गोलार्ध गुंजयमान यंत्र जाइरोस्कोप

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अर्धगोल गुंजयमान यंत्र जाइरोस्कोप (एचआरजी)

हेमिस्फेरिकल रेज़ोनेटर गायरोस्कोप (HRG), जिसे वाइन-ग्लास गायरोस्कोप या मशरूम गायरो भी कहा जाता है, एक कॉम्पैक्ट, कम-शोर, उच्च-प्रदर्शन कोणीय दर या रोटेशन सेंसर है। एक एचआरजी एक पतले ठोस-राज्य गोलार्द्ध के खोल का उपयोग करके बनाया जाता है, जो एक मोटे तने से जुड़ा होता है। यह खोल इलेक्ट्रोड द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा एक फ्लेक्सुरल अनुनाद के लिए संचालित होता है जो सीधे खोल के चारों ओर अलग-अलग फ़्यूज्ड-क्वार्ट्ज संरचनाओं पर जमा होते हैं। जाइरोस्कोपिक प्रभाव फ्लेक्सुरल स्टैंडिंग वेव्स की जड़त्वीय जड़त्वीय तरंग से प्राप्त होता है। हालांकि एचआरजी एक यांत्रिक प्रणाली है, इसमें कोई हिलता हुआ भाग नहीं है, और यह बहुत कॉम्पैक्ट हो सकता है।

ऑपरेशन

एचआरजी एक छोटे पतले ठोस-राज्य गोलार्द्ध के खोल का उपयोग करता है, जो एक मोटे तने से जुड़ा होता है। यह खोल इलेक्ट्रोड द्वारा उत्पन्न समर्पित इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा एक फ्लेक्सुरल अनुनाद के लिए संचालित होता है जो सीधे खोल के चारों ओर अलग-अलग फ्यूज्ड क्वार्ट्ज संरचनाओं पर जमा होते हैं।

एकल-टुकड़ा डिज़ाइन के लिए (अर्थात, गोलार्द्धीय खोल और तना एक अखंड भाग बनाते हैं[1]) उच्च शुद्धता वाले फ्यूज्ड क्वार्ट्ज से बने, वैक्यूम में 30-50 मिलियन से अधिक के क्यू कारक तक पहुंचना संभव है, इस प्रकार संबंधित यादृच्छिक चलना बेहद कम है। क्यू फैक्टर कोटिंग (सोने या प्लेटिनम की बेहद पतली फिल्म) और स्थिरता के नुकसान से सीमित है।[2] इस तरह के गुंजयमान यंत्रों को पूरी तरह से गतिशील रूप से संतुलित करने के लिए कांच के आयन-बीम सूक्ष्म-क्षरण या लेजर पृथक्करण द्वारा ठीक-ठीक किया जाना चाहिए। जब कोटेड, ट्यून और हाउसिंग के भीतर असेंबल किया जाता है, तो क्यू फैक्टर 10 मिलियन से अधिक रहता है।

एचआरजी खोल के लिए आवेदन में, कोरिओलिस बल रोटेशन के अक्ष के चारों ओर कंपन पैटर्न की एक पूर्वता का कारण बनता है। यह इस धुरी के चारों ओर एक स्थायी लहर की धीमी गति का कारण बनता है, एक कोणीय दर के साथ जो इनपुट एक से भिन्न होता है। यह जड़त्वीय तरंग प्रभाव है, जिसे 1890 में ब्रिटिश वैज्ञानिक जॉर्ज हार्टले ब्रायन (1864-1928) ने खोजा था।[3] इसलिए, जब खोल समरूपता अक्ष के चारों ओर घूर्णन के अधीन होता है, तो खड़ी लहर खोल के साथ बिल्कुल नहीं घूमती है, लेकिन दोनों घुमावों के बीच का अंतर फिर भी इनपुट रोटेशन के लिए पूरी तरह से आनुपातिक है। डिवाइस तब रोटेशन को महसूस करने में सक्षम है।

