A pörgettyű históriájához

Dr. Laczik Bálint
BME Gyártástudomány és -technológia Tanszék
fizika, mechanika, pörgettyű, giroszkóp, navigáció
szóelválasztás

A nagy Makkabeus név hallatán
egy másik, mint a játékcsiga, pörgött:
az öröm hajtotta ostor helyett!

Dante: Isteni színjáték. Par 18:40–43
Nádasdy Ádám fordítása

Az égig érő fa tetején, kakassarkon, kacsalábon forgó palota a magyar népmesék ősi sámánhitből átszármazott, más népek meséiben ismeretlen motívuma. A gyors, forgó mozgást a kettőzött mássalhangzókkal sugalló, ma is értett rokka, motolla, forgattyú szavaink mellől azonban teljességgel eltűnt a fergettyű kifejezés. Az elfelejtett magyar szavak gyűjteményének1 meghatározása szerint elsődleges jelentése: fából készült csigaforma, hegyes végű játékszer, amely megperdítve a földön sebesen mozog; a szó jobban értett mai alakjában pörgettyű. Jókai Mór grandiózus életművében két helyen is előfordul az így nevezett, fergetegesen forgó készség. A nagy mesélő „Bálványos vár” című regényében élvezetes részletességgel írja le a bizarr szerkezet taposó malmában sanyargatott emberek működtette, legyőzhetetlen, forgó erődítményt, a Fergettyűvárat. Jókai vélhetőleg erdélyi utazásai során ismerte meg a vár legendáját. Néhány évtizeddel később Orbán BalázsA Székelyföld leírása” című könyvében2 az egykor talán valóban létezett, éppenséggel akár forogni is képes fatorony emlékét a környékbeli szájhagyományra hivatkozva örökítette meg. Jókai „Fráter György” című regényében sajátosan groteszk formában, a bizonytalan helyzetek döntést segítő eszközeként jelenik meg a fergettyű. A Budát 1541-ben sikertelenül ostromló Roggendorf tábornok málhájában egy igen különleges tárgyat zsákmányolnak a győztesek:

A német fővezér sátorában a többi hadizsákmány között megtalálták azt a szerencsekereket is, melyet az akkori hadvezérek használtak a hadviselésük alkalmával. Ez ugyanis egy forgatható kerék volt, melynek talpaira és küllőire különféle signumok, mondások és számok valának feljegyezve. A fergettyű által megindított kerék megállapodása s annak az egy helyben álló figurák és mondások konstellációja szerint azután világosan ki lehetett találni a hadvezéreknek, hogy mi módon intézzék az ütközet rendjét. Ami igen szép tudomány volt. Az elfogott németek bizonysága szerint kitudódott, hogy a bécsi csillagvizsgálók bölcs praktikája ezen szerencsekerék segítségével kifundálta, miszerint Roggendorfnak a »rozsomák« havában és a »Mars« órájában kell ostromot intézni Buda vára ellen, s akkor minden bizonnyal győzedelmeskedni fog. – De bizonyára az egyszer nagyon csalatkoztak a csillagvizsgálók. János király aztán hazaküldé Bécsbe Ferdinánd királyhoz azt az elzsákmányolt horoszkópot, azzal az izenettel, hogy csak használja azt a király bölcsen ezután is, s annak a megkérdezésével csinálják jövőben is a hadvezérei a csataterveiket.

  • 1 Régi magyar szavak magyarázó adatbázisa, Tinta Könyvkiadó, 2012.
  • 2 Háromszék, XXVII. A két Borosnyó és Egerpatak környéke (Pest, 1868).

