Principios de los Giroscopios y Navegación Inercial

Principios Giroscópicos

Un giróscopo es una rueda con el peso concentrado en sus extremos que gira a alta velocidad. Se monta sobre tres anillos (llamados cardán) que le dan libertad de movimiento.

Inercia Giroscópica

La inercia giroscópica es una propiedad por la cual el giróscopo intenta mantener su eje de giro paralelo a su posición original. La inercia depende de la velocidad angular, el peso y el radio en el que está concentrado el peso.

Precesión

La precesión es una propiedad que causa que el eje de giro del giróscopo cambie de dirección cuando se le aplica una fuerza. Es un efecto físico que ocurre en todos los cuerpos que giran, en los cuales, al aplicar una fuerza, esta se manifiesta a 90º en la dirección de rotación.

Rotación Aparente

El eje de rotación de un giróscopo libre, en una latitud cualquiera, si no se coloca paralelo al eje terrestre, gira alrededor de una recta que pasa por su centro, paralela al eje de la Tierra, en sentido retrógrado completando una vuelta en 24 horas.

Ajuste al Meridiano

Para que un giróscopo libre siga al meridiano, se añade un peso en la parte inferior del anillo vertical. Para que se ajuste al meridiano, se puede añadir un peso en la cara este del anillo horizontal o un peso a la esfera en la cual está montado el giróscopo.

Teoría de la Navegación Inercial

La navegación inercial es la determinación autónoma de la ubicación en un espacio cerrado, mediante sistemas denominados navegadores inerciales. Es un arte básico de navegación que proporciona una medida de posición, rumbo y velocidad de un vehículo. Es un sistema de navegación por estima de muy alta exactitud que calcula la posición teniendo en cuenta los rumbos y distancias recorridas en todo momento.

Componentes de un Navegador Inercial

• Acelerómetros: Detectan las aceleraciones lineales a lo largo de los ejes del sensor o plataforma.
• Giróscopos: Mantienen la plataforma estabilizada y orientada para que los acelerómetros puedan medir las aceleraciones sin errores. También envían el grado de desplazamiento de cada acelerómetro en una plataforma strapdown.
• Plataformas: Son la base sobre la que están montados los acelerómetros y giróscopos. Hay dos tipos: convencionales (deshacen los movimientos del barco) y strapdown (trincada al barco, acompaña los movimientos del barco).
• Calculador o Integrador: Es el cerebro del sistema. Recibe las aceleraciones detectadas por los acelerómetros y calcula la velocidad y la distancia recorrida. También controla los servomotores de la plataforma.