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Os giroscópios a laser anel (RLGs) avançaram significativamente desde a sua criação, desempenhando um papel fundamental nos sistemas modernos de navegação e transporte. Este artigo investiga o desenvolvimento, o princípio e as aplicações dos RLGs, destacando sua importância nos sistemas de navegação inercial e sua utilização em vários mecanismos de transporte.
A jornada histórica dos giroscópios
Do conceito à navegação moderna
A jornada dos giroscópios começou com a co-invenção do primeiro gyrocompass em 1908 por Elmer Sperry, apelidado de "o pai da moderna tecnologia de navegação" e Herman Anschütz-Keempfe. Ao longo dos anos, os giroscópios sofreram melhorias substanciais, aumentando sua utilidade em navegação e transporte. Esses avanços permitiram que os giroscópios fornecessem orientações cruciais para estabilizar voos de aeronaves e permitir operações de piloto automático. Uma demonstração notável de Lawrence Sperry em junho de 1914 mostrou o potencial do piloto automático giroscópico estabilizando um avião enquanto ele estava no cockpit, marcando um salto significativo na tecnologia do piloto automático.
Transição para giroscópios a laser anel
A evolução continuou com a invenção do primeiro giroscópio a laser anel em 1963 por Macek e Davis. Essa inovação marcou uma mudança de giroscópios mecânicos para giroscópios a laser, que ofereciam maior precisão, menor manutenção e custos reduzidos. Hoje, os giroscópios a laser, especialmente em aplicações militares, dominam o mercado devido à sua confiabilidade e eficiência em ambientes onde os sinais de GPS estão comprometidos.
O princípio dos giroscópios a laser anel
Compreendendo o efeito sagnac
A funcionalidade principal dos RLGs está em sua capacidade de determinar a orientação de um objeto no espaço inercial. Isso é alcançado através do efeito Sagnac, onde um interferômetro de anel usa vigas a laser que viajam em direções opostas ao redor de um caminho fechado. O padrão de interferência criado por esses feixes atua como um ponto de referência estacionário. Qualquer movimento altera os comprimentos do caminho desses feixes, causando uma mudança no padrão de interferência proporcional à velocidade angular. Esse método engenhoso permite que os RLGs medam a orientação com precisão excepcional sem depender de referências externas.
Aplicações em navegação e transporte
Revolucionando sistemas de navegação inercial (INS)
Os RLGs são fundamentais para o desenvolvimento de sistemas de navegação inercial (INS), que são cruciais para orientar navios, aeronaves e mísseis em ambientes ingressos de GPS. Seu design compacto e sem fricção os torna ideais para essas aplicações, contribuindo para soluções de navegação mais confiáveis e precisas.
Plataforma estabilizada vs. Strap-Down Ins
As tecnologias de INS evoluíram para incluir a plataforma estabilizada e os sistemas de alça. Plataformas estabilizadas, apesar de sua complexidade mecânica e suscetibilidade ao desgaste, oferecem desempenho robusto por meio da integração de dados analógicos. NoAlém disso, a Strap-Do-Down INS Systems se beneficia da natureza compacta e sem manutenção dos RLGs, tornando-os uma escolha preferida para aeronaves modernas devido à sua relação custo-benefício e precisão.
Melhorando a navegação por mísseis
Os RLGs também desempenham um papel crítico nos sistemas de orientação de munições inteligentes. Em ambientes em que o GPS não é confiável, os RLGs fornecem uma alternativa confiável para a navegação. Seu pequeno tamanho e resistência a forças extremas os tornam adequados para mísseis e conchas de artilharia, exemplificados por sistemas como o míssil de cruzeiro Tomahawk e o M982 Excalibur.
Diagrama do exemplo de plataforma estabilizada inercial gimbaled usando suportes. Cortesia da Engineering 360.
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Hora de postagem: abril-01-2024