Az ék, a csavar, a kötélcsiga, a fogaskerék a műszaki civilizáció első, meghatározó fontosságú eszközei. Alakjuk egyszerű, működési elvük könnyen érthető. Jókainál a fergettyű csupán az eszköz forgására utal, a leírt tárgyak pörgettyűs viselkedéséről nincs szó. Egy tömeg forgása során fellépő sajátosan paradox, éppenséggel a józan szemléletnek ellentmondó jelenségek szerteágazó mechanikai problémákhoz vezetnek. A magyar nyelvterületen általánosan használt nevén ismert kollerjárat (görgős malom, 1.a ábra) őrlő berendezés jellegzetes alakja sok évszázada ismert. A működési elv lényegének meg nem értését mi sem bizonyítja jobban, mint a helyenként látható, elvileg hibás konstrukciók. A keringő tárcsák súlyánál nagyobb nyomóerő csupán a tárcsák tengelyének és a függőleges hajtótengely csuklós kapcsolata esetén érvényesül, az 1.b ábra szerinti elrendezésnél a tárcsák merev tengelyét fölösleges hajlító nyomaték terheli. Az 1.c ábra szerinti elrendezésben pedig csupán az állandó helyzetben a tengelyük körül forgó, keringő mozgást nem végző tárcsák súlya használható fel az őrlésnél. Az 1.a ábra szerinti szerkezetben a keringő tárcsák a függőleges tengely forgásának mindkét iránya mellett a saját súlyuknál nagyobb erővel nyomják a vízszintes támasztó síkot.

1. ábra. Koller-járat (görgős malom) a) helyes és b), c) helytelen kivitelei

Az ausztrál bennszülöttek fegyverként használt bumerángján kívül a pörgettyű hatásmechanizmusát csupán a nyíl, majd később a tűzfegyver3 lövedékek forgásstabilizálására hasznosították. A pörgettyű jellegzetes precessziós és nutációs mozgásai, a forgással stabilizált, az eszköz nyugvó helyzetében instabil helyzetek a gyermekjátékokban valósultak meg. Az ősi civilizációk csontból, fából faragott eszközeitől a csúcstechnológiával készült, a gravitációt legyőzni látszó levitronokig a valódi, forgással stabilizált játékok megannyi változata ismeretes. A legkorábbi, Babilonból származó leletek cca. 5000 évesek. Az ókori egyiptomi és a görög gyerekek ugyancsak több ezer éves játékszerei mellett a British Museum a távol-keleti és óceániai pörgettyűk sok példányát őrzik. A játékpörgettyűk szinte minden változata forgástest, azonban a legnagyobb zsidó ünnep, a Hanuka máig kedvelt szórakozása a – dobókockát helyettesítő – négyoldalú pörgettyűvel játszott trenderli. A nálunk is jól ismert jojó, diaboló, frizbi, peonza mellett komoly, klasszikus olimpiai sporteszköz a diszkosz. A cirkuszi akrobata és zsonglőr mutatványok többségénél, valamint az egy vagy két keréken közlekedő járművek működésében ugyancsak felfedezhetők a pörgettyű fizikai hatásjellemzői.

Az idősebb Pieter Bruegel (1525–1569) festményein a korabeli szokásokat, viseleteket, használati eszközöket is megcsodálhatjuk. Az interneten könnyen megtalálható és remekül nagyítható műveken jól kivehetők az érdekes, apró részletek. Több képen különféle, a XVI. században nyilván jól ismert pörgettyűk fedezhetők fel. A Gyermekjátékok című festményen4 a forgással stabilizált tárgyak több fajtája szerepel (2. ábra). Az alsó részen a képalakok pálcával karikákat mozgatnak, tőlük balra pedig éppenséggel egy hatalmas pörgettyűvel szórakoznak. A középső épület oszlopnyílásában a játékát ostorral hajtó, szerzetesforma alak, valamint a szomszédos boltív alatt a társak által ügyesen csúcsára állított csiga látható.