इलेक्ट्रॉनिक्स जो खड़ी तरंगों को महसूस करते हैं, वे भी उन्हें ड्राइव करने में सक्षम हैं। इसलिए, gyros या तो पूरे कोण मोड में काम कर सकता है जो कि खड़ी तरंगों की स्थिति या एक बल पुनर्संतुलन मोड को महसूस करता है जो gyro के संबंध में एक निश्चित अभिविन्यास में खड़ी लहर को रखता है।

मूल रूप से अंतरिक्ष अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है (अंतरिक्ष यान के लिए मनोवृत्ति और कक्षा नियंत्रण प्रणाली),[4] एचआरजी का उपयोग अब उन्नत जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों में किया जाता है, रवैया और शीर्षक संदर्भ प्रणाली और एचआरजी जीरोकोमपास में।[5]


लाभ

एचआरजी अत्यंत विश्वसनीय है[6][7] इसके बहुत ही सरल हार्डवेयर (मशीनयुक्त क्वार्ट्ज के दो या तीन टुकड़े) के कारण। इसका कोई हिलता हुआ भाग नहीं है; इसका कोर एक अखंड भाग से बना है जिसमें गोलार्द्धीय खोल और इसका तना शामिल है।[8] उन्होंने शूमेकर के पास अंतरिक्ष यान पर 1996 में अपने प्रारंभिक उपयोग के बाद से उत्कृष्ट विश्वसनीयता का प्रदर्शन किया।[9][10] एचआरजी अत्यधिक सटीक है[11][12] और बाहरी पर्यावरणीय गड़बड़ी के प्रति संवेदनशील नहीं है। प्रतिध्वनित खोल का वजन केवल कुछ ग्राम होता है और यह पूरी तरह से संतुलित होता है, जो इसे कंपन, त्वरण और झटके के प्रति असंवेदनशील बनाता है।

एचआरजी अन्य जाइरोस्कोप प्रौद्योगिकियों की तुलना में बेहतर SWAP (आकार, वजन और शक्ति) विशेषताओं को प्रदर्शित करता है।

एचआरजी न तो ध्वनिक और न ही विकिरणित शोर उत्पन्न करता है क्योंकि प्रतिध्वनित खोल पूरी तरह से संतुलित है और वैक्यूम के तहत संचालित होता है।

गुंजयमान यंत्र की सामग्री, फ्यूज्ड क्वार्ट्ज, किसी भी अंतरिक्ष वातावरण में स्वाभाविक रूप से विकिरण कठोर है।[13] यह एचआरजी गुंजयमान यंत्र को हानिकारक अंतरिक्ष विकिरण प्रभावों के लिए आंतरिक प्रतिरक्षा प्रदान करता है। गुंजयमान खोल के अत्यधिक उच्च क्यू कारक के लिए धन्यवाद, एचआरजी में अल्ट्रा-लो एंगुलर रैंडम वॉक है[14] और बेहद कम बिजली अपव्यय।

ऑप्टिकल जाइरोस (फाइबर-ऑप्टिक जाइरोस्कोप और रिंग लेजर जाइरोस्कोप) के विपरीत, एचआरजी में जड़त्वीय मेमोरी होती है: यदि थोड़े समय के लिए (आमतौर पर कुछ सेकंड) बिजली खो जाती है, तो संवेदनशील तत्व इनपुट गति (कोणीय) को एकीकृत करना जारी रखता है। दर) ताकि जब बिजली वापस आए, एचआरजी बिजली बंद होने पर मुड़े हुए कोण को संकेत दे।

