Навигация и технические средства навигации

сквозном  отверстии поплавка. В нижней части  отверстие имеет расширение для того, чтобы картушка могла наклоняться при качке судна. Диск изготовляют из тонкой, листовой слюды и наклеивают на него бумажную градуированную шкалу.

Котелок (рис. 25) представляет собой латунный цилиндрический резервуар, разделенный внутри горизонтальной переборкой на две камеры и заполненный компасной Жидкостью. В верхней основной камере / -установлена конусовидная латунная колонка 2 с компасной шпилькой 3, на которую надевается топкой картушка. На верхний конец шпильки напаивают кусочек очень прочного металла — ирридия или стеллита. Внутри верхней камеры установлены носовая и кормовая курсовая нити 4 из вычерненной латунной проволоки. При установке котелка на судне они должны располагаться в диаметральной плоскости судна. Носовая курсовая нить является индексом для отсчета курса судна. Нижняя, или дополнительная, камера 5 служит для компенсации объема компасной жидкости при изменении температуры. Верхняя камера соединена с нижней отверстием, через которое перетекает компасная жидкость при ее сжатии или расширении.

 Дном нижней камеры является гибкая диафрагма 6 из гофрированной латуни.

Изменение объема  в  основной  камере  компенсируется изменением объема с помощью    диафрагмы в дополнительной  камере.    В среднюю    часть   диафрагмы, вставлено стекло 6 толщиной 5 мм.

Находящаяся в донной части котелка электрическая лампочка 8 освещает.в темное время суток через это стекло картушку компаса. Котелок закрыт толстым зеркальным стеклом 9 диаметром 177 мм и толщиной 5,5 мм, установленным на резиновой прокладке. Стекло крепится латунным азимутальным кольцом 10, на ' котором нанесена шкала (от 0 до 360°) для определения при помощи, пеленгатора курсовых углов. Нулевое деление шкалы азимутального круга обращено к корме и сдвинуто относительно диаметральной плоскости судна на угол 30° по часовой стрелке. Это связано с тем, что индекс пеленгатора также сдвинут на 30° из-за предметной и глазной мишеней, закрывающих деления азимутальной шкалы. Котелок помещен в кардановое кольцо дли сохранения горизонтального положения во время качки. Снизу к корпусу котелка крепится

латунная чашка со свинцовым грузом — поддоном . Груз служит для понижения центра тяжести  котелка латунная чашка со свинцовым  грузом- поддоном. Груз служит для понижения  центра тяжести котелка и уменьшения его колебаний во время качки судна.

Компасную жидкость доливают в котелок через специальное отверстие в его боковой стенке. Для хранения и транспортировки котелка в комплекте компаса имеется специальный ящик.

Нактоуз (см.. рис. 23) предназначен для установки котелка компаса и девиационного прибора. Изготовляется из сплава кремния с алюминием (силумина). Состоит нактоуз из корпуса, нижнего и верхнего оснований, амортизирующего подвеса, девиационного прибора и защитного колпака. Корпусом является полый цилиндр, опирающийся на фланцевидное основание с отверстиями для крепления нактоуза к палубе судна, У верхнего основания, которое может поворачиваться (для этого надо .отдать гайки болтов, которыми оно крепится к корпусу), имеется цилиндрическая шейка, внутри которой находится амортизирующий подвес (для уменьшения действия вибрации на котелок компаса), состоящий из массивного металлического кольца и двух гнезд для осей карданова кольца котелка. Верхнее основание может поворачиваться на 12° в ту и другую сторону, для чего надо отдать четыре болта; крепящие основание к корпусу, и повернуть его.

Девиационный  прибор помещается внутри корпуса нактоуза. Основная часть прибора —вертикальная латунная .труба с двумя ' вертикальными пазами, один из которых расположен в продольной, а 
другой.— в поперечной плоскости компаса. В эти пазы устанавливаются две каретки с магнитами-уничтожителями. В одной каретке размещаются продольные, а в другой поперечные магниты. Подбирая соответствующие по размеру магниты и перемещая каретки вверх  вниз по трубе, добиваются, чтобы их воздействие на стрелки компаса было равно и противоположны воздействию судового железа Таким обра- 
зом производится уничтожение девиации. Внутри де- 
внационной трубы на тросике подвешивают креповой 
магнит, предназначенный для уничтожения креновой 
девиации. .

