Seyrüsefer

Seyrüsefer, bir gemi ya da bir uçağı pozisyon, yön, zaman ve mesafe çözümleri ile bir yerden ötekine götürme işlemidir.

İlk kullanılan seyrüsefer yardımcısı, hem denizciler hem de havacılar için Kutup Yıldızı olmuştur. Bu gün bile yön ve yer bulmada kullanılmaktadır. Ufukların ardında yeni toprak, insan ve servet arayan cesur denizciler ise Kutup Yıldızı yanı sıra yol göstermeleri için yanlarında kuş taşırlardı.

Denize açıldıktan bir kaç gün sonra bu kuşlardan birini salarlar, kuş geriye doğru uçarken çıkış noktaları ile yaptıkları rota arasında, kuşun uçuş yönüne göre düzeltmede bulunurlardı. Daha sonraki günlerde salınan kuşlar yükseklere çıkıp tekrar geri dönerse bu, etrafta kara olmadığını gösterirdi. Bu yöntem, kuş ileride bir noktaya doğru uçana kadar uygulanırdı. İleriye doğru uçan kuş, karanın o yönde ve yakın olduğunu belirtirdi.

1519'da Macellan dünya turunu tamamladığında, seyrüsefer yardımcıları çoğalmaya ve gelişmeye başlamıştı. Gemisinde küresel bir dünya haritası, manyetik pusula, saat ve parakete (geminin 50-100m arkasından çekilen sürat ölçme aleti) vardı ve o zamanın en gelişmiş seyrüsefer yardımcıları idi bunlar. Çaüdaş bilimsel araştırmalar, Galileo'nun fizik, matematik ve astronomi araştırmalarından yararlanarak gelişmiştir. 1860'da Gelileo, teleskopu bulmuş ve yıldızların haritasını çizmişti.

Pusulanın geliştirilmesi ile gerçek kuzey (dünyanın fiziksel kuzeyi) ile manyetik kuzey (dünyanın manyetik gücünden dolayı pusulaların döndüğü yer) arasındaki fark belirlendi.

Bu iki nokta, aslında coğrafik olarak yakın olmakla birlikte aynı yerde değildirler. Üstelik gerçek kuzey her zaman aynı yerde olduğu halde manyetik kuzey, dünya üzerindeki manyetik kuvvetlerin etkisi ile yavaş yavaş kaymaktadır.

II. dünya savaşı ile geliştirilen elektronik teknolojisi, seyrüsefere yeni boyutlar kazandırdı. Radyo, anında meteorolojik bilgi ve seyrüsefer planlamasında kullanılmak üzere monte edildi. Gemi havadan karaya muhabere geliştirildi, radyo yön bulucuları, sonar, LORAN (long range navigation..) gibi…

Uzun yol seyrüsefer aygıtları, artık denizci ve havacılara, yüzlerce mil öteden yerlerini tam olarak saptama olanakları getirmişti. Uçaklardaki ilk seyrüsefer yardımcılarından biri olan radyo alıcıları, 1927’de servise konan (R/R Radio Range) Uzun Bacaklı yayın istasyonları ile yön bulup çizilmesi için kullanılırdı. Dört anteni olan bu vericiler, aynı anda yaptıkları yayın sonucu, birbirleri ile girişim yaparlar ve bu girişimler ana yönlerde birer vınlama olarak duyulurdu. Bu vınlamalardan herhangi birini yakalayan uçak, bu vınlamayı devamlı izleyerek istasyonun üzerine varabilirdi.

Bir başka seyrüsefer yardımcısı ise ADF (Automatic Direction Finder) Otomatik Yön bulma cihazıdır. ADF, el ile ayarlanan radyo alıcısıdır ki; anteni ile yerdeki radyo vericisinin yayınlarını yakalar. Tıpkı evlerimizdeki radyolar gibi, yayını en iyi şekilde yakalamak için anten, uçakların alt kısmına konur. Antene enerji verip istenen istasyon bulunduğunda, anten hemen ayarlandığı frekansta yayın yapan vericiye döner. İşte bu özellik, daha sonra otomatik TV antenlerine de uygulanmıştır. Uçakta ise, yuvarlak sigara tablası büyüklüğünde ve içi 360° olarak işaretlenmiş kadran üzerinde dönen ok sayesinde, verici istasyonun yeri gözle, vericinin yayını da ses olarak işitilebilir ve görülür.