  • 3 Európában a lőport a XIV. századtól kezdve alkalmazták. A lövedéket forgásba hozó, huzagolt fegyvercsövek első, ismert példányai a XVI. században készültek.
  • 4 A címmel ellentétben a képen éppenséggel egyetlen gyermek alak sem fedezhető fel.
2. ábra. Gyermekjátékok
2.a ábra. Ostorral hajtott és csúcsán pörgő csiga
2.b ábra. Hatalmas pörgettyű és pálcával terelt karikák
2.c ábra. Trenderlit tartó nő

A flamand mester nyomasztó hangulatú, allegorikus festménye a Farsang és Böjt harca. A lakomázók, szerencsejátékosok, zenészek, nyomorék koldusok, disputáló tudósok, vezeklő ájtatosok és megannyi más, furcsa alak gomolygó sokaságában, a középső kút fölött feltűnnek a pörgetett csigákkal szórakozó emberek (3. ábra).

3. ábra. Farsang és Böjt harca
3.a ábra. Ostorral hajtott és csúcsán pörgő csiga

Bruegel téli képeinek állandó eleme a befagyott tó; szinte valamennyi jégtükrön pörgettyűző figurákat fedezhetünk fel (pl. 4. ábra).

4. ábra. Téli tájkép (részlet)

Jean-Baptiste Chardin (1699–1779) megannyi, önfeledten szórakozó, kártyavárakat építő, szappanbuborékot fúvó gyermeket ábrázoló zsánerképe között különösen hangulatos a pörgettyűvel játszó fiú portréja. Az akár a kísérletes oktatás emblémájaként is használható festményen a jól fésült, parókás ifjú – talán éppen nehezen érthető, unalmas tankönyvét, papírját, kalamárisát félretolva – elmélyülten gyönyörködik a tanulóasztalon látható igazi fizikában, a hajbókoló pörgettyű táncában, lásd 5. ábra.

5. ábra. Pörgettyűvel játszó fiú

A klasszikus fizika meghatározó alapvetései a newtoni axiómák. Az eredeti, latin nyelvű5 kiadás, majd a szerző halála után egy évvel megjelent angol fordítás6 mellett magyar nyelven7 is olvasható az I. axióma. A napjainkra kanonizálódott törvény szövegének teljes (különösen a pörgettyűre utaló) szövege azonban meglehetősen furcsa, teljes alakjában aligha vált volna világképünk sziklaszilárdságú sarokigazságává:

Minden test megmarad nyugalmi állapotában vagy egyenletes és egyenes vonalú mozgásában, hacsak külső erő nem kényszeríti ennek az állapotnak az elhagyására. A lövedék mindaddig folytatja mozgását, míg a levegő ellenállása nem lassítja, és a gravitációs erő nem vonzza lefelé. A pörgettyű, amelynek részeit a kohézió állandóan igyekszik eltéríteni az egyenes vonalú mozgástól, mindaddig forog, míg a levegő nem lassítja le mozgását. (Kiemelés tőlem, L.B.) A bolygók és az üstökösök a közegellenállástól mentes térben sokkal hosszabb ideig tartják meg haladó és körpályán végbemenő mozgásukat.

A művelt úriemberek „Gentleman’s Magazine” című lapja8 1731-től 1907-ig, havonta jelent meg. Az 1754. októberi szám névtelen szerzője egy nagyszerű eszközt mutatott be (6. ábra). A feltaláló, John Serson, „…on ingenious mechanik, but an illiterate man”, azaz kiváló mechanikus, ám – durvább kifejezéssel bizony – írástudatlan személy volt. „Whirling speculum” (forgó tükör) készüléke azonban a tengeri navigáció egy fontos gyakorlati problémáját oldotta meg.

6. ábra. Serson „Whirling speculum” készüléke

Évszázadokon át a kapitány a hajó helyzetének szélességi koordinátáját a delelő Nap és a látóhatár közötti szög alapján határozta meg. Felhős időben a Nap, vagy a horizont (esetleg mindkét objektum) – azonban gyakran nem látható. Serson mozgásba hozott – mai szóhasználattal súlyos – pörgettyűjének9 felső, sík tükörfelülete jó közelítéssel jelenítette meg a látóhatár vonalát.

