Jiroskop – Cayroskop Nedir? | Cayropusula – Jiroskop Çeşitleri – Cayroskopun Kullanım Alanları – Sperry Gyroscope Company

Jiroskop – Cayroskop

Jiroskoplar uçakları havada, uyduları yörüngesinde ve gemileri rotasında tutan sessiz beyinlerdir.

1910 yılında ”Sperry Gyroscope Company”yi kuran Elmer Sperry, kullanılabilir ilk jiroskopik cihazları üretti.

Jiroskop, (İngilizce: Gyroscope, Gyro) veya Yalpalık, Cayroskop, Cayro, yön ölçümü veya ayarlamasında kullanılan, açısal dengenin korunması ilkesiyle çalışan bir alet. Jiroskopik hareketin temeli fizik kurallarına ve merkezkaç ilkesine dayalıdır.

Jiroskop olarak bildiğimiz alet ilk olarak 1817’ de J. Bohnenberger tarafından icat edilmiştir ve jiroskop adı 1852’ de dünyanın dönüş hareketini incelemek üzere yaptığı deneyler sırasında J. Foucault tarafından verilmiştir. Bir jiroskop presesyon ve nutasyon olarak bilinen hareketleri de içine alan çeşitli hareketler yapar. Günlük hayatta, uçak ve gemilerde yön bulmak için, uzay teleskoplarında yörünge kararlılığını sağlayabilmek için yaygın olarak jiroskoplardan yararlanılmaktadır.

Bisiklete binen herkes, bir bisiklet hızlı gittiği vakit dengeyi sağlamanın, yavaş gittiği vaktinkine göre çok daha kolay olduğunu bilir. Bir topaç, dönme hızı büyükse, dik kalarak dönmeye devam eder, fakat yavaşladıkça yana yatmaya başlar ve sonunda devrilir. Bu örneklerin her ikisinde de, kararsız olan (yani kolayca düşebilecek olan) cisimler, yeter hızla hareket halinde oldukları vakit dik durabilmektedir.

Bunlarda gördüğümüz, bir defa bir düzlemde dönmeye başlatılan bir cismin o düzlemde dönmeye etmesi özelliğinden jiropusularda ve denizcilik ile havacılıkta kullanılan başka çeşitli seyir yardımcılarında faydalanılır. Bu özellik, ağırlığının büyük bir kısmı çevresine yakın toplanmış bulunan tekerleklerde daha açıktır. Bu cins ağır tekerleklerin hepsine jiroskop denir.

Şirket gemiler için dengeleyicileri ve pilotlara uçağın yüksekliğini gösteren yapay ufku yarattı. Sperry’nin 1930 yılında ölümüne dek, Sperry şirketleri 400 kadar patentli ürünü, askeri uçaklar, roketler, bombalar, uydular ve uzay araçlarında kullanılmak üzere otomatik navigasyon sistemlerine dönüştürdü. Bugün jiroskoplar robotlara, antilok sistemlerine, otomobillerin gösterge panosundaki navigasyon cihazlarına, uzay mekiğine, Hubble Uzay Teleskobuna, Mars Keşif Aracı’na yön veriyordur.

Mikro jiroskoplar

Jiroskopların bu kadar geniş bir kullanım alanına sahip olması iki prensibe dayanıyor. Jiroskopik eylemsizlik (atalet) ilkesine göre dönmekte olan bir kütle uzayda sabit konumunu korur. Dönen bir jiroskop bir uyduyu her zaman Dünya’ya dönük olarak tutar. Böylece uydu sabit bir konumda olacağı için haberleşme kolaylaşır. Dönmekte olan bir kütle ayrıca, yan yatırma kuvvetine karşı direnç gösterir. 1900’lü yılların ortalarında tonlarca kilo ağırlığında devasa jiroskoplar gemilerin teknesine yerleştiriliyor ve motorlar tarafından döndürülüyordu. Bunlar dalgalara karşın gemilerin düzgün bir şekilde yol almasını sağlıyorlardı.

