<<
>>

§ 5. Гироскопические компасы. Гироскопические курсы и пеленги


В соответствии с Международной Конвенцией по охране человеческой жизни на море все морские суда валовой вместимостью 500 per. т и более должны быть оборудованы гирокомпасом, определяющим направление ДП судна по отношению к географическому (истинному) меридиану.

Принцип действия гирокомпаса основан на свойствах гироскопа (рис. 14) сохранять направление в пространстве при отсутствии внешних сил и изменять это направление (прецессировать) под воздействием внешних сил. На самом деле, если имеется свободный гироскоп с тремя степенями свободы, ротор которого приведен в быстрое вращение, тогда при нажатии на одно из колец подвеса гироскопа с попыткой развернуть его, например, вокруг оси OY (рис. 15) главная ось гироскопа ОХ начнет разворачиваться вокруг оси OZ (вправо или влево в зависимости от направления вращения ротора). Если же нажать на вертикальное кольцо, пытаясь развернуть гироскоп вокруг оси OZ, тогда главная ось гироскопа ОХ начнет разворачиваться вокруг оси OY. Такое явление носит название прецессии.
Свободный гироскоп не может быть использован в качестве курсоуказателя, так как главная его ось, сохраняя неизменным свое направление в пространстве, совершает колебания относительно плоскости меридиана, которая, будучи связанной с вращающейся Землей, постоянно меняет свою ориентацию в пространстве. Для превращения свободного гироскопа в гирокомпас необходимо создать особое усилие, которое постоянно приводило бы главную ось гироскопа в истинный меридиан и удерживало бы ее в этом положении. По способу превращения гироскопа в гирокомпас различают маятни-
Рис 14 Гироскоп в кардановом подвесе:
I - ротор, 2 — внутреннее кольцо, 3 - вертикальное кольцо, 4 — основание

новые гирокомпасы и гирокомпасы с косвенной коррекцией или управляемые.
Для пояснения принципа работы маятникового гирокомпаса представим, что к камере ротора (рис. 16) жестко прикреплен груз М (маятник). Если теперь представить, что гироскоп с маятником (рис. 17) установлен на экваторе и в начальный момент (положение /) главная ось гироскопа XX горизонтальна и расположена в направлении EW, тогда маятник не создает момента относительно оси YY (перпендикулярной плоскости рисунка) вследствие горизонтальности главной оси XX. Через некоторый промежуток времени Земля за счет суточного вращения повернется на некоторый угол 0 и гироскоп переместится в положение //. При этом гироскоп в силу своего основного свойства будет сохранять направление в пространстве своей главной оси XX, которая получит определенный наклон относительно плоскости истинного горизонта EW. Такой наклон сразу же вызовет появление момента силы тяжести маятника М вокруг оси YY (перпендикулярной плоскости рисунка). Порожденный маятниковый момент вызовет соответствующее прецессионное движение главной оси XX гироскопа вокруг оси ZZ: согласно «правилу полюсов» полюс гироскопа пойдет к северной части меридиана и будет описывать эллипс незатухающих колебаний вокруг точки N (рис. 18). Таким образом, гироскоп, центр тяжести G которого понижен относительно точки подвеса О (см. рис. 16), принципиально превращается в гироскопический компас.
Однако такой прибор еще нельзя использовать в качестве курсоуказателя на судне: колебательные движения оси около направления на N (см. рис. 18) должны быть также погашены. Для этой цели у гирокомпаса с маятником применяется жидкостный успокоитель в виде пары сообщающихся сосудов с вазелиновым маслом, укрепленных в верхней части гирокамеры. Под влиянием избыточного момента, получаемого вводом избытка масла в один из сосудов, возникает добавочное прецессионное движение главной оси, всегда направленное к меридиану. Представителем гирокомпаса с маятниковым эффектом является широко распространенный на морском флоте гирокомпас типа «Курс».


Рис. 16. Превращение гироскопа в гиро- Рис. 17. Принцип действия маятнико-

X

компас

вого гирокомпаса





М
Особенностью управляемых гирокомпасов является возможность их использования в режиме гироазимута, т. е. в режиме корректируемого гироскопа направления: это качество особенно ценно при час- том маневрировании в течение не слишком продолжительных промежутков времени.
Принципиальной частью всякого гирокомпаса является его чувствительный элемент. По конструкции чувствительного элемента гирокомпасы бывают двухгироскопные и одногироскопные. На судах транспортного и промыслового флота наибольшее применение получили двухгироскопные гирокомпасы типа «Курс» (рис. 19). Последние годы на судах стали устанавливать также однороторные (двухрежимные) гирокомпасы с электромагнитным управлением типа «Вега» (рис. 20).
Включенный в соответствии с инструкцией гирокомпас приходит в меридиан обычно в пределах 6 ч. Однако большинство приборов имеет специальное приспособление для ускоренного приведения его в меридиан, когда указанное время сокращается практически втрое. Считается, что гирокомпас пришел в меридиан, если разность между значениями любых двух отсчетов, взятых через 30 мин, не превышает ±0,7°. Максимальное расхождение в отсчетах между основным прибором и репитерами гирокомпаса в рабочем состоянии не должно превышать ±0,5°.
При работе с гирокомпасом неизбежны погрешности в определении курса, которые делят на методические и инструментальные. Основными методическими погрешностями являются скоростная и инерционная. Скоростной погрешностью гирокомпаса является постоянное в данной широте азимутальное отклонение оси гирокомпаса от истинного меридиана, происходящее вследствие движения судна определенным курсом с неизменной скоростью. В большинстве конструкций гирокомпасов такая погрешность исключается автоматическими и полуавтоматическими корректорами. При ускорении движения судна возникают возмущающие моменты сил инерции, вследствие чего ось гирокомпаса выходит из своего положения равновесия и совершает прецессионное движение со скоростью, зависящей от величины момента силы инерции. После окончания маневра ось гирокомпаса совершает затухающие колебания и с течением времени устанавливается в новом положении равновесия. Образующаяся таким образом в результате маневра переменная погрешность называется инерционной погрешностью гирокомпаса. Такая погрешность достигает своей наибольшей величины примерно через 20—25 мин после окончания маневра. Поэтому показания гирокомпаса следует считать неуверенными в течение 40—50 мин после окончания маневра. В особо сложных условиях (высокие широты, большие ско
рости и др.) инерционная погрешность может сохраняться в течение 1,5 ч после маневрирования. В средних широтах и при «традиционных» скоростях судов транспортного флота такая погрешность обычно не превышает 2—3°. Инструментальные погрешности вызываются главным образом изменением режима работы гиромоторов вследствие колебаний частоты и напряжения питания, изменением напряженности судового магнитного поля в месте установки главного прибора гирокомпаса и др. Совокупность перечисленных выше погрешностей образует суммарную погрешность гирокомпаса. Общая

