ಮೈಸೂರು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯ ವಿಶ್ವಕೋಶ/ಜೈರೋಸ್ಕೋಪ್
ಜೈರೋಸ್ಕೋಪ್
ಭ್ರಮಣದರ್ಶಕವೆನ್ನುವ ಉಪಕರಣ, ಜೈರೋಸ್ ಮತ್ತು ಸ್ಕೋಪಿನ್ ಎಂಬ ಎರಡು ಗ್ರೀಕ್ ಪದಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯಿಂದ ಜೈರೋಸ್ಕೋಪ್ ಪದ ಉಂಟಾಗಿದೆ. ಗ್ರೀಕ್ ಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ಜೈರೋಸ್ ಎಂದರೆ ತಿರುಗುವುದು ಅಥವಾ ಭ್ರಮಣ, ಸ್ಕೋಪಿನ್ ಎಂದರೆ ನೀಡುವುದು ಎಂದರ್ಥ. ಭೂಮಿಯ ಆವರ್ತನೆಯನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ತೋರಿಸಲು 1852ರಲ್ಲಿ ಫ್ರೆಂಚ್ ವಿe್ಞÁನಿ ಲಿಯಾನ್ ಪೊಕೋ ಎಂಬಾತ ಈ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಬಳಸಿ ಇದಕ್ಕೆ ಜೈರೋಸ್ಕೋಪ್ ಎಂದು ನಾಮಕರಿಸಿದ. 

ನಿಶ್ಚಿತ ಅಕ್ಷದಲ್ಲಿ ಆವರ್ತಿಸುವ ಗತಿಪಾಲಕ ಚಕ್ರ ಜೈರೋಸ್ಕೋಪಿನ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಅಂಗ. ಚಕ್ರದ ಅಂಚು ಅಗಲವಾಗಿಯೂ ಭಾರವಾಗಿಯೂ ಇರುವುದರಿಂದ ಇದರ ಒಟ್ಟು ತೂಕದ ಅಧಿಕಾಂಶ ಅಂಚಿನಲ್ಲೇ ಇರುವುದು. ಚಕ್ರದ ಜಡತ್ವವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಈ ರೀತಿಯ ರಚನೆಯನ್ನು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಜೈರೋಸ್ಕೋಪಿನಲ್ಲಿ ಎರಡು ಗಿಂಬಲ್‍ಗಳು ಇವೆ. ಒಂದು ಒಳಗಿಂಬಲ್, ಇನ್ನೊಂದು ಹೊರಗಿಂಬಲ್, ಚಕ್ರ ದಿಂಡಿಗೆ ಆಧರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಮತ್ತು ದಿಂಡು ಒಳಗಿಂಬಲಿಗೆ ಕೀಲಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಒಳಗಿಂಬಲ್ ಹೊರಗಿಂಬಲಿಗೂ ಹೊರಗಿಂಬಲ್ ಚೌಕಟ್ಟಿಗೂ ಕೀಲಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ಈ ರೀತಿಯ ರಚನೆಯಿಂದಾಗಿ ಜೈರೋಸ್ಕೋಪಿಗೆ ಮೂರು ದಿಶೆಗಳಲ್ಲಿ ತಿರುಗುವ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯ ಉಂಟು :