Az 5. ábrán a forgó tárcsa fölé állított, stilizált A alakú indító készülék r jelű függőleges tengelyét az f orsóra feltekert g szalag lerántása hozta gyors forgásba. A tengely alsó vége a pörgettyű homlokfelületére támaszkodva gyorsította fel a tárcsát. A pörgettyűtest tengelye egy gömbsüveg alakú csészében támaszkodott. A gyorsító szerkezetet eltávolítva a felpörgetett tárcsa vízszintes tükörfelülete a horizontsík egy kicsiny elemét állította elő. A navigáció alapeszközeként századokon át használt szextáns alkalmasan elforgatott tükrei a Nap és a horizont képét fedésbe hozzák, a hajó szélességi helyzetét a tükörsíkok közötti szög határozza meg. A hiányzó horizont esetén a szextáns tükrei a Nap valóságos, és a pörgettyű vízszintes tükörfelületén látszó képét állította fedésbe. A műhorizont használatánál a Nap magasságát a szextáns tükörsíkjai közötti szögfelező jelölte ki.

George Graham (1673–1751) órásmester és csillagászati műszerkészítő tökéletesítette Serson kezdetleges eszközét. Az eredeti szerkezet 1,5–2 percig volt használható, a javított változatnál a súrlódás okozta energiaveszteséget kézi pumpa sűrített levegő fúvatásával pótolták. Az admiralitás tengeren végzett vizsgálatai szerint a pörgettyűs tükrök alkalmazásakor a szélességi helyzet meghatározás hibája 3–4 szögpercre adódott. Nagy kár, hogy a derék feltaláló éppenséggel hajószerencsétlenségben, a Victory csatahajó elsüllyedtével, 1744. október 4-én veszítette életét. (Őfelsége flottájának máig az egyik leghíresebb katasztrófáját egyébként nem navigációs, hanem a hajó konstrukciós hibái okozták.)

A pörgettyűs eszközök jellegzetes szerkezeti eleme az ún. kardánkeret. A forgó tárcsa tengelyének három szabadságfokú, szabad mozgását biztosító szerkezetet – megannyi más klasszikus találmányhoz hasonlóan – azonban nem a mechanizmust nevesítő tudós, Girolamo Cardano (1501–1576) fedezte fel. A középkor műszaki ismereteit csodálatos rajzokkal megörökítő, egy ideig Magyarországon is tevékenykedett építész, Villard de Honnecourt (cca. 1200–1270) vázlatkönyve szerint Cardano leírása előtt már századokkal korábban ismert volt a csuklós gyűrűkből álló rendszer (7. ábra).

7. ábra. A kardánkeret Villard de Honnecourt rajzán

A kardánkeret a középkortól kezdve a hajók mágneses iránytűinek, majd később a hosszúsági navigáció alapeszközéül szolgáló kronométereinek vízszintes helyzetét egyszerűen és megbízható módon biztosította. (A kardánkeret és a metsző tengelyek közötti forgó mozgás átvitelére használt kardánkereszt10 mechanizmusok alaki rokonságát a 8. ábrasor illusztrálja.)

  • 10 A kardáncsukló neve angol nyelvterületen – a feltalálás dicsőségét meglehetős nemzeti önkénnyel kisajátítva – Hooke joint
8. ábra. Kardánkeretes pörgettyű és kardánkereszt mechanizmusok azonos szöghelyzetekben ábrázolva