नुकसान

एचआरजी एक बहुत ही उच्च तकनीक वाला उपकरण है जिसके लिए परिष्कृत निर्माण उपकरण और प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। खड़ी तरंगों को समझने और चलाने के लिए आवश्यक नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स परिष्कृत हैं। यह उच्च स्तर का परिष्कार इस तकनीक की उपलब्धता को सीमित करता है; कुछ कंपनियां इसका उत्पादन करने में सक्षम थीं। वर्तमान में एचआरजी का निर्माण करने वाली तीन कंपनियां: नॉर्थ्रॉप ग्रुम्मन,[15] Safran[16] और रेथियॉन Anschütz।[17] सटीक जमीन और पॉलिश किए गए खोखले क्वार्ट्ज गोलार्द्धों की लागत के कारण क्लासिकल एचआरजी अपेक्षाकृत महंगा है। यह निर्माण लागत इसके उपयोग को उच्च-वर्धित-मूल्य अनुप्रयोगों जैसे उपग्रहों और अंतरिक्ष यान तक सीमित करती है।[14]फिर भी डिजाइन परिवर्तन और इंजीनियरिंग नियंत्रणों द्वारा निर्माण लागत को नाटकीय रूप से कम किया जा सकता है। एक आंतरिक गोलार्द्ध पर इलेक्ट्रोड जमा करने के बजाय जो पूरी तरह से बाहरी गूंजने वाले गोलार्द्ध के आकार से मेल खाना चाहिए, इलेक्ट्रोड को एक फ्लैट प्लेट पर जमा किया जाता है जो गूंजने वाले गोलार्द्ध के भूमध्यरेखीय तल से मेल खाता है। इस तरह के विन्यास में, एचआरजी बहुत लागत प्रभावी हो जाता है और उच्च ग्रेड लेकिन लागत संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।[18]


अनुप्रयोग

  • अंतरिक्ष - जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप में अंतरिक्ष यान बस के अंदर[19] और अन्य उपग्रह और अंतरिक्ष यान[8][20][21]
  • समुद्र-समुद्री रखरखाव-मुक्त जाइरोकोम्पास[22][23] साथ ही रवैया और शीर्षक संदर्भ प्रणाली[24] सतह के जहाजों और पनडुब्बियों दोनों के लिए नौसेना नेविगेशन सिस्टम [25]
  • भूमि - लक्ष्य लोकेटर,[26] भूमि नेविगेशन सिस्टम,[23][27][28] और तोपखाने की ओर इशारा करते हुए[29][30]
  • एयर - एचआरजी कमर्शियल एयर ट्रांसपोर्ट नेविगेशन सिस्टम में इस्तेमाल होने के लिए तैयार हैं [31][32]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ "Resonator, Hemispherical Resonator GYRO".
  2. ↑ Sarapuloff S.A., Rhee H.-N., and Park S.-J. Avoidance of Internal Resonances in Hemispherical Resonator Assembly from Fused Quartz Connected by Indium Solder //Proceedings of the 23rd KSNVE (Korean Society for Noise & Vibration Engineering) Annual Spring Conference. Yeosu-city, 24–26 April 2013. – P.835-841.
  3. ↑ Bryan G.H. On the Beats in the Vibrations of a Revolving Cylinder or Bell //Proc. of Cambridge Phil. Soc. 1890, Nov. 24. Vol.VII. Pt.III. - P.101-111.
  4. ↑ "Housing, Hemispherical Resonator Gyroscope (HRG)".
  5. ↑ "Safran Electronics & Defense logs orders for 3,000 HRG-based inertial navigation systems in 2016, a new record". Safran Group. May 2, 2017.
  6. ↑ "Northrop Grumman's Highly Reliable Resonator Gyro Achieves 25 Million Operating Hours in Space". Northrop Grumman Newsroom. Retrieved 2018-12-06.
  7. ↑ "Northrop Grumman's Hemispherical Resonator Gyro Achieves 50 Million Operating Hours in Space". Northrop Grumman Newsroom. Retrieved 2019-08-14.
  8. ↑ 8.0 8.1 "The Hemispherical Resonator Gyro: From Wineglass to the Planets, David M. Rozelle" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2013-09-21. Retrieved 2014-02-26.
  9. ↑ Hemispherical Resonator Gyro
  10. ↑ "Northrop Grumman's Hemispherical Resonator Gyro Achieves Record 30 Million Hours of Continuous Operation". 19 February 2015.
  11. ↑ "संग्रहीत प्रति" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2013-09-21. Retrieved 2014-02-26.
  12. ↑ Delhaye, Fabrice (2018). "HRG by SAFRAN: The game-changing technology". 2018 IEEE International Symposium on Inertial Sensors and Systems (INERTIAL). pp. 1–4. doi:10.1109/ISISS.2018.8358163. ISBN 978-1-5386-0895-1. S2CID 21660204.
  13. ↑ Jerebets, Sergei A. "बृहस्पति के मिशन के लिए जाइरो मूल्यांकन" (PDF).
  14. ↑ 14.0 14.1 "SIRU - अंतरिक्ष के लिए मापनीय जड़त्वीय संदर्भ इकाई". Northrop Grumman. Retrieved 2018-12-06.
  15. ↑ "अर्धगोल गुंजयमान यंत्र जाइरो (एचआरजी)". Archived from the original on 2018-01-30. Retrieved 2018-01-14.
  16. ↑ "एचआरजी क्रिस्टल". 22 March 2018.
  17. ↑ "Standard 30 MF - Maintenance-Free Gyro Compass".
  18. ↑ "सेजम द्वारा एचआरजी प्रयोगशाला से बड़े पैमाने पर उत्पादन तक". ResearchGate. Retrieved 2019-06-13.
  19. ↑ "FAQ for Scientists Webb Telescope/NASA".
  20. ↑ "REGYS 20 | ESA's ARTES Programmes".
  21. ↑ "Safran's SpaceNaute navigation system chosen for new Ariane 6 launch vehicle". 30 November 2016.
  22. ↑ "क्षितिज एमएफ गायरो कम्पास (एचआरजी)". Archived from the original on 2014-02-27. Retrieved 2014-02-26.
  23. ↑ 23.0 23.1 "Sagem to Highlight Wide Range of Warfare Products at Defexpo 2014".
  24. ↑ "At Euronaval Sagem introduced BlueNaute, a new-generation shipborne inertial navigation system".
  25. ↑ "EURONAVAL 2018: New family of naval inertial navigation systems by Safran".
  26. ↑ "Safran Vectronix AG | Optronic equipment & laser rangefinder technology". Safran Vectronix. Retrieved 2020-02-26.
  27. ↑ Sagem wins new order for SIGMA 20 navigators on MBDA surface-to-air weapon systems
  28. ↑ "एमबीडीए की नई एमएमपी मध्यम दूरी की मिसाइल के लिए सीकर और फायरिंग-पोस्ट ऑप्ट्रोनिक्स की आपूर्ति करेगा सेजम". Archived from the original on 2015-10-07. Retrieved 2015-10-05.
  29. ↑ Tran, Pierre (2018-06-08). "Eurosatory: This navigation system by Safran doesn't need GPS". Defense News. Retrieved 2018-06-12.
  30. ↑ "Safran reveals Geonyx inertial navigation system for assured PNT | Jane's 360". www.janes.com. Retrieved 2018-10-29.
  31. ↑ Sagem unveil SkyNaute inertial navigation system
  32. ↑ "सेजम वाणिज्यिक विमानों के लिए एचआरजी-आधारित नेविगेशन प्रणाली का पहला उड़ान परीक्षण करता है". 21 November 2014.


