Principios Fundamentales del Giroscopio: Rigidez, Precesión y Desvíos en Navegación

Principios Fundamentales del Giroscopio

Concepto de Rigidez y Condiciones

La Rigidez, también conocida como inercia giroscópica, es la propiedad inherente de los giróscopos de mantener su eje apuntando a una dirección fija en el espacio, independientemente del movimiento de la plataforma sobre la que se encuentren. Esta propiedad se mantiene siempre que no actúe ninguna fuerza externa que intente modificar la dirección del eje de giro. Por lo tanto, el giróscopo no se ve afectado por el movimiento de rotación de la Tierra ni tiene tendencia a buscar el meridiano. Es decir, esta característica opone una resistencia significativa a cualquier par perturbador que intente desviarlo de su posición.

La rigidez giroscópica está condicionada a los siguientes factores:

• Una velocidad de giro suficiente.
• Tener libertad de movimiento en todos los sentidos.
• En todo momento, el centro de gravedad debe estar en la intersección de los tres ejes de movimiento (giro, azimutal y cenital).
• Las fricciones y rozamientos deben ser despreciables.
• No deben existir fuerzas perturbadoras extrañas.

Como ejemplos de fuerzas perturbadoras que pueden afectar la rigidez del giróscopo se incluyen cualquier restricción en el movimiento del sistema de suspensión o la transmisión de cualquier fuerza que tienda a hacer girar el conjunto.

Concepto de Precesión

La Precesión es la facultad del giróscopo de reaccionar cuando un par perturbador vence su rigidez giroscópica.

Si sobre uno de los extremos del eje del giróscopo aplicamos una fuerza con el objetivo de producir un movimiento giratorio, nos encontramos con una gran resistencia a cambiar su plano de giro debido a la rigidez giroscópica.

Concepto de Amortiguamiento

El Amortiguamiento consiste en convertir el movimiento elíptico en un movimiento espiral.

Desvíos de la Aguja Giroscópica

Los giróscopos, especialmente en aplicaciones de navegación, pueden experimentar diversos desvíos que afectan su precisión. Estos incluyen:

• Desvío por amortiguamiento: En las agujas con amortiguamiento por inclinación, cuando se alcanza la posición de reposo, se experimenta un desplazamiento respecto al meridiano.
• Desvío debido al desplazamiento del buque: Este desvío varía en función de la latitud, el rumbo y la velocidad del buque sobre la Tierra.
• Desvío debido a los movimientos propios del buque: El efecto de la gravedad sobre el elemento precisionador y el amortiguador es fundamental para su correcto y preciso funcionamiento.
• Error cuadrantal de balance o cabezada: Se produce en el elemento precisionador debido a las aceleraciones generadas por los movimientos de balance y cabezada del buque en el mar.
• Desvío balístico: Provocado por precesiones originadas por aceleraciones en la aguja, debido al cambio de velocidad y rumbo del buque.
• Desvío balístico en agujas sin sincronizar (Shuler): En las agujas modernas, es frecuente eliminar el error de rumbo y velocidad creando una precesión y una inclinación compensatorias.