Giroscopio
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 24 de septiembre de 2021; las comprobaciones requieren 8 ediciones .Brújula giroscópica (en la jerga profesional marina - brújula giroscópica ) - un indicador mecánico de la dirección del meridiano (geográfico) verdadero , diseñado para determinar el curso de un objeto, así como el acimut (rumbo) de la dirección orientada. El principio de funcionamiento de la brújula giroscópica se basa en el uso de las propiedades del giroscopio y la rotación diaria de la Tierra . Su idea fue propuesta por el científico francés Foucault .
Los girocompases se utilizan ampliamente en la navegación marina y en la tecnología de cohetes . Tienen dos ventajas importantes sobre las brújulas magnéticas :
- muestran la dirección al polo verdadero , es decir, al punto por donde pasa el eje de rotación de la Tierra, mientras que la brújula magnética indica la dirección al polo magnético
- son mucho menos sensibles a los campos magnéticos externos , como los generados por las partes ferromagnéticas del casco de un barco
El principio de funcionamiento de la brújula giroscópica
Un girocompás es esencialmente un giroscopio , es decir, una rueda giratoria (rotor) montada en una suspensión de cardán , que proporciona al eje del rotor una orientación libre en el espacio.
Suponga que el rotor comenzó a girar alrededor de su eje, cuya dirección es diferente del eje de la tierra. En virtud de la ley de conservación del momento angular , el rotor mantendrá su orientación en el espacio. Dado que la Tierra gira, un observador que está estacionario con respecto a la Tierra ve que el eje del giroscopio hace una revolución en 24 horas. Tal giroscopio giratorio no es en sí mismo una ayuda para la navegación. Para que se produzca la precesión , el rotor se mantiene en el plano del horizonte, por ejemplo, mediante un peso que mantiene el eje del rotor en una posición horizontal con respecto a la superficie terrestre. En este caso , la gravedad creará un par y el eje del rotor girará hacia el norte verdadero. Dado que el peso mantiene el eje del rotor horizontal con respecto a la superficie terrestre, el eje nunca puede coincidir con el eje de rotación de la Tierra, solo en el ecuador serán paralelos.
La historia de la brújula giroscópica
El giroscopio fue patentado en 1885 por el holandés Marius Gerardus van den Bos, pero su giroscopio nunca funcionó correctamente. [1] El francés Arthur Krebs en 1889 diseñó un girocompás de péndulo para experimentos en el submarino "Gymnote" . Esto permitió a Gymnote en 1890 superar el bloqueo naval navegando bajo la quilla de un armadillo sin ser notado. [2]
Escándalo de patentes
En 1903, el alemán Hermann Anschütz-Kaempfe diseñó una brújula giroscópica funcional y recibió una patente por su invención [3] en 1908 en Alemania. Simultáneamente, el inventor estadounidense Elmer Sperry patentó el giroscopio en los Estados Unidos . Cuando Sperry intentó vender su dispositivo a la Armada alemana , Anschütz-Kaempfe lo demandó por infracción de patente . Sperry argumentó que la patente de Anschütz-Kaempfe no era válida porque el dispositivo patentado difería poco del giroscopio de van den Bos.
El famoso físico Albert Einstein actuó como examinador de patentes en la demanda . Inicialmente estuvo de acuerdo con Sperry, pero luego cambió de opinión y reconoció que la patente de Anschütz-Kaempfe era válida y que Sperry había infringido los derechos de autor al utilizar un método de desvanecimiento específico. Anschütz-Kaempfe ganó el juicio en 1915 .
Implementación práctica de la brújula giroscópica
Una brújula giroscópica marina generalmente se basa en una girosfera. Una girosfera es una esfera metálica hueca que contiene giroscopios que giran a gran velocidad. Unidad de rotación - motores eléctricos. La esfera está sellada, llena de hidrógeno para reducir las pérdidas por fricción y contiene una pequeña cantidad de aceite lubricante en la parte inferior. Para alimentar el motor eléctrico, las esferas se fabrican compuestas con un vendaje aislante de corriente entre las partes, la tensión de alimentación (normalmente alterna de alta frecuencia ) se suministra a través de un líquido conductor formado por agua, glicerina, alcohol etílico y ácido bórico, en el que la esfera flota.
Existen dos formas de evitar el contacto de la esfera con el fondo o la tapa del recipiente, ambas basadas en el uso de mercurio como líquido de alta densidad, insoluble en agua.
En el primer caso, se vierte una pequeña cantidad, unos 50 ml, de mercurio en el fondo del recipiente, y la esfera se hace con una ligera flotabilidad negativa y se hunde en un fluido especial hasta que alcanza la capa de mercurio, debajo de la cual se encuentra. ya no se hunde debido al gran peso del mercurio desplazado.
En la segunda versión, la esfera tiene flotabilidad positiva y una depresión cónica en la parte superior, en la que se vierte nuevamente mercurio y entra la protuberancia cónica de la tapa del recipiente.
En los girocompases soviéticos y rusos, se utiliza el primer método, el líquido debe reemplazarse al menos una vez cada seis meses debido al deterioro de sus propiedades. Algunos girocompases modernos utilizan la contención dinámica de la girosfera en un chorro de fluido de apoyo , bombeado continuamente desde abajo hacia arriba por una bomba. En este caso, no hay colchón de mercurio; tales girocompases son más baratos, más fáciles de mantener y más seguros.
Errores de medición del girocompás
La brújula giroscópica puede crear errores de medición. Por ejemplo, un cambio repentino en el rumbo, la velocidad o la latitud puede causar una desviación , que existirá hasta que el giroscopio haya resuelto dicho cambio. La mayoría de los barcos modernos tienen sistemas de navegación por satélite (como GPS ) y otras ayudas a la navegación que transmiten correcciones a la computadora integrada del girocompás.
Véase también
- Brújula
- Indicador de rumbo giroscópico GKU-1m
Notas
- ↑ Páginas poco conocidas del célebre físico . Consultado el 26 de noviembre de 2009. Archivado desde el original el 22 de julio de 2012.
- ↑ Alexandre Sheldon-Duplaix, Mémoires de la mer: cinq siècles de trésors et d'aventures , L'Iconoclaste, 2005, 335 p. ( ISBN 2-913366-08-2 ).
- ↑ Compass // Enciclopedia militar : [en 18 volúmenes] / ed. V. F. Novitsky ... [ y otros ]. - San Petersburgo. ; [ M. ] : Tipo. t-va I. D. Sytin , 1911-1915.
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