книги из ГПНТБ / Меклер, А. Г. Электрооборудование машин непрерывного транспорта

Если судно движется, а тем более маневрирует (изменяет скорость хода или меняет курс), главная ось отклоняется от истинного мериди­ ана. Эти отклонения вызывают погрешности в показаниях гироком­

паса.

Различают следующие виды погрешностей:

1) скоростная, которая возникает при движении судна неизменным курсом и с постоянной скоростью;

2)инерционная или баллистическая, которая появляется при из­ менении скорости или курса судна (или одновременно курса и ско­ рости);

3)четвертная, которая появляется при качке судна.

Скоростная погрешность 8В. Судно, двигаясь по земной поверхности, совершает собственное угловое вращение, причем вектор этого угло­

вого вращения о)с (рис. 111) всегда направлен в поперечной плоскости судна к левому борту, независимо от курса судна, так как это угловое вращение против хода часовой стрелки будет усматриваться со сто­ роны левого борта.

Следовательно, собственное угловое движение судна по земной по­ верхности вызывает дополнительный поворот плоскости истинного горизонта вокруг линии N — Эи дополнительный поворот плоскости меридиана вокруг отвесной линии. В связи 6 этим изменится и поло­ жение равновесия главной оси гироскопической системы.

180

Иными словами можно сказать, что главная ось гироскопа ока­ жется под влиянием двух угловых вращений — собственного углово­ го вращения судна и углового вращения Земли, что и вызовет переход главной оси в новое положение равновесия, т. е. выведет ее из истин­

ного меридиана на угол 80, который принято называть скоростной погрешностью.

Величина и знак скоростной погрешности зависят от курса и ско­ рости судна и широты плавания. При этом на курсах N и S—погреш­ ность будет максимальна, а на курсах Ost и W — равна нулю. На рис. Шпоказаны векторы угловой скорости судна и величина и зна­ ки 60 на восьми курсах.

Величина скоростной погрешности вычисляется по формуле

g _ vc cos ИК

°R£ (О&cos ср+ v0 sin ИК

где R &— радиус Земли;

coj — угловая скорость вращения Земли; v0 — скорость судна в узлах;

Ф — широта плавания судна; ИК — курс судна.

Скорость движения точки земной поверхности на экваторе будет:

п 360-60 ПГ,Л

(о6 = — ■=900 узлов.

Следовательно, 8Вдля любой широты можно определить по формуле

Таким образом, каждому значению широты места, скорости и кур­ су судна соответствует определенное значение угла 80.

По формуле (5) рассчитаны таблицы скоростной погрешности для соответствующего диапазона широт плавания. Этими таблицами и поль­ зуется штурман при выборе величины скоростной погрешности гиро­ компаса.

Инерционная погрешность. Если судно изменяет свой курс или ско­ рость, или одновременно курс и скорость, возникают ускорения, вызы­ вающие силы инерции, которые прикладываются к центру тяжести G гироскопической системы, и, как всякие внешние силы, будут вызывать прецессию главной оси, а следовательно, отклонение ее от плоскости меридиана. Эту прецессию принято называть инерционной, а погреш­

181

инерции F, приложенная в центре тяжести G гироскопа, будет направ­ лена в обратную сторону, т. е. в корму судна. Сила F действует вокруг оси Y—Y, и ее момент будет на оси Y—Y, вектор которого I следует направить за плоскость чертежа. В результате возникает инерционная

гг

прецессия, которая увлекает главную ось X — X гироскопа в новый гироскопический меридиан A U к западу, т. е. появится погреш­

Инерционная прецессия, возникающая в результате маневриро­ вания, всегда направлена в сторону нового гироскопического мери­ диана.

Если судно плавает в широте, близкой к 60° (эта широта называется расчетной широтой гирокомпаса, так как в ней период незатухающих колебаний Т0 — 84,4 мин), главная ось к концу маневра придет в но­ вый гироскопический меридиан и установится в нем, т. е. никакой инерционной погрешности не будет.

С увеличением широты плавания, т. е. когда <р > 60°, период не­ затухающих колебаний возрастает. Поэтому к концу маневра, когда скорость судна возрастет от и* до v2, главная ось за счет инерционной прецессии не дойдет до нового гироскопического меридиана NTKi и, только спустя некоторое время, затухающие колебания ее приведут

в Агк2.

При плавании в широтах меньше расчетной, т. е. когда ф <Г 60°, период затухающих колебаний уменьшится и главная ось под дейст­ вием инерционной прецессии перейдет через AU> соответствующий

182

новой скорости судна, а затем затухающие колебания ее приведут

ность 8v2, соответствующая установившемуся новому курсу и ско­ рости.

Четвертная погрешность. При плавании в свежую погоду судно подвержено качке. Ускорения, появляющиеся на качке, вызывают силы инерции, которые нарушают равновесие главной оси гирокомпа­

ся двухгироскопные системы (рис. ИЗ). Два гироскопа 2, поме­

инерции, возникающие при качке, будут вызывать у гироскопов прецессию разного направления, т. е. гироскопы будут сходиться или расходиться своими главными осями, но суммарный их вектор кине­

тического момента Н (см. рис. 113) от меридиана отклоняться не будет и погрешность на качке исчезнет.