Рис. 19. Основной прибор гирокомпаса «Курс»:


1 — основание нактоуза; 2 — штуцера для крепления трубопровода охлаждающей воды; 3 — цилиндрическая часть нактоуза; 4 — съемная крышка; 5 — гибкие кабели питания; 6 — следящая сфера; 7 — пружинный подвес; 8 — змеевик охлаждения; 9 — колпак нактоуза; 10— стол гирокомпаса; II — отверстие с винтовой пробкой для залива и замера поддерживающей жидкости; 12 — коллектор с шестью кольцами; 13—азимутальный двигатель; 14 — уровень; 15 — верхнее застекленное окно колпака; 16 — корректор; 17 — двигатель дистанционной установки корректора; 18— сигнальное термореле; 19 — резиновые шланги системы охлаждения; 20 — гиросфера, 21 — балластный груз; 22—обмотка системы сигнализации положения гиросферы по высоте

поправка гирокомпаса определяется одним из принятых в навигации методов, а также с помощью радиотехнических средств. Величина и характер изменения общей поправки являются критерием точности его показаний.
Направления в море возможно определять не только относительно истинного меридиана, но также и относительно так называемого гироскопического меридиана, под которым понимают след от сечения поверхности Земли вертикальной плоскостью, проходящей через главную ось гирокомпаса.
Изобразим на плоскости истинного горизонта наблюдателя (рис. 21) два меридиана — истинный ONK и гироскопический ONrK, направление ДП судна ОК и направление ОМ с судна на некоторый ориентир М. Тогда на этом же рисунке угол ЫлОК — истинный курс судна, а угол N»OM — истинный пеленг ориентира М. По аналогии считают, что угол
NrKOK — компасный курс по гирокомпасу, или гирокомпасный курс (ГКК), а угол NrKOM —гиро- компасный пеленг ориентира М. Таким образом, гирокомпасным курсом (компасным курсом по гироскопическому компасу) судна называют угол при центре гироскопического компаса, отсчитываемый от


Рис. 21. Гироскопические румбы





северной части гирокомпасного меридиана до направления носовой части ДП судна по часовой стрелке от 0 до 360°. Точно так же гиро- компасным пеленгом (ГКП) ориентира называют угол при центре гирокомпаса, отсчитываемый от северной части гироскопического меридиана до направления на ориентир по часовой стрелке от 0 до 360°.
Такие гироскопические курсы и пеленги связаны с истинными следующими алгебраическими формулами:
ИК = ГКК + ДГК; ГКК = ИК — ДГК; ИП = ГКП + ДГК; ГКП = ИП - ДГК,
где — ДГК — поправка гирокомпаса, представляющая собой угол N„ONrH между плоскостями истинного и гирокомпасного меридианов. Такая поправка имеет знак плюс, когда jVrK отклонен от N„ к востоку (рис. 21, а), и знак минус, когда iVrK отклонен от N„ к западу (рис. 21, б).
<< | >>
Источник: Ермолаев Г.Г., Зотеев Е.С.. Основы морского судовождения. 1988

Еще по теме § 5. Гироскопические компасы. Гироскопические курсы и пеленги:

  1. § 6. Магнитный компас. Магнитные и компасные курсы и пеленги
  2. § 4. Системы деления горизонта. Истинные курсы и пеленги. Указатели направлений
  3. § 7. Перевод и исправление курсов и пеленгов
  4. Вексельные и валютные курсы
  5. Духовные училища и пастырские курсы
  6. Валютные курсы свободных и „блокиров анных" валют
  7. Валютные курсы в условиях бумажно-денежного обращения *
  8. Приложение 10. Учебные курсы подготовки в области анализа и оценки
  9. Когда Вы начали работать в Красноярском университете? Какие курсы читали? По какой тематике проводили социологические исследования?
  10. § 33. Визуальные наблюдения земных ориентиров
  11. ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
  12. § 31. Типы изолиний
  13. § 32. Ортодромическая поправка. Линии положения
  14. 4.3. Ориентирование во времени
  15. § 30. Общие положения
  16. ТЕМА 16 Китайско-конфуцианскиф мир (VII-ХШвв.)
  17. § 40. Радиомаяки и радиопеленгаторные станции
  18. CSSeTraIn.com
  19. § 43. Прокладка при плавании в особых условиях