییر های  اینرسی آن مثل سرعت و ‏شتاب به کار می رود؛ این امر از طریق اندازه گیری این کمیت ها توسط حس کننده اینرسی انجام می گیرد‎. ‎ در حالت کلی سیستم هدایت اینرسی عبارت است از ژیروسکوپ ها و شتاب ‌سنج ها که بر روی پایه ثبات اینرسی ‏نصب می شوند‎.‎ وظیفه اصلی ژیروسکوپ ها ایجاد یک دستگاه مختصات مرجع است و شتاب سنج ها شتاب متحرک 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.‎ ‎ ‎مبانی علمی و فنی‎:‎ ‎ ‎طبق اصل بقای اندازه حرکت زاویه ای، هر جسم در حال چرخش متقارن، سعی دارد جهت خود را همواره در فضا حفظ کند‎. ‎لذا اگر یک 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 نمی‌کند؛ بنابراین می توانیم بدین وسیله در ‏اجسام متحرک، جهت ثابتی داشته باشیم که 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 ژیروسکوپ های مکانیکی، یک دستگاه دوار یا روتور‎(rotor) ‎است که معمولاَ با سرعت زیاد حول محور تقارن خود ‏دوران می‌کند. این سرعت از ٣٠٠٠ تا ٣٠٠٠٠٠ دور در دقیقه است؛ بنابراین در اثر اینرسی جرم دوار، اندازه حرکت ( 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.‎

تاریخ: ۱۳۹۲/۳/۸