A XVIII. század az elméleti mechanika hatalmas fejlődését hozta. A korszak szellemi gigászainak zseniális elméletei és használható matematikai apparátusai azonban meglehetősen kevés közvetlen, gyakorlati hatást fejtettek ki11. A Newton törvényeiből levezetett alapfogalmak, pl. az impulzus, a perdület, a tehetetlenségi jellemzők túlnyomórészt Leonhard Euler (1707–1783) grandiózus munkásságának köszönhetők. A pörgettyű mozgását leíró Euler-egyenletek 1755-re nyerték el ma is használt alakjukat. Az egyenletek speciális kezdeti feltételekhez tartozó megoldásai a pörgettyű sajátos viselkedéseit, például a precessziós és nutációs mozgásokat szabatosan írták le. A bonyolult matematikai műveletek nyomán adódó függvényekhez azonban nem sikerült a mozgások valódi, érzékletes jellemzőit jól illusztráló eszközöket találni. A Föld precessziójának szemléltetésére Johann Gottlieb Friedrich Bohnenberger (1765–1831) egy kardánkeretbe foglalt, forgó gömböt használt (9. ábra). A mai terminológia szerint erőmentes pörgettyű tengelyének stabil helyzetét ismertető publikációk azonban a gyakorlati alkalmazás szempontjából visszhangtalanok maradtak. A pörgettyű olyan forgó test, amelynek egy pontja a mozgás során helyben marad. Külső hatásra a forgó test perdület vektorának hossza nem, a vektor iránya azonban megváltozhat. A súlypontján kívül függesztett, súlyos pörgettyű precessziós mozgásának bemutatása egyike a közismert, igen látványos kísérleteknek.

  • 11 Az élenjáró elméleti tudomány eredményei és a kortárs alkalmazások közötti szakadékot jól jellemzi Eulernek az optimális fogaskerék profilról 1744-ban írott tanulmánya. A körevolvens hibátlanul levezetett elméletéből egy évszázadon át a gépészmérnöki szakma semmit sem ismert. A modern fogaskerék elmélet kidolgozását a XIX. század derekán Robert Willis kezdte el. Euler művét Karl Kutzbach 1939-ben tette közismertté.
9. ábra. Bohnenberger giroszkópja (Tübingeni Állami Múzeum)
10. ábra. Dr. Ludvig Győző (1924–1992) dinamika előadása a Budapesti Műszaki Egyetemen, 1983. május 12-én

Jean Bernard Leon Foucault (1819–1868) látványos, a nagyközönség számára is értelmezhető ingakísérlete (1851), majd a Bohnenberger-féle giroszkóp továbbfejlesztése (1852) hatalmas áttörést jelentett a dinamikában. A Föld forgásának szemléletes demonstrálása a párizsi Pantheonban felfüggesztett 67 méter hosszú inga segítségével igen népszerű volt, a giroszkópos kísérletek lényegesen kisebb érdeklődését keltettek. A forgó tömeg hatásmechanizmusainak megismerése, a földrajzi navigációs, valamint a mozgó testek stabilizálására szolgáló eszközök fejlődése azonban éppenséggel a pörgettyű elméletének igen mélyreható vizsgálata nyomán indult meg.

A 7. ábra szerinti kardánkeretben a saját tengelye körül gyors forgásba hozott pörgettyű három független tengely körül, vagyis az egymásba ágyazott kardánkereteket összekapcsoló tengelyek körül fordulhat el. Az így kialakított mechanizmusban a pörgettyű tengelyének egy pontja fix helyzetű, a forgórész pedig három szabadságfokú forgó mozgást végezhet. A kardánszerkezet egy vagy két szabadsági fokát megszüntetve (a megfelelő gyűrűket rögzítve) a forgórész tengelye jellegzetes földrajzi irányokba áll be.

A legegyszerűbb iránykitűző – és egyben szemléletes fizikai demonstrációs – eszközök a deklinációs és az inklinációs iránykitűző pörgettyűk (11. ábra).

11. ábra. Deklinációs és inklinációs irányjelző pörgettyűk

(Magyar nyelvterületen elterjedten, ám eléggé pontatlanul pörgettyűs iránytűként ismertek.) A deklinációs iránykitűző forgó részét hordozó kardángyűrű a függőleges tengely körül fordulhat el, a tárcsa tengelye a vízszintes síkban van. A felgyorsított és magára hagyott pörgettyű tengelye beáll a Föld forgástengelyének irányába, azaz kijelöli az aktuális földrajzi ponthoz tartozó észak irányt.

