ไจโรสโคป

Article on other languages:

del.icio.us del.icio.us
Digg Digg
Furl Furl
Reddit Reddit
Rojo Rojo
Add to OnlyWire
การหมุนควงของไจโรสโคป

ไจโรสโคป เป็นอุปกรณ์ที่อาศัยแรงเฉื่อยของล้อหมุน เพื่อช่วยรักษาระดับทิศทางของแกนหมุน ประกอบด้วยล้อหมุนเร็วบรรจุอยู่ในกรอบอีกทีหนึ่ง ทำให้เอียงในทิศทางต่างๆ ได้โดยอิสระ นั่นคือ หมุนในแกนใดๆ ก็ได้ โมเมนตัมเชิงมุมของล้อดังกล่าวทำให้มันคงรักษาตำแหน่งของมันไว้แม้กรอบล้อจะเอียง จากคุณสมบัติดังกล่าวทำให้สามารถนำหลักการนี้ไปประยุกต์ใช้เพื่อประโยชน์ต่างๆ มากมาย เช่น เข็มทิศ และนักบินอัตโนมัติของเครื่องบิน เรือ กลไกบังคับหางเสือของตอร์ปิโด อุปกรณ์ป้องกันการกลิ้งบนเรือใหญ่ และระบบนำร่องเฉื่อย (inertial guidance) รวมถึงระบบในยานอวกาศ และสถานีอวกาศ

ประวัติ

เมื่อ ค.ศ. 1852 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ ฌอง โบนาปาต์ เลอง ฟูโกลต์ (Jean Bernard Léon Foucault) ได้ประดิษฐ์และตั้งชื่อ ไจโรสโคป (gyroscope) ขึ้นเพื่อใช้เรียกล้อ ที่ติดตั้งในวงแหวนหมุนได้ นั่นคือชุดวงแหวนที่ยอมให้ล้อหมุนโดยอิสระในทิศทางใดๆ ก็ได้ และในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1850 ฟูโกลต์ได้ทำการทดลองอย่างหนึ่ง โดยใช้โรเตอร์ และแสดงว่าล้อที่หมุนอยู่นั้นยังคงทิศทางเดิมของมันในอากาศ โดยไม่ขึ้นกับการหมุนของโลก

ความสามารถในการรักษาทิศทางของไจโรสโคปนี้ บ่งชี้ถึงประโยชน์ของมันในฐานะเป็นเครื่องบอกทิศทางได้ แต่การใช้ไจโรสโคปเป็นเข็มทิศนั้น เพิ่งจะปรากฏเป็นผลงานที่ใช้การได้ก็เมื่อปี ค.ศ. 1910 โดยการติดตั้งไว้บนเรือรบของเยอรมนี และในปี ค.ศ. 1911 เอลเมอร์ เอ. สเปอร์รี (Elmer A. Sperry) ก็ได้ทำการตลาดขายเข็มทิศไจโรสโคป หรือ ไจโรคอมแพสส์ (Gyrocompass) ในสหรัฐอเมริกา และผลิตสำหรับการขายในอังกฤษหลังจากนั้นไม่นานนัก

เมื่อปี ค.ศ. 1909 สเปอร์รีได้สร้างนักบินอัตโนมัติขึ้นเป็นเครื่องแรก โดยใช้คุณสมบัติการรักษาทิศทางของไจโรสโคป เพื่อให้เครื่องบินบินได้ตรงเส้นทาง นักบินหรือเครื่องขับอัตโนมัติเครื่องแรกสำหรับเรือนั้น มีการสร้างขึ้นเป็นครั้งแรก โดยบริษัท อันชืทซ เมืองคีล ประเทศเยอรมนี และติดตั้งบนเรือโดยสารของเดนมาร์กลำหนึ่งเมื่อปี ค.ศ. 1916 สำหรับไจโรสโคป แบบ 3 กรอบ ซึ่งใช้ในปี ค.ศ. 1916 นั้น มีการใช้ในการออกแบบเส้นขอบฟ้าประดิษฐ์ครั้งแรกสำหรับอากาศยาน เครื่องมือนี้บ่งบอกระดับการโคลง (ไปด้านข้าง) และระดับ (ไปหน้าหลัง) ต่อตัวนักบินหรือคนขับ และมีประโยชน์อย่างยิ่งโดยเฉพาะเมื่อไม่สามารถมองเห็นเส้นขอบฟ้าได้เนื่องจากสภาพอากาศไม่ดี

