A Vertikalkreiselsystem ist ein Gerät, das zur Messung und Aufrechterhaltung einer konsistenten Ausrichtung in Bezug auf die vertikale Erdachse verwendet wird. Es wird häufig in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter in der Luftfahrt, im Militär und in der Seeschifffahrt.
In der Luftfahrt ist ein Vertikalkreiselsystem ein wesentlicher Bestandteil des Lage- und Kursreferenzsystems (AHRS) eines Flugzeugs. Dieses System ist dafür verantwortlich, dass die Piloten genaue und zuverlässige Informationen über die Ausrichtung und Bewegung des Flugzeugs im Verhältnis zur Erde erhalten. Das AHRS besteht aus mehreren Sensoren, darunter ein Vertikalkreiseldie zusammenarbeiten, um den Piloten in Echtzeit Informationen über die Fluglage und den Kurs des Flugzeugs zu liefern.
Einer der Hauptvorteile eines Vertikalkreiselsystems ist seine Fähigkeit, die Orientierung auch bei äußeren Kräften wie Wind, Schwerkraft und Beschleunigung beizubehalten. Dies macht es zu einem idealen Werkzeug für die Navigation, insbesondere in Umgebungen, in denen herkömmliche Methoden, wie die Himmelsnavigation, unzuverlässig oder nicht verfügbar sind.
In militärischen und maritimen Anwendungen werden Vertikalkreiselsysteme für eine Vielzahl von Zwecken eingesetzt, u. a. zur Navigation, Zielerfassung und Lenkung. Bei diesen Anwendungen ist die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Vertikalkreiselsystems von entscheidender Bedeutung, da es dazu verwendet werden kann, Raketen, Torpedos und andere Waffen zu ihren Zielen zu führen.
Die Geschichte des vertikalen Gyroskopsystems
Das Konzept des Kreisels wurde erstmals im frühen 19. Jahrhundert von dem französischen Physiker Jean-Bernard-Léon Foucault entwickelt. Doch erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde das Vertikalkreiselsystem entwickelt und fand in der Luftfahrt und anderen Anwendungen breite Anwendung.
Das Funktionsprinzip
Ein vertikales Kreiselsystem funktioniert nach dem Prinzip des Drehimpulses. Der Drehimpuls ist ein Maß für die Rotationsbewegung eines Objekts und bleibt erhalten, wenn keine äußeren Kräfte auf das Objekt einwirken. Das bedeutet, dass der Drehimpuls eines Objekts konstant bleibt, solange keine äußere Kraft auf es einwirkt.
Ein Vertikalkreisel besteht aus einer sich drehenden Masse, in der Regel in Form eines sich drehenden Rades oder einer Scheibe, die in einem Kardanring aufgehängt ist. Die kardanische Aufhängung ist eine Vorrichtung, die es der sich drehenden Masse ermöglicht, sich in jede beliebige Richtung zu bewegen und dabei eine konstante Ausrichtung in Bezug auf die vertikale Erdachse beizubehalten.
Wenn sich das Gyroskop dreht, erzeugt es ein Drehmoment bzw. eine Rotationskraft, die jeder Änderung seiner Ausrichtung widersteht. Das bedeutet, dass das Gyroskop, wenn es äußeren Kräften wie Wind oder Beschleunigung ausgesetzt ist, seine Ausrichtung beibehält und jeder Änderung seiner Position widersteht.
Arten von vertikalen Gyroskopsystemen
Es gibt verschiedene Arten von Vertikalkreiselsystemen, die jeweils für bestimmte Anwendungen und Umgebungen konzipiert sind. Einige der gängigsten Typen sind:
- Mechanische Gyroskope: Dies ist die einfachste Art von Vertikalkreiselsystemen, die aus einer sich drehenden Masse bestehen, die in einem Kardanrahmen aufgehängt ist. Mechanische Kreisel sind relativ einfach und kostengünstig, aber sie sind auch relativ ungenau und anfällig für Drift mit der Zeit.
- Faseroptische Gyroskope: Hierbei handelt es sich um eine fortschrittlichere Art von Vertikalkreisel-Systemen, die eine faseroptische Spule zur Messung der Ausrichtung des Kreisels verwenden. Glasfaserkreisel sind genauer und weniger driftanfällig als mechanische Kreisel, aber sie sind auch teurer.
- Ringlaserkreisel: Sie sind die fortschrittlichste Art von Vertikalkreiselsystemen und verwenden Laser zur Messung der Ausrichtung des Kreisels. Ringlaserkreisel sind extrem genau und praktisch immun gegen Drift, aber sie sind auch sehr teuer und erfordern