Az inklinációs pörgettyűszerkezetben a forgórészt hordozó kardángyűrű tengelye vízszintesen, a kelet-nyugati irányban áll. A tárcsa felgyorsítása után a szabadon mozgó kardángyűrű mindaddig elfordul, amíg a forgórész tengelye a Föld forgástengelyével párhuzamos állásba nem kerül. Az északi irány és a pörgettyűtengely által bezárt szög a megfigyelési hely földrajzi szélességének értékét adja.

Az egy forgórészes eszközök a Földhöz képest nyugalmi helyzetben elvileg pontosan működnek. Hajón, repülőgépen a jármű Földhöz viszonyított mozgásának hatását különleges, több pörgettyűből álló rendszerek kompenzálják.

A XIX. századi fizikai kutatások más területein, a termodinamikában és az elektromosságban a jelenségek csak bonyolult kísérleti eszközökkel voltak előállíthatók, ám a pörgettyűs effektusokat nagyon egyszerű, a köznapi gyakorlatban is használatos tárgyakkal lehetett bemutatni12. A komoly szakmai publikációk mellett a tudományos ismeretterjesztés művelői színvonalas cikkek, könyvek, demonstrációs előadások sokaságában ismertették a forgó tömegekkel kapcsolatos bizarr jelenségeket. A pörgettyű a hajdani karikatúrákon is felbukkant. A nemzetközi politikai viszályainak groteszk példázata a pipás, kalapos holland pörgettyűfigurát ostorral hajtó Charlotte walesi hercegnő13, lásd 12. ábra.

  • 12 Öveges professzor fizikát népszerűsítő munkásságának egyik titka éppenséggel roppant egyszerű kísérleteiben rejlett.
  • 13 Stephens, Frederic George; George, Mary Dorothy, Catalogue of Political and Personal Satires in the Department of Prints and Drawings in the British Museum, 11 vols, London, BMP, 1870
12. ábra. A pörgettyű, mint politikai élc

A XIX–XX. század fordulóján nyakra-főre születtek a legkülönfélébb pörgettyűs eszközök. Éppenséggel a divatba jött mechanikai lényeggel tréfálkozik egy német vicclap14 rajzsorozata, lásd 13. ábrasorozat. A leittasodott, tántorgó úriember büszke, stabil helyzetben folytathatja útját a nagy hirtelen beszerzett pörgettyűs egyensúlyozó kalap segítségével. A boltból távozó atyafi nyakában fityegő kulccsal felhúzott rugómotor a fejfedőbe rejtett tárcsát forgatva bízvást az ingadozó emberiség jótékony segítsége lehetett volna; ám a frappáns találmány ötletét a német szabadalmi hivatal elutasította.

  • 14 Lustige Blätter, 1909. évf. 34. 9. p.
13. ábra. A pörgettyűs kalap

A járművek stabilizálásra szerkesztett pörgettyűs szerkezetek valamelyest több dicsőséget hoztak feltalálóiknak. A francia Louis Brenan és az orosz Peter Schilowsky ötleteiket szabadalmaztatták, polgári és katonai szakértők előtt számos, sikeres bemutatót tartottak. Furcsa járműveik gyorsabbak és fordulékonyabbak voltak négykerekű kortársaiknál, az egyetlen sínből álló pálya építése és fenntartása is nyilván kevesebb költséget igényelt, mint a szokványos vágányoké. A különleges masinák azonban nem győzték meg a stabilizáló pörgettyűk esetleges hibája miatt aggodalmaskodókat, az egy nyomon közlekedő autók és vonatok forgalomba sohasem kerültek (14–16. ábrák).

14. ábra. Schilowsky pörgettyűvel stabilizált járműve (1914)
15. ábra. Brenan drótkötélen mozgó, pörgettyűvel stabilizált jármű modellje (1905)
16. ábra. Brenan pörgettyűvel stabilizált egysínű vasútjának bemutatója (1910)

A pörgettyű mindmáig az egyik15 legfontosabb alkalmazási területe a navigációs technika.

