کلمه ژیروسکوپ واژه ای یونانی است که از دو بخش gyro به معنای دوران و scope به معنای نشان دادن تشکیل شده است. به این ترتیب معنای تحت الفظی آن ((دوران نما))است.
ژیروسکوپ عضو اصلی ((سامانه های هدایت اینرسی))است و عمدتا برای اندازه گیری مقدار دوران سرعت زاویه ای و ایجاد محورهای مختصات مرجع در ویایل نقلیه هوایی ،فضایی و دریایی-مانند هواپیما،موشک،ماهواره و کشتی-به کار می رود.
بخش اصلی ژیروسکوپ یک دیسک دوار-یا همان روتور-است که با سرعت زیاد حول محور تقارن خود دوران می کند و در اثر اینرسی جرم دوار،اندازه حرکت زاویه ای نسبتا بزرگی ایجاد می نماید.
طبق اصل بقای اندازه حرکت زاویه ای ،روتور سعی دارد جهت خود را در فضا ثابت نگه دارد.بنابراین اگر یاتاقان بندی محور چرخش را در طوقه های معلق تعبیه کنیم،به نحوی که گشتاورهای خارجی به آن وارد نگرددو((جایرو))روی یک وسیله ی نقلیه سوار شده باشدشدراین صورت علی رغم تمام حرکت های وسیله ی نقلیه ،محور چرخش روتور در فضا،همواره به جهت ثابتی اشاره می کند و موفقعیت خود را در چنین فضایی ثابت نگه می دارد.
انواع محرک های روتور در ژیروسکوپ
برای ایجاد اندازه حرکت زاویه ای بزرگ باید سرعت روتور را به مقدار قابل توجهی بالا برد.برای این منظور بسته به نوع کاربرد از محرک های زیر استفاده می شود:
*موتور الکتریکی،معمولا در این موتورها برای ایجاد اندازه حرکت بیش تر،برخلاف موتورهای معمولی،روتور در بیرون استاتور قرار دارد.

*محرک نخی یا تسمه ای:در این نوع،نخ یا تسمه دور روتور پیچیده شده است و با کشیدن سریع نخشروتور به دوران در می اید.این محرک در موشک های کوتاه برد-مانندموشک کبری و موشک مالیوتکا- به کار می رودشزیرا به زودی سرعت روتور کم می شود و کاهش اندازه حرکت روتور باعث کاهش دقت جایرو می گردد.

*انرژی پتانسیل گاز تحت فشار: در این نوع محرک،تحت فشار یک گاز پر فشار روتور به حرکت در می اید.از آن جا که در این سازوکار،محرک به طور دائم وجود ندارد،در جایروهای با زمان کارکرد کوتاه- مانند جایروی موشک تاو-از این روش استفاده می شود.


*فنر:ازفنر برای رسیدن به سرعت زیاد روتور در زمان کوتاه استفاده می شود و سپس دوران روتور به کمک موتور الکتریکی ادامه می یابد.

*چاشنی های انفجاری :از چاشنی های انفجاری- در داخل روتور – برای به حرکت در آوردن آن استفاده می گردد


ژيروسكوپ مکانيکي




کاربردهای ژیروسکوپ

*جلوگیری از ناوش کشتی در دریا
*از حرکت تقدیمی روتور بزرگی که در کشتی سوار می شود،برای ایجاد لنگر ژیروسکوپی برای مقابله با ناوش کشتی استفاده می شود.
*قطب نمای ژیروسکوپی
*اگر روتوری که با سرعت زیاد حول محور خود دوران می کند قابلیت ارتعاشات میراشونده را دارا باشد،می تواند بر اثر حرکت تقدیمی حول محور شمال – جنوب حقیقی کره زمین،جهت شمال حقیقی را نشان دهد.
*استفاده از ژیروسکوپ در سامانه های هدایت و کنترل
با استفاده از ژیروسکوپ می توان جهت ثابتی را برای وسیله ی نقلیه تعریف کرد که هرگونه حرکت زاویه ای وسیله ی نقلیه،نسبت به این جهت سنجیده شود.

ساختمان اساسی انواع جایرو
جایرو یک درجه آزادی:در این ساختار،روتور علاوه بر حرکت دورانی،حول محور خودش،تنها می تواند حول یک امتداد دیگر یعنی امتداد محور طوقه داخلی دوران نماید(نسبت به بدنه ی جایرو).معمولادر ژیروسکوپ های یک درجه آزادی َسه محور متهامد مشخص است که عبارتند از:محور ورودی که بنه،حول آن دوران می کند،محور خروجی که محور دوران طوقه نسبت به بدنه است و بالاخره محور چرخش که در ابتدا این سه محور کاملا بر هم عمودند.بدیهی است طبق خاصیت ژیروسکوپ،دوران بدنه ی جایرو حول محور ورودی باعث دوران مجموعه ی دوار حول محور خروجی خواهد شد.
جایرو دو درجه آزادی:در این ساختار،روتور علاوه بر حرکت دورانی حول محور خودش،حول دو محور دیگر می تواند دوران می کند.
مرجع:1- applied geodesy،springerberlin/Heidelberg.2006