ในปี ค.ศ. 1915 บริษัท สเปอร์รี ได้ใช้ไจโรสโคปแบบสองกรอบ เพื่อสร้างอุปกรณ์รักษาเสถียรภาพด้วยไจโรสโคป ที่เรียกว่า ไจโรสแตบิไลเซอร์ (Gyrostabilizer) เพื่อลดการโคลงของเรือ ซึ่งเท่ากับลดความเสียหายของสินค้าลงเหลือน้อยที่สุด และลดความเค้นในโครงสร้างกระดูกงู ทั้งยังเพิ่มความรู้สึกสบายของผู้โดยสารในการนั่งเรืออีกด้วย การลดอาการโคลงด้วย ไจโรสแตบิไลเซอร์ นี้ มีประสิทธิผลมาก และไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วของเรือเลย แต่ข้อเสียนั้นยังมีมากมายด้วยกัน เช่น ทำให้มีน้ำหนักมากเกินไป และต้องใช้เนื้อที่มากเกินไป (ต้องสร้างไจโรสโคปที่มีขนาดใหญ่มาก) ทำให้ไม่มีการติดตั้งบนเรือในสมัยหลังได้ เนื่องจากผู้สร้างเรือของญี่ปุ่นได้ใช้เครื่องรักษาเสถียรภาพของเรือแบบละเอียดและไว้ใต้น้ำ เมื่อปี 1925

การประยุกต์

มีการใช้ไจโรสโคปแบบ 3 กรอบอย่างเดิมในจรวดนำวิถี เพื่อการบังคับทิศทางโดยอัตโนมัติ โดยใช้ร่วมกับไจโรสโคปแบบสองกรอบ เพื่อแก้ไขการเคลื่อนไหวด้านข้าง และหน้าหลังให้ถูกต้อง วิศวกรเยอรมันได้สร้างประโยชน์จากอย่างมากจากคุณสมบัติดังกล่าวในช่วงทศวรรษ 1930 และความรู้เหล่านี้ต่อมาถูกนำใช้ในการออกแบบระบบนำวิถี สำหรับวี-1 (V-1) หรืออากาศยานไร้นักบิน ซึ่งเป็นระเบิดติดปีกนั่นเอง และยังใช้กับจรวดวี-2 (V-2) อันเป็นจรวดนำวิถีสมัยต้นๆ

นอกจากนี้แล้ว ความสามารถของไจโรสโคปในการกำหนดทิศทางได้อย่างละเอียด โดยมีความแม่นยำสูงยิ่ง ทำให้มีการนำไปใช้กับกลไกการควบคุมที่สลับซับซ้อน และเกิดการพัฒนาเครื่องเล็งปืนแบบเสถียร เครื่องปล่อยระเบิด และฐานยึดปืน รวมทั้งสายอากาศเรดาร์บนเรือ ในสมัยสงครามโลกครั้งที่ 2

ระบบการนำร่องด้วยความเฉื่อยของยานพาหนะสมัยใหม่ เช่น จรวด นั้น อาศัยแพลตฟอร์มขนาดเล็ก และรักษาเสถียรภาพได้ด้วยไจโรสโคป ให้ตรงกับระดับที่ต้องการได้อย่างแม่นยำเป็นพิเศษ แต่เวลาล่วงเลยจวบจนทศวรรษ 1950 แพลตฟอร์มชนิดนี้จึงสำเร็จสมบูรณ์ หลังจากมีการออกแบบแบริงที่ลอยในอากาศและไจโรสโคปแบบลอยน้ำ

แหล่งข้อมูลอื่น

ดึงข้อมูลจาก "http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%84%E0%B8%88%E0%B9%82%E0%B8%A3%E0%B8%AA%E0%B9%82%E0%B8%84%E0%B8%9B".

This article is from Wikipedia. All text is available under the terms of the GNU Free Documentation License.