ग्रन्थसूची

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  • L.Rosellini, JM Caron - REGYS 20: A promising HRG-based IMU for space application - 7th International ESA Conference on Guidance, Navigation & Control Systems. 2–5 June 2008, Tralee, County Kerry, Ireland
  • D. Roberfroid, Y. Folope, G. Remillieux (Sagem Défense Sécurité, Paris, FRANCE) - HRG and Inertial Navigation - Inertial Sensors and Systems – Symposium Gyro Technology 2012
  • A Carre, L Rosellini, O Prat (Sagem Défense Sécurité, Paris,France) HRG and North Finding -17th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems 31 May – 2 June 2010, Russia
  • Alain Jeanroy; Gilles Grosset; Jean-Claude Goudon; Fabrice Delhaye - HRG by Sagem from laboratory to mass production - 2016 IEEE International Symposium on Inertial Sensors and Systems
  • Alexandre Lenoble, Thomas Rouilleault - SWAP-oriented IMUs for multiple applications- Inertial Sensors and Systems (ISS), 2016 DGON - Karlsruhe, Germany
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  • Y. Foloppe, Y.Lenoir - HRG CrystalTM DUAL CORE: Rebooting the INS revolution - Inertial Sensors and Systems 2019, Braunschweig - 10 September 2019, Germany
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