Защитный колпак I служит для предохранения от механических повреждений котелка компаса, установленного в нактоузе. В колпаке имеется два окна, через которые можно производить отсчет курса, не снимая колпака с нактоуза.

Пеленгатор (рис. 26) служит для определения пеленгов и курсовых углов. Основанием 1 пеленгатора служит латунное кольцо с заплечиками для удержания его на азимутальном кольце компаса. На основании прикреплены глазная мишень 5 с узкой прорезью и светофильтрами 4 (для прямого пеленгования Солнца) и предметная мишень 2 с нитью. В нижней части глазной мишени имеется трехгранная призма, позволяющая снимать отсчеты пеленгов. В центре основания пеленгатора расположена съемная чаша 3 для установки дефлектора — прибора, служащего для измерения магнитных сил, действующих на магнитную систему компаса (при уничтожении девиации).

 

9.   Гирокомпас. Принцип действия.

Статистические  погрешности. Содержание спирта ректификата в поддерживающей жидкости.

Гирокомпас является навигационным гироскопическим прибором, служащим для указания направлений в море. Основным элементом всех навигационных гироскопических приборов, применяемых для указания  направлений в море, является  гироскоп.

Гироскопом называется тело, вращающееся с большой скоростью вокруг своей оси симметрии и подвешенное так, что ось, вокруг которой происходит вращение, может изменять свое положение в пространстве.

Гироскоп представляет собой массивный диск, который приводится во вращение электрическим путем, являясь ротором электродвигателя. Гироскоп (см.рис 1.),

 

             

                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис. 1                                                                 рис.2    

 

 

 подвешенный в кардановых  кольцах, может поворачиваться вокруг трех взаимно перпендикулярных и пересекающихся в одной точке осей: х — оси вращения самого гироскопа, или главной оси, у — оси вращения внутреннего кольца, г — оси вращения наружного кольца подвеса. Углы поворота гироскопа вокруг осей вращения будут координатами, определяющими положение гироскопа в пространстве. При всех возможных поворотах гироскопа около указанных осей неподвижной остается только одна его точка О, в которой эти оси пересекаются. Эту точку называют точкой подвеса гироскопа.

Гироскоп, у которого возможны вращения вокруг трех указанных  осей, называется гироскопом с тремя степенями свободы. Гироскоп, обладающий тремя степенями свободы, у которого центр тяжести совпадает с точкой подвеса, и не подверженный действию моментов внешних сил, называют свободным гироскопом.

На гироскоп, вращающийся  с большой скоростью вокруг главной  оси х, существенно не повлияет поворот основания карданового подвеса. Следовательно, направление, которое было придано главной оси гироскопа при его запуске, останется постоянным в пространстве. Это первое и основное свойство гироскопа иногда называют «устойчивостью» главной оси свободного гироскопа.

Теперь приложим к  свободному гироскопу постоянную силу Р, которая будет стремиться повернуть его вокруг горизонтальной, оси уу (рис. 2). Однако гироскоп не будет поворачиваться вокруг оси уу, а начнет поворачиваться вокруг оси гг в направлении, показанном стрелкой. Приложив к гироскопу силу, стремящуюся повернуть его вокруг вертикальной оси гг, увидим, что гироскоп начнет поворачиваться вокруг горизонтальней оси уу. Таким образом, под действием приложенной постоянной силы главная ось гироскопа будет поворачиваться не в направлении приложенной силы (как это было бы в случае невращающегося гироскопа), а в плоскости, перпендикулярной линии действия силы. Такое движение гироскопа называется прецессией и является вторым свойством гироскопа.

Свободный гироскоп не может  быть использован как курсоуказатель, потому что его ось непрерывно уходит от меридиана и одновременно наклоняется к плоскости горизонта.

Для превращения свободного гироскопа в гирокомпас используется свойство прецессии. Гироскопу необходимо сообщить направляющий момент, который удерживал бы его главную ось в плоскости меридиана так же, как магнитный момент стрелок магнитного компаса удерживает картушку компаса в Плоскости компасного меридиана.

Лишив гироскоп возможности  поворачиваться вокруг оси уу, мы получим вместо свободного гироскопе связанный. В этом случае гироскоп будет вынужден поворачиваться вместе с Землей вокруг оси уу, иными словами, совершать вынужденную прецессию. Следовательно, в теле ротора гироскопа появится вращающий момент, который заставит гироскоп повернуться вокруг оси так, чтобы его главная ось совместилась с меридианом наблюдателя.