A XIX. század második felétől az imperialista nagyhatalmak egyre nagyobb hadihajókkal készültek a majdani tengeri csatákra. Az egyre vastagabb páncélzatok irdatlan mennyiségű vasanyaga miatt a klasszikus iránytűk alig, sőt legtöbbnyire egyáltalán nem működtek. A víz alá merült tengeralattjárón pedig teljességgel használhatatlanná vált a zárt acél test belsejében lévő mágneses kompasz. A pörgettyűs irányjelzők a legmodernebb navigációs rendszerekben is helyet kaptak. Az 1850-es évektől16 a torpedók, rakéták és önirányított lövedékek célba juttatását a robbanó szerkezetek belsejében lévő pörgettyűk segítették. A tengeri hadviselés különösen fontos, pusztító eszköz volt a torpedó. A Rijekában 1854 óta egy évszázadon át működött torpedógyárban készült szerkezetek sokaságát mutatja be az üzem helyén látogatható múzeum. A robbanó szerkezetek belsejébe épített, a torpedó iránytartását segítő pörgettyűk a kiállítás különleges érdekességű darabjai.

  • 15 A másik, ehelyütt nem tárgyalt fontos terület a lövedékek és rakéták forgással megvalósuló stabilizációja.
  • 16 A torpedógyár kiállításának honlapja: http://www.muzej-rijeka.hr/torpedo/en/index.html

A navigációs műszerek fejlesztésének egyik legnagyobb személyisége Hermann Anschütz-Kämpfe (1872–1931) volt. A kezdetben orvosi, majd ezt félbehagyva művészettörténeti tanulmányokat folytató, az utóbbi tárgykörben doktori fokozatot is szerzett, sokoldalúan tehetséges ifjú érdeklődését különösen felkeltette a XIX–XX. századforduló nagy kihívása, az Északi-sark meghódítása. Anschütz-Kämpfe a befagyott tenger jege alatt hajózva remélte célja elérését.

A tenger alatti navigáció problémája vezetett a pörgettyűs hajókompasz megbízhatóan működő szerkezetének megvalósításhoz. Az első műszerben egyetlen17 pörgettyű, az első szabadalmi bejelentést gyorsan követő, tökéletesített változatokban már több forgórész is működött. A nagy német kikötővárosban, Kielben 1905-ben alapított, és mindmáig navigációs műszereket gyártó vállalatának – az Anschütz & Co. GmbH – termékei gyorsan megjelentek a kereskedelmi (17. ábra), hadi és az akkoriban virágkorukat élő léghajók fedélzetén.

  • 17 A függőleges beépítésű motor alatt és fölött a közös tengelyen lévő tárcsák egyetlen forgórészt alkotnak.
17. ábra. Anschütz-Kämpfe egyik korai szabadalmának rajza
18. ábra. Pörgettyűs Anschütz-Kämpfe műszerek (bal oldalon és középen), egy régi hajó parancsnoki hídján

A neten könnyen elérhető a cég honlapja18. A hajók legmodernebb műholdas és radaros navigációs, valamint automatikus irányító eszközeiben is megtalálható Anschütz-Kämpfe legsikeresebb találmánya, a kétpörgettyűs szférikus irányadó (19. ábra).

19. ábra. Kétpörgettyűs gömbi irányadó a cég egyik modern termékében

Anschütz-Kämpfe és Albert Einstein kapcsolata a legnagyobb fizikus svájci szabadalmi hivatali korszakában kezdődött.

Edison mellett a második, legeredményesebb amerikai feltaláló, Elmer Ambrose Sperry (1860–1930) számos szabadalom kidolgozása és jól jövedelmező gyártása mellett, 1910-ben alapította a mindmáig szárazföldi, vízi és légi navigációs eszközökkel foglalkozó vállalatát19 (20. ábra).

