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Los giroscopios láser de anillo (RLG) han avanzado significativamente desde su creación, desempeñando un papel fundamental en los sistemas modernos de navegación y transporte. Este artículo profundiza en el desarrollo, el principio y las aplicaciones de los RLG, destacando su importancia en los sistemas de navegación inercial y su utilización en diversos mecanismos de transporte.
El viaje histórico de los giroscopios
Del concepto a la navegación moderna
La historia de los giroscopios comenzó con la invención conjunta del primer girocompás en 1908 por Elmer Sperry, apodado "el padre de la tecnología de navegación moderna", y Herman Anschütz-Kaempfe. Con el paso de los años, los giroscopios han experimentado mejoras sustanciales, aumentando su utilidad en la navegación y el transporte. Estos avances han permitido que los giroscopios proporcionen una guía crucial para estabilizar los vuelos de aeronaves y permitir el funcionamiento del piloto automático. Una notable demostración de Lawrence Sperry en junio de 1914 demostró el potencial del piloto automático giroscópico al estabilizar un avión desde la cabina, lo que marcó un avance significativo en la tecnología del piloto automático.
Transición a los giroscopios láser de anillo
La evolución continuó con la invención del primer giroscopio láser de anillo en 1963 por Macek y Davis. Esta innovación marcó la transición de los giroscopios mecánicos a los giroscopios láser, que ofrecían mayor precisión, menor mantenimiento y menores costos. Hoy en día, los giroscopios láser de anillo, especialmente en aplicaciones militares, dominan el mercado gracias a su fiabilidad y eficiencia en entornos donde las señales GPS se ven comprometidas.
El principio de los giroscopios láser de anillo
Entendiendo el efecto Sagnac
La función principal de los RLG reside en su capacidad para determinar la orientación de un objeto en el espacio inercial. Esto se logra mediante el efecto Sagnac, donde un interferómetro de anillo utiliza rayos láser que viajan en direcciones opuestas alrededor de una trayectoria cerrada. El patrón de interferencia creado por estos rayos actúa como un punto de referencia estacionario. Cualquier movimiento altera la longitud de la trayectoria de estos rayos, provocando un cambio en el patrón de interferencia proporcional a la velocidad angular. Este ingenioso método permite a los RLG medir la orientación con una precisión excepcional sin depender de referencias externas.
Aplicaciones en Navegación y Transporte
Revolucionando los sistemas de navegación inercial (INS)
Los RLG son fundamentales para el desarrollo de los Sistemas de Navegación Inercial (INS), cruciales para guiar buques, aeronaves y misiles en entornos sin GPS. Su diseño compacto y sin fricción los hace ideales para estas aplicaciones, contribuyendo a soluciones de navegación más fiables y precisas.
Plataforma estabilizada vs. INS con correas
Las tecnologías INS han evolucionado para incluir tanto sistemas de plataforma estabilizada como de sujeción. Los INS de plataforma estabilizada, a pesar de su complejidad mecánica y susceptibilidad al desgaste, ofrecen un rendimiento robusto mediante la integración de datos analógicos.Por otro lado, los sistemas INS con correa se benefician de la naturaleza compacta y sin mantenimiento de los RLG, lo que los convierte en la opción preferida para las aeronaves modernas debido a su rentabilidad y precisión.
Mejora de la navegación con misiles
Los RLG también desempeñan un papel fundamental en los sistemas de guiado de las municiones inteligentes. En entornos donde el GPS no es fiable, los RLG ofrecen una alternativa fiable para la navegación. Su pequeño tamaño y resistencia a fuerzas extremas los hacen adecuados para misiles y proyectiles de artillería, como demuestran sistemas como el misil de crucero Tomahawk y el M982 Excalibur.
Diagrama de ejemplo de una plataforma inercial estabilizada con cardán y soportes. Cortesía de Engineering 360.
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Hora de publicación: 01-abr-2024