Подвесим к нижней части гирокамеры гироскопа груз (рис. 3), в результате чего центр тяжести О гирокамеры окажется    смещенным    относительно    точки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           рис.3

 

подвеса О. Допустим, что гироскоп находится на экваторе, главная ось гироскопа хх в данный момент горизонтальна и выведена из меридиана на угол,    равный 90°, т. е. расположена   в   направлении   линии     О^з1Ш (рис. 69).

В этом положении момент силы тяжести р относительно точки подвеса О, называемый маятниковым моментом, равен нулю, так как направление силы тяжести проходит через точку подвеса. Затем вследствие вращения Земли плоскость истинного горизонта повернется на некоторый угол р (восточная половина горизонта опустится), а ось хх, сохраняя первоначальное направление, составит с горизонтом также угол р. При этом сила тяжести р, направленная всегда по отвесной линии, создаст момент относительно оси уу, под действием которого гироскоп начнет совершать прецессионное движение вокруг оси гг к меридиану, и его ось в конечном итоге установится в меридиане. Такой гироскоп с пониженным центром тяжести становится указателем меридиана, т. е. чувствительным элементом гирокомпаса. Однако после того как гироскоп прецессионным движением устанавливается в плоскости меридиана, его главная ось будет совершать незатухающие колебания вокруг истинного меридиана; таким прибором пользоваться нельзя. Чтобы гирокомпасом можно было пользоваться, необходимо, чтобы главная ось чувствительного элемента постоянно находилась в плоскости меридиана. Для приведения гирокомпаса в меридиан, т. е. для гашения незатухающих колебаний, имеется специальное устройство — жидкостный успокоитель.

У гирокомпаса, как и у всякого прибора, имеются погрешности, которые делятся на три категории: конструктивные, инструментальные и ошибки наблюдателя.. Вследствие погрешностей гирокомпаса гирокомпасный меридиан не совпадает с истинным меридианом на угол, называемый общей поправкой гирокомпаса —∆ГК. В связи с тем что общая поправка не является величиной постоянной, судоводитель обязан систематически определять общую поправку гирокомпаса навигационными, астрономическими и радионавигационными способами.

 

Главной частью гирокомпаса является основной прибор (рис. 4а), в котором расположены чувствительный элемент — гиросфера, следящая сфера, внешние части основного прибора гирокомпаса, неподвижные относительно судна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                        Рис.4 а                                                 б

 

Гиросфера (рис. 4б) предназначена для определения линии N5, которая указывает гирокомпасный меридиан. Гиросфера представляет собой герметическую сферу, внутри которой расположены два гиромотора, жидкостный успокоитель, реле выключателя затухания и катушка электромагнитного дутья. Корпус гиросферы состоит из двух латунных полусфер, облицованных снаружи эбонитом.

Гироскопы или гиромоторы являются трехфазными электрическими двигателями с частотой вращения порядка 20 000 об/мин. Гиромоторы установлены на специальном кронштейне, который крепится к нижней полусфере.

Жидкостный успокоитель  служит для гашения незатухающих колебаний чувствительного элемента.

Катушка электромагнитного  дутья уложена в нижней части гиросферы. При прохождении тока вокруг катушки образуются переменные магнитные поля, которые  препятствуют опусканию гиросферы,  поддерживая гиросферу на плаву в центре следящей сферы. Центр тяжести гиросферы ниже ее геометрического центра примерно на 6 мм. Диаметр гиросферы равен 252 мм. Для подводки электрического питания к гиросфере на ее поверхности имеются графитно-эбонитовые электроды: два полярных, широкий экваториальный полупояс, четыре узких и небольшой круглый электрод на экваторе гиросферы. Гиросфера помещается в следящую сферу и вместе с ней полностью погружается в.поддерживающую токопроводящую жидкость, налитую в резервуар. Следящая сфера негерметична, и гиросфера плавает в ней.

Поддерживающая жидкость представляет собою смесь дистиллированной воды, глицерина, буры и формалина. Следящая сфера (рис. 5) служит для обеспечения подвеса чувствительного элемента и подведения к нему электрического питания. Она состоит из двух алюминиевых 3 и 6 чаш, держателя / со стержнями 2, двух токопроводящих колец 4 с электродами, эбонитовых колодок 5 и смотровых застекленных окон 7, служащих для наблюдения за гиросферой. Составной частью, следящей системы является азимут-мотор, который служит для согласования следящей сферы с гиросферой.