Het gyroscopisch oriënteren
van richtingen ten behoeve
van de geodesie
door J. Klerks ing., technisch hoofdambtenaar Openbare Werken Breda
I. Inleiding
Richtingen kunnen onder andere op de volgen
de wijzen georiënteerd worden:
a. Uit coördinaten: hierbij zijn we gebonden
aan het aardoppervlak en afhankelijk van
een projectiestelsel; we moeten beschikken
over twee bekende punten in dit stelsel en
we zijn bovendien afhankelijk van de nauw
keurigheid van de gegeven coördinaten.
b. Magnetisch: deze methode is niet erg nauw
keurig, de magnetische richtkracht kan snel
en onregelmatig veranderen, vooral in O-W
richting, we zijn afhankelijk van de lokale
atractie en magnetische stormen en boven
dien varieert de richting naar het magne
tisch noorden op de zelfde plaats gedurende
het etmaal.
c. Astronomisch: deze methode kan (indien
aan alle voorwaarden voldaan is) een ge
oriënteerde richting opleveren van voldoen
de nauwkeurigheid; we zijn echter afhanke
lijk van het weer (geen wolken), de methode
is bewerkelijk, in de meeste gevallen is een
nauwkeurige tijdbepaling noodzakelijk en er
moet vrij veel rekenwerk verricht worden.
d. Gyroscopisch: deze methode is onafhanke
lijk van het weer, kan zowel binnen (mij
nen) als buiten toegepast worden, zowel
overdag als 's nachts, vergt weinig of geen
rekenwerk en is niet gebonden aan het aard
oppervlak, dus is deze methode geschikt
voor traagheidsnavigatie en besturing van
raketten.
Ontwikkeling van gyroscopen
Newton is waarschijnlijk de eerste geweest die
de eigenschappen van een gyroscoop omstreeks
1700 bestudeerd en beschreven heeft. De Frans
man Leon Foucault gebruikte voor het eerst
het woord „gyroscope" en construeerde in 1852
een met de hand aangedreven gyroscoop, waar
mee hij de draaiing van de aarde aantoonde.
In 1908 construeerde Hermann Anschutz-
Kaempfe en in 1911 Dr. Elmer Sperry bruik
bare scheeps-gyrokompassen. Deze waren ech
ter zo log en zo zwaar, dat zij niet geschikt
waren voor gebruik op het land. In de periode
tussen de eerste en de tweede wereldoorlog heb
ben in Europa onder anderen het „Institut für
Markscheidewesen der Bergakademie Claus-
thal" en de „Westfalische Berggewerkschafts-
kasse Bochum" gyroscopische oriënterings-in-
strumenten ontwikkeld ten behoeve van de
geodesie en wel in het bijzonder ten behoeve
van de mijnbouw. In 1959/60 slaagde Prof. Dr.
O. Rellensmann van de Bergakademie Claus-
thal er in een gyroscoop te construeren die zo
klein was, dat hij boven op een gewone theo
doliet bevestigd kan worden.
II. Enige eigenschappen van de gyrodynamica
Alvorens op de theorie in te gaan, volgen hier
eerst enige definities, begrippen en eigenschap
pen en bovendien enkele typen gyroscopen: [1],
[2].
Onder een gyroscoop verstaat men een snel
roterende, symmetrische tol (ong. 24.000 omw/
min, dit komt overeen met éénderde van de
breukgrens van het toegepaste materiaal) met
het massa-middelpunt in de draaiingsas, welke
laatste op gelijke afstanden van het massa
middelpunt zo mogelijk zonder wrijving gela
gerd is, zodat de zwaartekracht ten opzichte
van zijn steunpunten geen draaimoment kan
uitoefenen.
Indien een vrije gyroscoop in rotatie gebracht
wordt, zal zijn as onder invloed van de traag
heid, altijd naar een zelfde punt van de hemel
bol blijven wijzen, ongeacht de stand of bewe
ging van zijn steunvlak. De vrije gyroscoop
is niet in staat zichzelf te verplaatsen of zijn
richting te veranderen.
Indien op het ene einde van de tolas een kracht
F werkt, dan zal een draaimoment ontstaan, die
de as met een hoeksnelheid to„r doet uitwijken,
precesseren, in een richting loodrecht op het
87
