Bir Mekanik Jiroskopun Tasarımı, Modellenmesi ve Serbest Titreşim Analizi

Abstract

Jiroskoplar yön tayini için kullanılan cihazlar olmakla birlikte mekanik jiroskoplar; jiroskopik tork elde ederek yönlendirme ve dengeleme amaçlı kullanılmaktadır. Dönen cisimlere, dönme eksenleri haricindeki eksenlerden birine verilen yalpalama hızı sayesinde bir tork oluşmaktadır. Bu çalışmada oluşturulan tek volanlı bir mekanik jiroskop tasarımına, dinamik analiz uygulanması ile jiroskopik torkun hesaplanması sağlanmıştır. Bu analiz kapsamında yapılan modal analiz ile serbest titreşim frekansları belirlenmiştir. Volan dikey yerleştirilmiş olup ağırlık torku sayesinde çalışan, bir volanlı mekanik jiroskopun hareketine ilişkin dinamik cevaplar, klasik (Newtonian) mekaniği esaslı incelenmiştir. Volan 0-250 rad/s aralığında döndürüldüğünde herhangi bir doğal frekans oluşmamıştır. Jiroskop 0.468 Nm değerindeki tork ve 0.922 rad/s değerindeki yalpalama hızı ile dengelenmiştir. Jiroskopun zemine bağlandığı yatağa burulma sönümü verildiğinde nütasyon salınımları ortadan kalkmıştır. Sönümlü halde serbest titreşim frekansları değişmiştir.