	1 ಚಕ್ರಕ್ಕೆ ತನ್ನ ದಿಂಡಿನ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಆವರ್ತನಾಕ್ಷದಲ್ಲಿ ಆವರ್ತಿಸುವ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯ ಇದೆ.
	2 ಚಕ್ರಕ್ಕೆ ತನ್ನ ದಿಂಡು ಮತ್ತು ಒಳಗಿಂಬಲ್‍ನೊಡನೆ ಸಮತಲ ಅಕ್ಷದಲ್ಲಿ ತಿರುಗುವ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯ ಇದೆ.
	3 ಚಕ್ರಕ್ಕೆ ತನ್ನ ದಿಂಡು, ಒಳಗಿಂಬಲ್ ಮತ್ತು ಹೊರಗಿಂಬಲ್‍ನೊಡನೆ ಊಧ್ರ್ವಾಕ್ಷದಲ್ಲಿ ತಿರುಗುವ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯ ಇದೆ. ಆವರ್ತನಾಕ್ಷ ಮತ್ತು ಊಧ್ರ್ವಾಕ್ಷಗಳು ಯಾವಾಗಲೂ ಪರಸ್ಪರ ಲಂಬವಾಗಿಯೇ ಇರುವುವು ; ಅಂತೆಯೇ ಸಮತಲಾಕ್ಷ (ಕ್ಷಿತಿಜೀಯ ಅಕ್ಷ) ಮತ್ತು ಊಧ್ರ್ವಾಕ್ಷಗಳು ಕೂಡ. ಆದರೆ ಆವರ್ತನಾಕ್ಷ ಮತ್ತು ಸಮತಲಾಕ್ಷಗಳ ನಡುವಣ ಕೋನ ಇಂತಿಷ್ಟೇ ಇರಬೇಕೆಂಬ ನಿಯಮವೇನೂ ಇಲ್ಲ. ಆವರ್ತನಾಕ್ಷ ಸಮತಲವಾಗಿ ಯಾವ ದಿಶೆಯಲ್ಲೂ ಇರುವ ಸಾಧ್ಯತೆ ಉಂಟು.

	ಜೈರೋಸ್ಕೋಪಿನ ಚಕ್ರ ವೇಗವಾಗಿ ಆರ್ವತಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸೋಣ. ಈಗ ನಾವು ಜೈರೋಸ್ಕೋಪನ್ನು ಯಾವುದೋ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಮಾಲಿಸಿದರೆ ಚಕ್ರ ತನ್ನ ಆಧಾರದೊಡನೆ ತಾನೂ ಮಾಲುವುದರ ಬದಲು ಮೊದಲು ಹೇಗಿತ್ತೋ ಅದೇ ರೀತಿ ಈಗಲೂ ಆವರ್ತಿಸುತ್ತಿರುತ್ತದೆ. ಚಕ್ರದ ಆಧಾರವನ್ನು ಹೇಗೆ ತಿರುಗಿಸಿದರೂ ಚಕ್ರ ಮೊದಲಿನಂತೆಯೇ ಅದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಆವರ್ತಿಸುತ್ತಿರುವುದು. ಆವರ್ತನಾಕ್ಷವನ್ನು ನಾವು ಯಾವುದೋ ಒಂದು ದಿಕ್ಕಿಗೆ ತಿರುಗಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುವಾಗ ಜೈರೋಸ್ಕೋಪ್ ಇನ್ನೊಂದು ದಿಕ್ಕಿಗೆ ತಿರುಗಿ ಚಕ್ರ ಮೊದಲಿನಂತಯೇ ಆವರ್ತಿಸುತ್ತಿರುವಂತೆ ಮಾಡಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುತ್ತಿದೆ. ಈ ಪ್ರಯತ್ನಕ್ಕೆ ರೋಧವನ್ನು ತಂದಾಗ ಮಾತ್ರ ಆವರ್ತನಾಕ್ಷವನ್ನು ನಮಗೆ ಬೇಕೆನಿಸಿದ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ತಿರುಗಿಸುವುದು ಸಾಧ್ಯ. ಹೀಗೆ ಮಾಡಲು ಚಕ್ರದ ಮೇಲೆ ಭ್ರಾಮಕತೆಯನ್ನು (ಟಾರ್ಕ್) ಪ್ರಯೋಗಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಹೀಗೆ ಮಾಡಿದಾಗ ಆವರ್ತನಾಕ್ಷ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಚಲಿಸಲಾರಂಭಿಸುವುದು. ಈ ಮಂದಚಲನೆಗೆ ಅಯನ (ಪ್ರಿಸೆಶನ್) ಎಂದು ಹೆಸರು. ಅಯನಕ್ಕೆ ಒಂದು ಉದಾಹರಣೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ(2)ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿದೆ. 