Presesyon ilkesine göre, fırıldayan bir cisme, dönme ekseni üzerinde olmayan bir kuvvet etkilediğinde, cismin dönme ekseni, kendisiyle kuvvetin oluşturduğu düzleme dik olarak hareket eder. Eğer Kuvvet aynı niteliğini sürdürürse bu hareket dönme ekseninin konik hareketine dönüşür. Bu harekete presesyon denir. Örneğin bir topaç, ekseni eğik olarak fırıldarken kütle merkezini etkileyen yerçekimi kuvveti (ağırlığı) topacı aşağı yatırmaya uğraşırken, presesyon ilkesinden dolayı topacın dönme ekseninin konik bir hareket yapmasına sebep olur. Yatay konumda uçan bir uçağın kanadındaki jiroskop, kanatlar yan yatmaya başlayınca kanat harektine dik açıda hareket eder. Yalpalamayı fark eden cihazlar pilota kanat açısı hakkında bilgi verir. İkinci bir jiroskop uçağın burundan kuyruğa, alçalma veya yükselme açısını gösterir. Hız ölçen akselerometreye bağlandığı zaman jiroskoplar uçağı uçurabilir. Buna otopilot denir.

Jiroskoplar giderek mekanik olma özelliğini yitiriyor. 1980’li yıllarda halka lazer jiroskopları ve fiber-optik jiroskopları daha hassas ve daha küçük oldukları için tercih edildiler. Bunların fiyatı 3.000 ile 4.000 dolar arasında değişiyor. Ayrıca bugünkü minyatür jiroskoplar, malzemelerdeki titreşim değişikliklerini tespit edebiliyorlar. Bunlar diğerleri kadar hassas olmamakla birlikte entegre devreler gibi seri üretilebiliyor ve ucuza mal oluyor -yaklaşık 20 dolar-. Bunların ucuzlaması tüketim mallarında kullanılmasını sağlıyor.

Georgia Institute of Technology’den Farrokh Ayazi tarafından geliştirilen silikon mikro-mekanik tireşimli halka jiroskobunda halka, özgür bir biçimde yüzen, sabit merkezi bir çubuğa bağlı olan bükülmüş destek yayları ile asılı durur. Tahrik elektrotları halkaya elekrostatik kuvvet uygular. Bu da algılayıcı elektrotlar tarafından kontrol edilen vibrasyonlara yol açar. Eğer halka, ekseni etrafında dışarıdan gelen bir kuvvet tarafından döndürülürse, titreşim şekli bozulur. Bu da dönmenin yönü hakkında bilgi verir. Bozulmanın büyüklüğü dönmenin hızını gösterir.

Halka lazer jiroskoplar

Halka lazer jiroskobunda iki anot ve bir katot tarafından tetiklenen gaz, ters yönlerde, aynı frekansta iki ışık dalgası gönderir. Halka bir dış kuvvet tarafından döndürülürse, dalgalardan biri biraz daha uzağa gider. Bir dedektör sonuçta ortaya çıkan uyumsuzluğu fark eder. Bu da dönme hızını gösterir. Dedektöre giren ışık dalgaları dağınık bir yapı sergiler; bu şekildeki bir değişiklik dönmenin yönünü gösterir. Işınların tek bir frekansta kenetlenmesini önlemek için, titreşim motoru üniteyi titreştirir ve fazlarda ufak da olsa bir değişiklik yaratır.

Dinamik ayarlanan jiroskop

Dinamik olarak ayarlanan bir jiroskoptaki motor, rulman yataklarındaki demir rotorun sabit bir hızda dönmesini sağlar. Jiroskop bir dış kuvvet tarafından döndürülürse, rotor buna dik açı oluşturarak hareket eder. Bu da sinyal jeneratöründe manyetik alan değişikliklerine neden olur. Değişiklikler dönmenin yönünü ve hızını gösterir. Jeneratör ayrıca, sabit torklu mıknatısların dik açı çizerek oluşan harekete karşı tepki göstermesini sağlar. Böylece rotor, yatağına çarpamadan döner.

Kaynak: Kadim Dostlar ™ Forum

Bu içerik 01.11.2008 tarihinde Hale tarafından, Bilimsel Gelişmeler - Sosyal ve Fen Bilimleri bölümünde paylaşılmıştır ve 2490 kez okunmuştur. Bu içeriğin devamında incelemek isteyebileceğiniz 1 adet mesaj daha bulunmaktadır.

Jiroskop - Cayroskop Nedir? | Cayropusula - Jiroskop Çeşitleri - Cayroskopun Kullanım Alanları - Sperry Gyroscope Company orjinal içeriğine ulaşmak için tıklayın ...