درس ۲۶: مکانیزم متعادل کننده و ژیروسکوپ
آشنایی با مکانیزم متعادل کننده و ژیروسکوپ
در دروس قبلی آشنایی با علم طراحی مکانیزم‌ها، مکانیزم‌های مختلفی را بررسی کردیم که می‌توانید آن‌ها را در سری مقالات [ علم طراحی مکانیزم‌ها ] مطالعه کنید. در این قسمت قصد داریم تا شما را با مکانیزم متعادل کننده و ژیروسکوپ آشنا کنیم.
مکانیزم متعادل کننده یا استبلایزر (Stabilizer) یکی از پرکاربردترین مکانیزم‌های صنعتی است که در صنایع مختلف اعم از تجهیزات صنعتی، نظامی و اکتشافی کاربرد دارد. مکانیزم متعادل کننده طیف وسیعی از مکانیزم‌ها را شامل می‌شود که برخی از آن‌ها مکانیکی برخی الکتریکی و برخی هم ترکیبی هستند که در این مقاله سعی شده است برخی از مهمترین مکانیزم متعادل کننده یا استبلایزر معرفی گردد.
ژیروسکوپ یا چرخش‌نما
ژیروسکوپ یا چرخش‌نما، یک چرخ طیار است که به واسطه تکانه زاویه‌ایی می‌تواند تعادل خود را حفظ کند. ژیروسکوپ از اصل تکانه زاویه‌ایی یا گشتاور زاویه‌ای برای حفظ تعادل استفاده می‌کند.
اولین ژیروسکوپ شناخته شده در سال ۱۸۱۷ میلادی توسط فردی به نام یوهان بوهننبرگر، که ملیت آلمانی داشت ساخته شد. وی به خوبی با مفهوم اصل تکانه زاویه‌ایی یا گشتاور زاویه‌ای آشنا بود و توانست از این اصل در این دستگاه استفاده کند.
برای اینکه بدانید چطوری از اصل تکانه زاویه‌ایی یا گشتاور زاویه‌ای در ژیروسکوپ استفاده می‌شود ویدئوی زیر را مشاهده کنید و در صورتی که با شکل اصلی ژیروسکوپ که در مکانیزم متعادل کننده و دستگاه‌ها استفاده می‌شود اطلاع ندارید توصیه می‌کنیم ابتدا ویدئوی کاربرد ژیروسکوپ در قایق را مشاهده کنید.
کاربرد ژیروسکوپ در قایق‌های سبک
یکی از کاربرد‌های مکانیزم متعادل کننده و دستگاه ژیروسکوپ در حفظ تعادل قایق‌های سبک در برابر نیروی امواج دریا و نیروی باد است. که در ویدئوی زیر به خوبی با این قابلیت آشنا خواهید شد.
استفاده از ژیروسکوپ در حفظ تعادل خودروی دوچرخ Gyro-X
خودرو دو چرخ Gyro-X در سال ۱۹۶۷ میلادی توسط الکس ترمولیس ساخته شد. خودرو دو چرخ Gyro-X در آن زمان بیشتر شبیه به سفری به آینده بود و سازندگان آن ادعا می‌کردند که احتمالاً خودرو‌های دو چرخ که با استفاده از یک سیستم مکانیزم متعادل کننده، توسعه یافته‌اند، جایگزین خودرو‌های چهار چرخ می‌شوند.
متأسفانه ایده خودرو دو چرخ Gyro-X، در آن زمان که تمرکز خودروی خودرو دو چرخ Gyro-X بر مصرف کمتر سوخت به علت طراحی آیردینامیک‌تر و تعداد چرخ کمتر بود برای خریداران جذاب نیامد و پروژه خودرو دو چرخ Gyro-X شکست خورد.
در چند دهه‌ی اخیر که ماشین‌های برقی دوستدار محیط زیست باز به یک ترند جهانی تبدیل شده‌اند، ایده ساخت خودرو‌های دو و سه چرخ باز مطرح شده است. اما در وسایل نقلیه جدید از مکانیزم متعادل کننده برقی بیشتر استفاده می‌شود. این خودرو‌ها بیشتر با نام خودرو‌های Narrow-track vehicle شناخته می‌شوند که برخی از آن‌ها Yamaha MWC-۴ و Honda Gyro می‌باشد.
سایر مکانیزم‌های متعادل کننده یا استبلایزر در صنعت
انواع مختلفی از مکانیزم‌های متعادل کننده یا استبلایزر در صنعت وجود دارد که معمولاً از نوع مکانیکی یا برقی و برخی هم از نوع ترکیبی برقی مکانیکی می‌باشند. یکی از مکانیزم‌های متعادل کننده که در بالاتر نام برده شد ژیروسکوپ یا چرخش‌نما بود.
امروزه بحث حفظ تعادل در دستگاه‌ها به علمی پر کاربرد و بین رشته‌ایی تبدیل شده و حتی در آخرین پیشرفت‌هایی که در این زمینه صورت گرفته است از هوش مصنوعی برای حفظ تعادل در دستگاه‌ها و ربات‌ها نیز استفاده کرده‌اند.
کاربرد مکانیزم متعادل کننده در صنایع نظامی
استفاده از متعادل کننده اسلحه یا استبلایزر اسلحه یک مکانیزمی است که به منظور جبران مقدار خطای ناشی از لرزش اسلحله که به واسطه حرکت کردن ماشین حمل کننده اسحله به وجود می‌آید، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تقریباً همزمان با جنگ جهانی دوم و بعد از آن به اهمیت وجود متعادل کننده اسلحه پی برده شده تانک M۳ آمریکا، تانک پانزر آلمان و بمب افکن بوئینگ بی-۲۹ سوپرفورترس جزء اولین تجهیزات نظامی بودند که مکانیزم‌های متعادل کننده روی آن‌ها نصب شد.
امروزه تقریباً تمام جنگ‌افزار‌هایی که قدرت آتش دارند از یک سیستم پیچیده‌تر به اسم سیستم کنترل آتش (Fire-control system) بهره می‌برند که در آن پس اصلاح خطا‌های احتمالی و داده‌های دریافت شده از رادار، موقعیت سنج و… اجازه شلیک داده می‌شود تا دقیق‌ترین شلیک ممکن حاصل شود.
در ویدئوی زیر دقت مکانیزم متعادل کننده اسلحه‌ی تانک لئوپارد را مشاهده خواهید کرد، با اینکه این تانک در سال ۱۹۸۶ میلادی یعنی حدود ۴۰ سال پیش معرفی شده است با این وجود چنین تکنولوژی دقیقی حتی سبب حیرت افرادی که الان این ویدئو را می‌بینند، خواهد شد.
کاربرد مکانیزم متعادل کننده در کشتی‌های اقیانوس پیما
یکی دیگر از کاربرد‌های مکانیزم متعادل کننده یا استبلایزر، استفاده از آن‌ها در در کشتی‌های اقیانوس پیما می‌باشد که در ویدئوی زیر با نحوه کارکرد این مکانیزم که یک مکانیزم کاملاً ترکیبی است آشنا خواهید شد.
مکانیزم متعادل کننده دکل کشتی نصاب
در ویدئو زیر یک مکانیزم که با استفاده از سیلندر‌های هیدرولیکی ساخته شده است و به عنوان متعادل کننده دکل کشتی نصاب مورد استفاده قرار می‌گیرد را مشاهده می‌کنید.
این مقاله در تاریخ ۳ شهریور ۱۴۰۲ آپدیت شده است.
این صفحه را با دیگران به اشتراک بگذارید و امتیاز بگیرید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.