ಚಿತ್ರ-2

ಇಲ್ಲಿ ಉದ್ದವಾದ ದಿಂಡು ಇರುವ ಒಂದು ಚಕ್ರ ಉಂಟು. ದಿಂಡಿನ ಒಂದು ತುದಿಯನ್ನು ಗಟ್ಟಿಯಾದ ದಾರದಿಂದ ನೇತುಹಾಕಿದೆ. ಚಕ್ರ ಆವರ್ತಿಸುತ್ತಿಲ್ಲವೆಂದು ಊಹಿಸೋಣ. ಅದನ್ನೀಗ ಊಧ್ರ್ವಮುಖವಾಗಿ ನಿಲ್ಲಿಸಿ, ಬಳಿಕ ಕೈಬಿಟ್ಟರೆ ಅದು ಕೆಳಗೆ ಬೀಳುವುದು. ಆದರೆ ಆವರ್ತಿಸುತ್ತಿರುವ ಚಕ್ರವನ್ನು ಅದೇ ರೀತಿ ಮಾಡಿದರೆ ಅದು ಕೆಳಗೆ ಬೀಳುವುದರ ಬದಲು ತನ್ನ ದಿಂಡನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ದಾರದ ಸುತ್ತಲೂ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಸುತ್ತಲಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಮಂದಚಲನೆಯೇ ಅಯನ. 

	ಜೈರೋಸ್ಕೋಪಿನ ತತ್ತ್ವ: ಬಾಹ್ಯಬಲದ ಪ್ರಭಾವ ತನ್ನ ಮೇಲೆ ಬೀಳದಿರುವ ತನಕ ವಿರಾಮದಲ್ಲಿರುವ ಒಂದು ವಸ್ತು ಮೊದಲಿನಂತೆ ವಿರಾಮಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿಯೇ ಇರುವುದು ಮತ್ತು ಚಲನೆಯಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತು ಒಂದೇ ಏಕಸಮ ವೇಗದಿಂದ ಸರಳರೇಖೆಯಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತಲೇ ಇರುವುದು ಎಂದು ನ್ಯೂಟನ್ನನ ಪ್ರಥಮ ಚಲನ ನಿಯಮ ತಿಳಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ನಿಯಮದಲ್ಲಿ ಅಲ್ಪಸ್ವಲ್ಪ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದಾಗ ಇದು ಜೈರೋಸ್ಕೋಪಿಗೂ ಅನ್ವಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಜಡತ್ವವನ್ನು (ಇನರ್ಷಿಯ) ಹೊಂದಿರುವ ಜೈರೋಸ್ಕೋಪು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಆವರ್ತಿಸಬಲ್ಲದ್ದಾದರಿಂದ ಅದರ ಮೇಲೆ ಭ್ರಾಮಕತೆಯ ಪ್ರಭಾವ ಬೀಳದಿರುವ ತನಕ ಚಕ್ರದ ಆವರ್ತನಾಕ್ಷ ಒಂದೇ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿರುವುದು ಅದರ ಮೇಲೆ ಬ್ರಾಮಕತೆಯನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಿಸಿದಾಗ ಆವರ್ತನಾಕ್ಷವು ಭ್ರಾಮಕತೆ ಪ್ರಯೋಗವಾದ ಅಕ್ಷಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಸುತ್ತಲಾರಂಭಿಸುವುದು. 