VOR (Very High Frequency Omni Directional Range) çok yüksek frekanslı, çok yönlü yayın cihazı, günümüzde en çok kullanılan, temel seyrüsefer cihazlarının başında gelir. Hava yollarının saptanmasında kullanıldığından, en çok 370 Km’de bir yerleştirilirler. Aynı anda iki yayın yaparlar ve yayınlar çok yüksek frekanslı olduklarından kötü hava şartlarından etkilenmezler. Biri çok yönlü, ses dalgaları gibi daireler halinde yayınlanır, ikincisi ise bir deniz feneri gibi kuzeyden başlayarak, kendi etrafında dönerek yayınını sürdürür. Bu dönüş sırasında bir saniye içerisinde 30 kez kuzeyden geçer ve bu geçiş sırasında şu iki olay meydana gelir. 360 (kuzeyden itibaren bu sinyalin uçağa erişme zamanını alıcının ölçmesi, ölçülen bu zamanın derece cinsinden kabindeki göstergede belirmesi. İşte bu işlem tamamlanınca pilot, o istasyona hangi yönden yaklaşmakta olduğunu derece olarak bilir.

Başarılı bir seyrüsefer, nokta-nokta yol boyu, nerede olduğunu bilmekle başlar. DME (Distance Measuring Equipment) Mesafe ölçen Alet, işte bu görevi üstlenmiştir. Genellikle VOR cihazları ile aynı yere konurlar. DME, vericiye olan doğrudan uzaklığı gösterir. Uçaktaki dijital gösterge, mil cinsinden sürekli bu mesafeyi ölçer.

Saatte 600 nm (deniz mili) gibi gerçekçi bir hızla gittiğinizi düşünün. Dijital gösterge dakikada 10nm gidildiğinden, her 6 saniyede 1 mil atacaktır. Sistemin esası şudur. DME, uçaktan yerdeki cihaza bir sinyal gönderir. Yer istasyonu bu sinyali alır, işler ve gerisin geriye gönderir. Bir cins ping-pong topu gibi, uçak ile yer istasyonu arasındaki yayın alış-verişi ve bu sinyaller ışık hızına yakın seyreder. İlk sinyal atıldığında DME, bu gidiş-geliz süresini ölçer. Sinyalin hızını bildiği için aradan geçen süre, otomatik olaral mesafeye çevrilir. Aynı yer istasyonuna, birkaç uçağın sinyal gönderdiğini düşünelim. DME yer istasyonu, bunu da kaldırabilecek güçtedir. Aynı anda bir çok sinyal alıp, doğru bilgiyi doğru uçağa gönderebilecek kapasitededir.

INS (Inertial Navigation System) Süredurum Seyrüsefer Sistemi, tek bir aletin rota, yer sürati, ivme ve yöne göre pozisyon değerlendirme metodudur. Tamamiyle kendi kendine çalışan, ne yer ne de (Celestial Assistance) Yıldızlarla Yön Bulma işlemine bağımlı değildir. Sistemin gereksinimi yalnızca Greenwich 0 meridyeni, dünyada zaman biriminin esası olduğu için, bilgisayarın yararlanacağı paralel (Kuzy/Güney yarıküresine göre derece olarak) ve meridyen (doğu/batı Greenwich’e göre derece olarak) değerlerdir.

Bu yüzyılın başlarında, Alman bilim adamı Maximillian Schuler deniz araçlarındaki jiroskop hatalarını gidermek amacıyla parlak bir buluş geliştirdi. Zamanla bu buluş, kolaylıkla uçaklara da uygulandı. Schuler’in fikri, ivmeölçer ya da hız sezicileri, bir saatin sarkacı olarak kullanmaktı.