20. ábra. Sperry cégének illusztrációja a giro-kompasz működéséhez

Anschütz-Kämpfe egyik pörgettyűs iránytű találmányi bejelentését Einstein 1914-ben vizsgálta. Sperry megtámadta német kollégája és riválisa elsőbbségét, a szabadalmi per az európai feltaláló győzelmével zárult le. Anschütz-Kämpfe és Albert Einstein igen szívélyes kapcsolata ezzel kezdődött, és élethossziglan folytatódott (21. ábra). A műszerek fejlesztésében később Einstein komoly segítséget nyújtott barátjának.

21. ábra. Albert Einstein és Hermann Anschütz-Kämpfe jókedvűen indulnak az ebédért

Sperry cége az első világháborútól kezdődően az USA hadiiparának egyik kiemelten fontos vállalata lett. Különösen nagy fejlesztések történtek a második világháború alatt. A haditechnikában alkalmazott, legkülönfélébb műszerek sokaságát dolgozták ki, és tömegesen gyártották. A jól ismert, híres-hírhedt B–17 repülő erődök és a B–24 Liberátor bombázók fedélzeti műszerei mellett különösen érdekesek voltak a modern számítástechnika közvetlen előzményének számító célberendezések, a légvédelmi ágyúk irányzását szolgáló elektromechanikus analóg lőelemképzők. A pörgettyû indításának egy ötletes módját szemlélteti a 22. ábra. A tárcsa hornyába felcsévélt acélhuzal végét az indítóállványhoz rögzítve, a kilőtt rakéta „berántással” gyorsította fel a műszer forgórészét.

22. ábra. 9M14 Maljotka távirányítású páncéltörő rakéta pörgettyűje az 1980-as évekből

Verne kevéssé ismert és népszerű, „Világfelfordulás” című regényében a Hold-utazással csődöt vallott tüzérek egy új, még különösebb kísérletre készülnek. Klubjuk hagyományainak megfelelően, egy hatalmas ágyú lövésének reakció hatásával remélik a Föld ferde20 forgástengelyét bolygónk keringési síkjához merőlegesre állítani. Az új helyzetben komoly éghajlati változások jönnének létre, például megszűnne az évszakok váltakozása, továbbá a sarkok felmelegedésével és a sarki jegek olvadásával (legalábbis a Gun Klub vezetőinek reménye szerint) hatalmas ásványlelőhelyek válnának kitermelhetővé. (A kísérlet mindenki szerencséjére kudarcot vall.)

  • 20 az ekliptikával 67,5 fokos szöget bezáró

A jelen összeállítás záró gondolataként álljon itt a szerző egy, a pörgettyűmozgással kapcsolatos, gyermekkora óta megválaszolatlan kérdése:

Elvileg lehetséges-e egyetlen lövés reakció hatásával glóbuszunk tengelyének a keringés síkjára merőlegessé állítása?

Irodalom:

  1. Kós K.: Ősi váz és utópisztikus tartalom a magyar népmesében. http://www.muvelodes.ro/index.php/Cikk?id=1285
  2. J. Broelmann: Intuition und Wissenschaft in der Kreiseltechnik 1750 bis 1930. Deutsches Museum, 2002.
  3. J. Perry: A pörgettyű. (Fordította Beke Manó) Fővárosi Könyv-és Lapkiadó Rt., Budapest, 1919.
  4. Bárány N. – Mitnyán L.: Optimechanikai műszerek. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961.
  5. F. Schmelz – v. Seherr-Thoss – E. Aucktor: Universal Joints and Driveshafts. Springer-Verlag, 1991.
  6. K. Magnus: Kreisel, Theorie und Anwendungen. Springer-Verlag, 1971.
  7. Muttnyánszky Á.: Kinematika és kinetika. Tankönyvkiadó, Budapest. 1965.
Forrás
  • Elektronikus kézirat.
  • Fizikai Szemle 2016/4, 5. 123–127. p. 161–164. p.