ಚಿತ್ರ-3

ತಿರುಗುತ್ತಿರುವ ಯಾವುದೊಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಕೋನೀಯ ವೇಗದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾಗಿಟ್ಟು ಅದರ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಮಾತ್ರ ಬದಲಾಯಿಸಬೇಕಾದರೆ ಆ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಕೋನೀಯ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಭ್ರಾಮಕತೆಯನ್ನು ನೀಡಿದಾಗ ಮಾತ್ರ ಕೋನೀಯ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ನೀಡಬೇಕಾದ ಭ್ರಾಮಕತೆಯ ಪ್ರಮಾಣ, ಅಯನ ಉಂಟಾಗುವ ದಿಕ್ಕು ಮೊದಲಾದವನ್ನು ಅರಿಯಲು ಚಿತ್ರ (3)ನ್ನು ಗಮನಿಸೋಣ. ಇಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿರುವ ಚಕ್ರ ಥಿಔz ತಲಕ್ಕೆ ಸಮಾಂತರವಾಗಿರುವ ತಲದಲ್ಲಿ ಊಧ್ರ್ವಮುಖವಾಗಿ ಆವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಅದರ ಕೋನೀಯ ವೇಗ W ಆಗಿರಲಿ. ಈಗ ಭ್ರಾಮಕಾಕ್ಷವು ಸಮತಲ xಔz ನಲ್ಲಿ ಕೋನೀಯ ವೇಗ Wಠಿ ಯಿಂದ ತಿರುಗುತ್ತಿರಲಿ. ಚಕ್ರ ಂಯಲ್ಲಿರುವಾಗ ಅದರ ಕೋನೀಯ ಸಂವೇಗವನ್ನು ಸದಿಶ ಔಚಿ ಯಿಂದ ಸೂಚಿಸಬಹುದುದೆಂಬುದು ಒಲಮುರಿ ಸ್ಕ್ರೂ ವಿಧಿಯಿಂದ (ರೈಟ್ ಹ್ಯಾಲೆಂಡ್ ಸ್ಕ್ರೂ ರೂಲ್) ತಿಳಿದುಬರುವುದು. ಚಕ್ರ ಃಯಲ್ಲಿರುವಾಗ ಸದಿಶ ಔb ಅದರ ಕೋನೀಯ ಸಂವೇಗವನ್ನು ಸೂಚಿಸುವುದು. ಅಲ್ಪಕಾಲಾವಧಿ Sಣಯಲ್ಲಿ ಚಕ್ರ ಂ ಯಿಂದ ಃಗೆ ಚಲಿಸಿದಾಗ ಸಂವೇಗದಲ್ಲಾದ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಚಿb ಸೂಚಿಸುವುದು. ಆದರೆ ಚಕ್ರ ಮೇಲೆ ಭ್ರಾಮಕತೆಯನ್ನು ಪ್ರಯುಕ್ತಿಸುವುದಿರಂದ ಮಾತ್ರ ಕೋನೀಯ ಸಂವೇಗದಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವುದು ಸಾಧ್ಯ. ಪ್ರಯುಕ್ತ ಭ್ರಾಮಕತೆ ಕೋನೀಯ ಸಂವೇಗದ ಬದಲಾವಣೆಯ ದರಕ್ಕೆ ಸಮವಾದ್ದ 

ರಿಂದ. ಇಲ್ಲಿ ಖಿ= ಭ್ರಾಮಕತೆ, I= ಜಡತ್ವದ ಭ್ರಮಣಾಂಕ, I( = ಕೋನೀಯ ಸಂವೇಗ,  ಕೋನೀಯ ಸಂವೇಗದಲ್ಲಾದ ಬದಲಾವಣೆ,   ಬದಲಾವಣೆಗೆ ತಗಲಿದ ಅಲ್ಪ ಕಾಲಾವಧಿ. ಆದರೆ  ಇಲ್ಲಿ = ಅಲ್ಪ ಕಾಲಾವಧಿ  ಯಲ್ಲಿ ಆವರ್ತನಾಕ್ಷ ತಿರುಗಿದ ಕೋನ. ಆದ್ದರಿಂದ 

  ಶೂನ್ಯಗಾಮಿ ಆದಾಗ

ಭ್ರಾಮಕತೆ ಖಿಯ ಕೋನೀಯ ಸಂವೇಗ Iತಿ ಮತ್ತು ಕೋನೀಯ ವೇಗ Wಠಿ ಗಳ ಗುಣಲಬ್ಧಕ್ಕೆ ಸಮವೆಂಬುದು ಮೇಲಿನ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ತಿಳಿದು ಬರುವುದು.

	ಚಿತ್ರ (3)ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ ಸದಿಶ ಚಿb ಯು xಔz ತಲದಲ್ಲಿದೆ. ಅತ್ಯಲ್ಪವಾಗಿದ್ದಾಗ ಚಿb ಯ ಔಚಿ ಗೆ ಲಂಬವಾಗಿರುತ್ತದೆ; ಅಥವಾ xಔಥಿ ತಲಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಭ್ರಾಮಕತೆಯನ್ನು ಔz ಅಕ್ಷದ ದಿಶೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಯುಕ್ತಿಸಬೇಕು. ಚಕ್ರದ ಆವರ್ತನೆ ಥಿಔz ತಲಕ್ಕೆ ಸಮಾಂತರವಾಗಿದೆ. ಘಿಔz ತಲದಲ್ಲಿ ಅಯನ ಆಗುತ್ತದೆ. ಕೋನೀಯ ಸಂವೇಗದ ಸದಿಶ ಔಚಿ ಮತ್ತು ಭ್ರಾಮಕತೆಯ ಅಕ್ಷ ಔಛಿ ಇರುವ ಸ್ಥಾನಕ್ಕೆ ಔಚಿ ಬರಲು ಬಳಸುವ ಪಥ ಅಯನದ ಪಥದ ದೆಶೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇವೆಲ್ಲವನ್ನೂ ಚಿತ್ರ (4) ರಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿದೆ.

