تماس با ما
آدرس
ساعات کاری
مقدمه
ژیروسکوپ ابزاری با چرخ یا حرکت دیسک چرخان است که از مفهوم بقای تکانه زاویه ای استفاده می کند که پتانسیل چرخش یک سیستم برای ثابت ماندن تا زمانی که در معرض یک نیروی خارجی قرار گیرد، است. ژیروسکوپ ها در انواع نوآوری های باستانی و مدرن برای تثبیت، هدایت یا اندازه گیری حرکت چرخشی استفاده می شوند. آنها در موشک های هدایت شونده برای ردیابی و هدایت مسیرهای خود استفاده می شوند.
ژیروسکوپ چیست؟
ژیروسکوپ به عنوان وسیله ای است که می تواند جهت گیری را بدون توجه به حرکت پایه حفظ کند و روی آن یک دیسک چرخان نصب شده است که ممکن است آزادانه در چندین جهت بچرخد.
بنابراین، در حالی که چرخش در حال وقوع است، جهت این محور اسپین تغییر نمی کند. این استفاده از مفهوم به اصطلاح حفاظت از تکانه زاویه ای را تسهیل می کند. طبق قانون اینرسی نیوتن ، گرایش چرخشی بیان می کند که سیستم تغییر نمی کند مگر اینکه یک گشتاور خارجی اعمال شود.
همانطور که قبلاً مشاهده کرده اید، چندین گیمبال، اغلب دو یا سه، با این حلقه ها، چرخ ها یا گیمبال ها نصب شده اند. از آنجایی که همه حلقه ها در امتداد یک محور می چرخند، نصب پشتیبانی محوری را ارائه می دهد.
تاریخچه ژیروسکوپ
ژیروسکوپ اولین بار در سال 1817 توسط یوهان بوننبرگر، فیزیکدان آلمانی اختراع شد. او آن را «ماشین» نامید و دستگاهی ساده متشکل از یک دیسک چرخان بود که توسط یک گیمبال آویزان شده بود. Bohnenberger از اختراع خود برای نشان دادن چرخش زمین استفاده کرد.
در سال 1852، فیزیکدان فرانسوی ژان برنارد-لئون فوکو نوع جدیدی از ژیروسکوپ را اختراع کرد که آن را “ژیروسکوپ فوکو” نامید. ژیروسکوپ فوکو دقیق تر از Bohnenberger بود و برای اولین اندازه گیری دقیق چرخش زمین از آن استفاده شد.
در اواخر قرن نوزدهم، ژیروسکوپ ها در کاربردهای عملی مختلفی مانند ناوبری، تثبیت و هدایت استفاده شدند. در سال 1885، مخترع آلمانی Hermann Anschütz-Kaempfe اولین قطب نما عملی ژیروسکوپ را اختراع کرد. قطب نما در کشتی ها و هواپیماها استفاده می شود تا به آنها کمک کند در مسیر حرکت کنند.
ژیروسکوپ همچنین در هواپیماها و فضاپیماهای اولیه برای کمک به تثبیت و کنترل جهت گیری آنها استفاده می شد. در سال 1910، مخترع آمریکایی المر اسپری اولین ژیروسکوپ هواپیما را اختراع کرد که برای تثبیت هواپیماها در هنگام پرواز استفاده می شد.
قطعات ژیروسکوپ
در ژیروسکوپ عناصر زیر وجود دارد:
اصل کار ژیروسکوپ
یک روتور بزرگ که بر روی حلقه های نگهدارنده نور معروف به گیمبال قرار می گیرد، ساختار اصلی ژیروسکوپ است. به دلیل وجود بلبرینگ های بدون اصطکاک در گیمبال ها، روتور مرکزی در برابر گشتاورهای خارجی محافظت می شود.
محور چرخ دوار، محور چرخش را ایجاد می کند. هنگامی که روتور حول یک محور می چرخد، دارای سه درجه آزادی چرخشی است. پس از به دست آوردن تعادل فوق العاده پایدار در سرعت های بالا، محور چرخش پرسرعت روتور هسته خود را حفظ می کند.
پدیده پیشروی در ژیروسکوپ
انواع ژیروسکوپ
سه نوع مختلف ژیروسکوپ به شرح زیر است:
ژیروسکوپ مکانیکی
بقای تکانه زاویه ای به عنوان پایه ای برای عملکرد ژیروسکوپ مکانیکی عمل می کند. این ژیروسکوپ نیز جزو شناخته شده ترین آنهاست. بلبرینگ برای چرخش ژیروسکوپ مکانیکی ضروری است. ژیروسکوپ های مدرن به جای این ژیروسکوپ های قدیمی استفاده می شوند زیرا نویز کمتری دارند. از آنها برای هدایت موشک و ناوبری هواپیماهای بزرگ استفاده می شود.
ژیروسکوپ نوری
این ژیروسکوپ ها به چرخ گردان یا بلبرینگ متکی هستند. تکانه زاویه ای پایه دیگری برای آنها نیست. در ژیروسکوپ های نوری از دو سیم پیچ فیبر نوری که در جهات مختلف می چرخند استفاده می شود. تصور می شود ژیروسکوپ های نوری محکم هستند و در موشک ها و فضاپیماهای کنونی استفاده می شوند زیرا حرکت نمی کنند.
ژیروسکوپ گازدار
با حمایت از روتور با کمک گاز فشرده، سطح اصطکاک بین هر دو قسمت متحرک ژیروسکوپ حامل گاز کاهش می یابد. هنگام ساخت تلسکوپ هابل، ناسا از یک ژیروسکوپ حامل گاز استفاده کرد. ژیروسکوپ های گازدار نسبت به انواع دیگر دقیق تر و کم صداتر هستند.
تفاوت شتاب سنج و ژیروسکوپ
جدول زیر تفاوت های شتاب سنج و ژیروسکوپ را نشان می دهد.
| شتاب سنج | ژیروسکوپ |
| شتاب سنج برای اندازه گیری شتاب غیر گرانشی استفاده می شود. | ژیروسکوپ ابزاری است که با استفاده از گرانش زمین به تشخیص جهت کمک می کند. |
| ماشین اتوود که در سال 1783 توسط دانشمند انگلیسی جورج اتوود ساخته شد، اولین شتاب سنج بود. | دانشمند فرانسوی ژان برنارد-لئون فوکو برای اولین بار در قرن نوزدهم ژیروسکوپ را خلق کرد و نامید. |
| برای تشخیص شیب و اندازه گیری حرکت خطی استفاده می شود. | از آن برای اندازه گیری تمام اشکال چرخش استفاده می شود، اگرچه در تشخیص حرکت بی اثر است. |
| نسبت سیگنال به نویز کمتر | نسبت سیگنال به نویز بیشتر |
| این برای اندازه گیری سرعت زاویه ای بی اثر است. | این ممکن است برای تعیین سرعت زاویه ای اعمال شود. |
| برای تشخیص جهت گیری محور استفاده می شود. | برای سنجش جهت گیری زاویه ای استفاده می شود. |
موارد استفاده از ژیروسکوپ
شرکت های تابعه و همکاران
ساعت کاری