Sarkaç, bir yerinden asılır ve öbür ucundaki ağırlıkla, yerçekimi ve diğer kuvvetler ile yarım yay çizerek sallanır. Sarkaçların uzunlukları birkaç santimden birkaç metreye kadar değişebilir. Schuler ise, dünyanın yarıçapı uzunluğunda bir sarkaç istiyordu. Neden bu kadar uzun bir sarkaç? Çünkü bu uzun sarkacın uzunlukla oranlı salınımı, her salınımdaki dönüm noktası ile salınımdaki hataları “en az” a indirecek ve salınım sırasında yok edebilecek özelliğe sahipti. Schuler, sarkaçlar da dahil, her şeyin bir CG ağırlık merkezine sahip olduğunu biliyordu. Ayrıca, denge noktası ve ağırlık merkezi arasındaki mesafeyi ayarlayanın, sarkacın uzunluğunu, dolayısı ile salınım fazını ve zamanını da ayarlamış olacağını bilmekteydi. O zaman 7334km’lik bir sarkaç yapabilir miydi? Evet; en azından matematik ile. Basit matematik ile bilgisayarı programlar isek platform, dünyanın yarıçapına eşit uzunlukta bir sarkaca sahip olduğuna inanacaktı. Aynı matematikçiler, ivmeölçerleri de bu sarkacın ağırlık merkezinde olduklarına inandırdılar. Bu serbest yüzen kütle içindeki dönme oranı 84.4 dakikadır. Bu saniyenin 1/200’ininde bir pozisyon değerlendirme oranıdır.

INS üç bölümden oluşur. Birincisi Jiroskop dengeleyici Platformdur ki ivme seziciler buradaır. Bu ivme seziciler, ileri geri ve/ya da sağ sol hareketleri ölçerler. İkincisi bilgisayar dır. Bilgisayar hız, mesafe ve yön/rota süzer seziciler. Üçüncüsü ise, kabinde (cockpit) olan kontrol gösterge bölümünün, dijital bir hesap makinesi göstergesine, kontrol bölümünü de, çağdaş dokunmatik alfa numerik telefona benzetebiliriz. Gösterge, pilotun verdiği bilgiyi ve sonraki gelişmeleri izleme olanağı sağlar.

İşlerliğini yapabilmeleri için ivmeölçerlerin tümüyle dengede olmaları gerekir. Bu da denge platformunun görevidir. Sabit bir seviye pozisyonu, oldukça yüklü bilgisayar işlemi gerektirir. Örnek olarak, jiroskopların uzay referanslı olduklarını biliriz. Biz bunların, yer kürede yaşadığımız için dünya referanslı olmalarını da isteriz. Hepimiz biliyoruz ki, dünyamız tam yuvarlak değildir. Bu gerçek (dünyanın dönüş hızını da katarak) bilgisayarın, platforma birçok hata ve değişkenlerin kaydını da gerektirir.

Uçağın ivmesi elektronik cihazlarla ölçülür. Uçak ileriye hareket ettiğinde, iç zar geriye doğru gitmek ister. Aslında elektrik akımı, her hangi bir harekette iç zarı yerinde tutar ama rezistans, zarı yerinde tutmak için harcadığı gücü, ivme olarak sisteme iletir. Kalkış öncesi hazırlığında sisteme enlem-boylam cinsinden değerler girilir. Alfa numerik tuşlarla bu çok kolaydır. Bir defa koordinatlar göstergede yazıldığında “kabul” düğmesine basarak 15 dakika beklememiz gerekecektir ki, jiroskoplar dönüş hızına erişsin ve platform dengelensin. Artık bilgisayar tam olarak nerede olduğunu bilmektedir. Uçuş planı da eklenince, nereye gideceğini de bilecektir. Belirli noktalara geldikçe INS uyarı yapar. Bilgisayar da işlemleri oto pilota iletir. Oto pilot da bu verilere göre gerekli yön değişikliklerini uygular.

Tüm yol boyu seyrüsefer aletlerini kullanarak hedefe yaklaştığımızı ama bulutlardan alanı göremediğimizi düşünelim. Bu durumda ILS (Instrument Landing System) Aletle Alçalma Sistemi devreye girer. İki vericiden oluşan bu sistemde vericilerden biri inilecek pistin sağında az içeriye, ikincisi pist sonundan az öteye konur. Biri süzülüş açısı diğeri de pist ortalayıcı olarak hizmet verir. Bu sinyaller, uçaktaki ILS aleti ile gözle izlenir. Bu sistemin gelişmişleri, uçağı otomatik olarak piste indirir.

Bundan seneler önce Charles Lindberg, bu araçların acaba kaçını kullanmıştı?

Kaynak: Bilim ve Teknik Ocak 1982 sayısı.

Güzel bir nostalji.

Hikaye gibi geldi okuyunca seneler sonra.

Bu bilgiler o zamana göre çok önemli bilgilerdi. Şimdi herkes her şeyi biliyor.

www.servetbasol.com