Gyroeffekter – en litet vilsen rundvandring

En roterade massa strävar efter att behålla sin orientering gentemot rotationsaxeln. Försöker man vrida på massa åt något håll uppstår en kraft riktad ”åt sidan”. Mycket kan sägas om detta fenomen, som utnyttjas för att kunna flyga i moln eller flyga långa sträckor över oceaner och poler. För det senare ändamålet har sådana tröghetsnavigeringssystem, Inertial Navigation Systems, INS, tappat i betydelse när GPS kom, men Wikipedias artikel om INS är omfattande.

Men ta hellre en titt på denna lilla film och på denna.

Konstiga effekter, de som funderade över dessa fenomen oroade sig bland för att jordklotet plötsligt ändrade sin rotationsaxels riktning. Och många andra ”konstigheter” finns det.

Och kika in hos Wikipedia, t ex här för ”det senaste” inom gyrotekniken. Man kan nu göra mycket små gyron och förhoppningsvis billiga genom där man utnyttjar vibrationer i stället för rotationer, ”Vibration Structure Gyro”,VSG. Man talar dessutom om MEMS, Microelectromechanical Systems, där man kunnat applicera de processor som förekommer inom halvledarindustrin för att realisera elektromekaniska funktioner som tar oerhört liten plats. Jag försöker inte förklara hur detta går till, utan läs istället vad Jörgen Städje skriver här.

Ett exempel: ”accelerometers for the airbag were the big successes for MEMS in the automotive industry which reduced cost to only a few dimes.” Ja, många nya användningar öppnar sig: Modellflygplan, skakningskompensation vid kameror, mobiler där man kan få bilden automatiskt orienterad, dataspel är bara några av de nya användningarna. Även inom ”aerospace” finns användningar.

Här är mer att läsa om MEMS och här är små kugghjul, att jämföra med ett kvalster, mindre än en millimeter långt.

Ett gyro behöver inte se ut som här nedan, där man inser att denna gammaldags teknik kostar skjortan:

Bilden är hämtad härifrån , en artikel om artificiell stabilitet, där man kan läsa om fördelarna/nödvändigheten att ta hjälp av en dator även för det rena hantverket med att spaka planet.

Man får utgå ifrån att inte alla dessa gyron måste funka för att planet ska fungera. Vi kanske minns hur orolig man var (tyvärr en låst artikel. Här är radions rapportering efter första kraschen) när det sades att det nya planet Gripen var instabilt; funkade inte styrdatorn var det ajöss. Planet skulle brytas sönder av luftkrafterna inom någon sekund sa  man. Men hittills har det ju faktiskt gått bra sedan man lärt sig var gränserna låg och ”farliga” kommandon omöjliggjordes.

Litet av en parentes: här nedan har ett trimroder gått sönder i hög fart. Det handlar om ett plan som är stabilt men där planet plötsligt blivit otrimmat, rodret ställer sig i ett läge som blixtsnabbt styr planet in i en manöver som jag tror föraren inte ens hinner uppfatta. Han blir omedelbart helt medvetslös (eller helt oförmögen att göra något), han pressas ned i förarstolen (eller stolen har brustit) men planet håller ännu ihop. Sporrhjulet har som synes ”kastats ut” fast det handlar om en mycket ”retuscherad” bild ur en videofilm, se även här.

Åter till gyroämnet. Man minns nog gyrosnurror som en leksak eller något som demonstrerades i skolfysiken. Något gammalt, ungefär så här.

Fabrikör Carl Richard Nyberg var en framgångsrik uppfinnare och skicklig i verkstaden med metallarbeten av olika slag  och därtill intresserad av flygkonsten. Han gjorde experiment och insåg att stabilitet var viktigt, och för detta behövdes förstås ett gyro. Framsynt! Men han hade inte någon framgång inom flygområdet, trots en ambitiös satsning. Det finns många bilder och texter om hans flygförsök men jag ska inte försöka göra någon egen sammanfattning.

Hans maskin med ångmotor, Flugan, såg jag 2008 när den tillfälligt stod på Robotmuseet i Arboga, hans födelsestad. Det är möjligen en rekonstruktion som nu verkar ha flyttats från Arlandasamlingarna till Järnvägsmuseet i Gävle av alla platser. Ack ja, hur ,länge skall det hattas med museifrågan för flyg. Mer om Flugan på Wikipedia.

Lödlampan/blåslampan var hans stora grej:

Även fotogenkök var något han tog fram och sålde, med hjälp av Max Sieverts marknadsföring. Man skulle kunna skriva mycket i ämnet ”fotogenkök” men jag avstår.

Under mina sökningar om Nyberg stötte jag på denna rara bild. Det är nog saft i flaskorna med de eleganta etiketterna och ingen ”ond saft”. Vintern 2004 fotograferade jag hangar och annat vid hans fastighet Täcka Udden på Lidingö. Här är hans brygga vars höjd kunde anpassas efter vattenstånd och behov.

Egentligen skulle jag ha skrivit litet om hur fåglar och insekter ”håller balansen” och inte om gyron och Nyberg. De har organ som på sätt och vis motsvarar ett roterande gyro men här används skakningar/vibrationer i ett plan. En annan sak som fascinerar är fåglars vana att hålla blicken stadigt fixerad. Det blir väl enklare processer i hjärnan då för att kontrollera rörelserna.

Här om flugors ”styrautomatik” med organet märkt 9 som vibrerar och funkar som gyro. Mer läsning här.

Och här forskas det om hur dom gör, de kära fåglarna. Att de flyger något ögonblick upp och ned när de ska göra sig av med överskottshöjd vid landning förstår man (hellre halvroll nedåt än en bunt) men varför håller de blicken fixerad och vrider nästan halsen av sig?

I denna Dailymail-länken sägs att långhalsade fåglar har en del mekanismer i sig som gör att även när kroppen gungar upp och ned står huvudet stilla.  För fåglarna underlättas tydligen hjärnans bildbehandling av att blicken är fixerad vid något tror jag. Den ganska långhalsade B-1 Lancer har förresten en liten rörlig kompenserande ”canardvinge” för att för att minska obehaget/slitaget när man flyger i kyttig luft.

 

Sudden