Merceğin çalışma ilkesi | Osiloskop-çalışma ilkesi-eşzamanlama-lissa jous şekilleri | Jet Motorunun çalışma ilkesi,Jet İlkesinin Uçaklara Uygulanması,Roketlerde jet itmesi | Dalgıç çanı,en eski, en yalın dalma aracı, çalışma ilkesi | Doppler olayı, çalışma ilkesi, teknolojik gelişimi, kullanım alanları |

Cayropusula (ya da jiropusula), genellikle, ticaret ve savaş gemilerinde kullanılan bir coğrafi kuzey yön göstergesidir. Yalpalama, rotadan sapma ve baş-kıç vurmalardan etkilenmediği gibi, magnetik pusulaları bozan etkenlerden de etkilenmediğinden, en kullanışlı NAVİGASYON aygıtlarından biridir. Cayropusula, çoğunlukla güverte altında yeralır ve ondan gelen sinyaller, dümen ve kerteriz vericileri, rota kaydediciler ve cayropilotlar gibi yardımcı düzeneklere gönderilir.
Cayropusulanın ana parçası, dönme ekseni hep coğrafi boylamı (kuzey-güney doğrultusunu) koruyacak biçimde döndürülen bir CAYROSKOP'tur. Eksen doğrultusunun değişmez kalması, cayroskobun iki önemli Özelliği olan EYLEMSİZLİK ve presesyon' kavramlarının, Dünya'nın dönüşü ve yerçekimi kuvveti gibi iki doğal kavramla, birleştirilmesiyle sağlanır.

Çalışma ilkesi: Dünya, ekseni çevresinde batıdan doğuya doğru 24 saatte bir dönüş yapacak açısal hızla, yani saatte 15 derece döner. Dünya yüzeyinin her noktasında bu açısal hız iki bileşene ayrılabilir. Bu bileşenlerden biri, o noktadaki dikey bileşendir ve dikey dönüş oranı adını alır. İkincisi ise, meridyenle çakışan yatay bileşendir ve yatay dönüş oranı diye adlandırılır.
Bu bileşenlerin değeri, enlemlere bağlı olarak değişir. Dikey dönüş oranı, enlem açısının smüs'üyle değişir ve kutuplarda 15 derece/saat, ekvatorda sıfırdır. Yatay dönüş oranı ise, enlem açısının kosinüs'iiyle değişir ve kutuplarda sıfır, ekvatorda 15 derece/saattir (Bk. MATEMATİK).
Cayropusulada kullanılan cayroskop, elektrikle çalışır. Hem düşey, hem de yatay eksen boyunca serbestçe hareket edebilecek biçimde, halkalar içine yerleştirilmiştir. Üstüne kuvvet etkimediği sürece, eksenleri
her zaman aynı doğrultuyu korudukları için cayroskop, eylemsiz uzay'da,, hareketsiz bir uzay elemanı gibi davranır. Dünya, eylemsiz uzayın bir parçası değildir; uzayın içinde döner. Bu yüzden Dünya üstündeki bir gözlemciye göre, cayroskop eksenlerinin doğrultusu da değişiyormuş gibi görünür. Oysa bu doğrultu, eylemsiz uzaya göre değişmez kalır.
Hareketsiz bir uzay elemanı olan cayroskop, Dün-ya'nın dönüşünü «algılar»; Düşey ekseni dikey dönüş olanını, yatay' ekseni ise yatay dönüş oranını algıladığından, Dünya'nın dönüşünün etkisi, enleme bağlı olarak değişir. Bu değişme en iyi biçimde, cayrosko-pun çeşitli yerlerdeki duruşu izlenerek anlaşılabilir.
Cayroskop Kuzey Kutbu'na, dönme ekseni yatay olacak biçimde yerleştirilir. Dünya'nın »dönüşünü yalnızca düşey eksen algılayacağından Dünya üstünde bulunan rür gözlemciye göre cayroskop, düşey eksen çevresinde saatte 15 derece dönüyor gibi görünecektir.
Cayroskop, dönme ekseni doğu-batı doğrultusunda olacak ve yatay eksen boylam doğrultusunda bulunacak (yatay dönme oranı doğrultusu) biçimde yerleştirilirse, Dünya üstündeki gözlemci, bu kez, cayros-kopu yatay eksen çevresinde dönüyormuş gibi görecektir. Bu etkiye «eğimlenme» adı verilir.
Cayroskop, gene ekvatorda bulunur ama dönme ekseni kuzey-güney doğrultusuna gelirse, Dünya'nın dönüşünden kaynaklanan eğimlenme etkisi sıfır olur; çünkü duyarlı yatay eksen, boylama kıyasla 90° dönmüştür. Dönme ekseni bu iki durum arasında bir doğrultuyu gösteriyorsa, yatay dönme oranı, yatay ekseni, dönme ekseninin boylam ile yaptığı açıya orantılı olarak etkiler.