	ಜೈರೋಸ್ಕೋಪಿನ ಆವರ್ತನಾಕ್ಷದ ದಿಶೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಪ್ರಯೋಗಿಸಬೇಕಾದ ಭ್ರಾಮಕತೆಯನ್ನು ಚಕ್ರದ ದಿಂಡನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಗಿಂಬಲುಗಳ ಮೂಲಕ ನೀಡಲಾಗುವುದು. ಗಿಂಬಲುಗಳ ಪ್ರಯೋಗಿಸುವ ಬಲಕ್ಕೆ ಸಮ ಮತ್ತು ವಿರೋಧವಾಗಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ ಆವರ್ತನಾಕ್ಷದ ಅಯನದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಗಿಂಬಲನ್ನು ಕೀಲಿಸಿದ ಚೌಕಟ್ಟಿನ ಮೇಲೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಭ್ರಾಮಕತೆ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಲು ಜೈರೋಸ್ಕೋಪನ್ನು ಬಳಸುವಾಗ ಈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾ ಭ್ರಾಮಕತೆ ವಿಕ್ಷೋಭ ಭ್ರಾಮಕತೆಯನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಂತೆ ಅಯನವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

	ಉಪಯೋಗಗಳು: 1 ವಿಮಾನದ ಚಲನೆಯ ದಿಕ್ಕು, ವಿಮಾನ ತಿರುಗಿದ ಪ್ರಮಾಣ ಮೊದಲಾದ ಹಲವು ವಿವರಗಳನ್ನು ಜೈರೋಸ್ಕೋಪ್ ಕೊಡಬಲ್ಲುದಾದ್ದರಿಂದ ಇದು ವೈಮಾನಿಕರಿಗೆ ಅತ್ಯುಪಯುಕ್ತವೆನಿಸಿದೆ.

	2 ಜೈರೋಸ್ಕೋಪ್ ಮತ್ತು ಪಾದರಸ ತುಂಬಿದ U-ಆಕಾರದ ನಳಿಗೆಯನ್ನು ಬಳಸಿ ನಿರ್ಮಿಸುವ ಜೈರೋಕಂಪಾಸ್ (ಭ್ರಮಣದಿಕ್ಸೂಚಿ) ಎಂಬ ಉಪಕರಣ ಯಾವಾಗಲೂ ಉತ್ತರ ದಿಕ್ಕನ್ನೇ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಹಡಗುಗಳಲ್ಲಿ ದಿಕ್ಸೂಚಿಯಂತೆ ಬಳಸಲಾಗುವುದು.

ಚಿತ್ರ-4

	3 ವಿಮಾನನಾಶಕ ಫಿರಂಗಿಗಳ ತಿರುಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ಅಳೆದು ಆ ಮೂಲಕ ಅವುಗಳಿಂದ ಹೊಟ್ಟಿಸಿದ ಗುಂಡುಗಳು ತಮ್ಮ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಗುರಿಯನ್ನು ತಲುಪುವಂತೆ ಮಾಡುವ ಕಾರ್ಯದಲ್ಲಿ ಜೈರೋಸ್ಕೋಪುಗಳು ಮಹತ್ತ್ವದ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ.

	4 ವಿಮಾನಗಳ ಸ್ವಯಂಚಾಲಯನೆ, ಹಡಗುಗಳ ಸ್ಥಿರತಾನಿಯಂತ್ರಣ. ಪಥನಿರ್ದೇಶಿತ ಕ್ಷಿಪಣಿ, ನಿಯಂತ್ರಣ, ಟಾರ್ಪಿಡೋ ನಿಯಂತ್ರಣಗಳಿಗೆ ಜೈರೋಸ್ಕೋಪುಗಳ ಬಳಕೆ ಉಂಟು.
(ಕೆ.ಸಿ.ಜಿ.)
	
ಮೈಸೂರು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯ ವಿಶ್ವಕೋಶ