Uygulamada cayropusulalar: Yerçekimi kuvvetinin eklenmesiyle cayroskopun hep kuzeyi gösteren cayropusulaya dönüşmesini sağlayan etmen, yatay dönüş oranıdır. Cayroskopun dönme ekseni boylam doğrultusunda olduğu zaman, yatay eksene göre eğimlenme görülmez. Dönme ekseni boylamın doğusuna yönelirse, yatay dönme oranı, cayroskopun kuzey ucunu aşağı iter. Bu eğimlenme, doğrudan doğruya yatay dönme oranına (15 derece/saat x kosinüs 'enlem') ve dönme ekseninin boylamdan ne kadar ayrıldığına bağlıdır.
Kutuplar ile ekvator arasındaki noktalarda cayroskop, hem dikey, hem de yatay dönme oranlarının etkisinde kaldığından hem yatay, hem de düşey eksenine göre sapar. Genel olarak, yatay dönme oranı cayroskobun eğimlenmesine, dikey dönme oranı ise boylama dik olarak (yatay) sapmasına yolaçar.
Cayroskopun eğimlenmesini ölçmek ve dönme eksenini boylam doğrultusuna yöneltecek momentler (döndürücü kuvvetler) ortaya çıkarmak amacıyla yerçekimini referans alan bir sistem kullanılır. Eski cayropusulalarda, eğimlenmeden etkilenerek kuzeye yönlendiren bir kuvvet doğuran ağırlıklar vardı. Cayroskobun kutusuna bağlı olan ağırlık, yerçekiminden etkilenerek dönme eksenini yatay kalmaya zorlar, bundan doğan döndürme momenti de, cayroskopu kuzeye doğru döndürürdü. Dr. Elmer SPERRY de, ilk yaptığı cayropusulalarda bu ilkelerde yararlanmıştı. Söz konusu pusulalardan, 1911'de, USS Delaıcare'de başarıyla sergilenen biri, günümüzde VVashington'daki Smithso-nian Institution'da görülebilir.
1920'lerde bu ağırlığın yerini, cayroskopun kuzey ve güney uçlarına takılan iki ince boruyla birbirlerine bağlı ve içleri yarı sıvı dolu iki kaptan oluşan bir düzenek aldı. Cayroskopun eğimlenmesi, 'sıvının yukarda kalan kaptan aşağıdakine akmasına yolaçıyor ve ortaya çıkan denge farkı, cayroskopu boylam doğrultusuna itiyordu. Bu sistemin geliştirilmiş türleri bugün, de kullanılmakta, ancak, giderek daha çok elektrikli aygıtlardan yararlanılmaktadır. Daha kolay hareket edebilen bu sistemlerde, eğimlenmeyi ölçmek için IV-MEÖLÇER'ler ve başka aygıtlar kullanılır. Bu aygıtların çıkışındaki sinyal yükseltilerek, döndürme momenti motorları çalıştırılır.
Daha önce de söylendiği gibi, cayropusula kuzeye yönelen hareketi için Dünya'nın-dönüşünden güç alır. Ne var ki. Dünya yüzeyinde hareket eden bir taşıt aracının hareketi de Dünya'nın hareketi ile etkileştiğinden, bu etkileşme cayropusulanın duyarlığını azaltır. Bundan doğacak hataları gidermek amacıyla, cayroskopun kesinlikle kuzeye yönelmesini sağlayacak hata giderici sistemler de geliştirilmiştir.

Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler » Genel Araçlar

Kaynak:4
2.cilt / s.355-356