183

Г л а в а XVIII

ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ КОМПАС «АМУР-2»

§88. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ГИРОКОМПАСА

ИПРИНЦИП ЕГО РАБОТЫ

Гирокомпас «Амур-2» является малогабаритным компасом с жид­ костным подвесом чувствительного элемента и следящей системой. Питается от сети постоянного тока 110/220 В через преобразователь «АМГ-10» и от сети переменного тока 220/380 В через преобразова­ тель «АМГ-202». Точность показаний на неподвижном судне ±0°,3; на движущемся судне с постоянной скоростью ± 1°,5. Расчетная широта

тродвигателем 6 отработки следящей системы, последний связан меха­ нически с сельсином-датчиком 7, связанным электрически с репите­ ром 8, повторяющим показания основного компаса. Для усиления сигнала рассогласования имеется усилитель 10. Когда судно идет пря­ мым курсом, следящая сфера находится в согласованном положении с чувствительным элементом, поэтому электродвигатель, сельсин-

184

датчик не вращаются и показания на репитере соответствуют пока­ заниям основного компаса.

При изменении курса судна вместе с судном будет поворачиваться относительно своего первоначального положения основной компас, резервуар со столом и держатель со следящей сферой, а ЧЭ по-прежнему будет находиться в плоскости меридиана.

В момент начала поворота следящей сферы появится сигнал рассо­ гласования между ЧЭ и следящей сферой. Этот сигнал подается на уси­ литель 10, усиливается по напряжению и поступает на электродвига­ тель 6, который начнет вращать в обратную сторону держатель 4, сельсин-датчик 7 и репитер 8. Вместе с держателем будет поворачивать­ ся картушка 9 и следящая сфера 2.

С приходом судна на новый курс следящая сфера придет в согласо­ ванное положение с ЧЭ, в результате чего сигнала рассогласования не будет и электродвигатель остановится. Остановятся следящая сфера, сельсин-датчик и репитер. Следящая сфера и репитер развернутся от­ носительно своего первоначального положения на угол, равный углу поворота судна.

Картушка основного компаса и репитер покажут новый курс.

§ 89. КОМПЛЕКТАЦИЯ ГИРОКОМПАСА. КОНСТРУКЦИЯ СИСТЕМ И УЗЛОВ

В комплект гирокомпаса входят следующие приборы: основной прибор 1АП; агрегат питания АМГ-202 с БРЧ или АМГ-10 с РОМ; курсограф 23 AM;

репитеры для пеленгования 19К, установленные на пелорусах

20К — 2 шт.;

настенный репитер ЗГ — на специальном кронштейне; репитер с подвесом 38К (путевой); визуальный пеленгатор 22А; оптический пеленгатор «ПГК-2»,

кроме этого, к комплекту прилагаются планшет-корректор с таб­ лицами углов б; ЗИП и папка с технической документацией.

Основной прибор 1АП. Основной прибор состоит из компасной секции и основания.

В к о м п а с н у ю с е к ц и ю входят: чувствительный элемент ЧЭ (гиросфера); стол со следящей сферой; корпус с кардановым подве­ сом; резервуар с поддерживающей жидкостью; вентилятор для прину­ дительного охлаждения жидкости; контрольные приборы сигнализации

и освещения.

В о с н о в а н и и п р и б о р а смонтированы: пусковое устрой­ ство; усилитель резонансного типа; предохранители; клеммные платы; реле МКУ-48; трансформаторы.

Чувствительный элемент (гиросфера)

Чувствительный элемент ЧЭ (рис. 115) представляет собой герме­ тически закрытый шар (сферу), собранный из двух полушарий (1 — нижнего и 5—верхнего), выдавленных из латуни. Снаружи полусферы

185

покрыты эбонитом, за исключением полюсов и экватора. На полюсах имеются токопроводящие электроды, а на экваторе такие же электроды из графитоэбонита. Графитоэбонитовая масса, являющаяся проводни­ ком тока, накладывается на полюс каждой полусферы с внутренней стороны и носит название «полярной шапки». В центре полярных электродов находятся токоведущие буксы 15. Вес чувствительного элемента 3710 г, диаметр 192 мм.

Внутри ЧЭ расположены:

Рис. 115. Чувствительный элемент гирокомпаса «Амур»:

жидкостный успокоитель 4 секционного типа; катушки электромагнитного дутья 11.

В нижней части ЧЭ имеется отверстие, закрываемое специальным ниппелем, которое служит для заливания смазочного масла 14, выка­ чивания воздуха и заполнения ЧЭ водородом.

Водород предупреждает коррозию металла, а также уменьшает трение гиромоторов, так как плотность водорода в 16 раз меньше плот­ ности воздуха. Кроме того, имея хорошую теплопроводность, водород улучшает отдачу тепла от гиромоторов корпусу ЧЭ.

186

На нижней части экваториального пояса (расположенной на нижней полусфере) нанесены деления от 0 до 360° через 2° (рис. 116), выпол­ няющие роль вспомогательной картушки. Экваториальный пояс раз­ делен на три полупояса: один широкий полупояс, ограниченный двумя угольными электродами—щетками; два других полупояса, парал­ лельных друг другу, разделены в свою очередь на две части:

Г и р о у з е л . В гироузел входят два гиромотора 2, оси враще­

питающимися трехфазным током частотой 500 Гц. Скорость вращения

положен в верхней части чувствительного элемента на кронштейне гиромоторов. Предназначен для гашения незатухающих колебаний гирокомпаса. Конструктивно он выполнен в виде кольцеобразного сосуда. Сосуды расположены по оси север — юг. Северный и южный отсеки успокоителя заполнены вязкой жидкостью (маслом) и соеди­ нены между собой двумя трубками. По нижней трубке перетекает мас­ ло из отсека в отсек, а по верхней перемещается воздух. Каждый от­ сек разделен четырьмя поперечными перегородками, в которых уста­ новлены калиброванные трубки.

Подвес чувствительного элемента

Чувствительный элемент помещается внутри следящей сферы и вместе с ней погружается в резервуар, заполненный поддерживающей жидкостью. Трение чувствительного элемента о жидкость ничтожно и проявляется лишь в начальный момент поворота ЧЭ относительно следящей сферы, так как в дальнейшем следящая сфера вместе с жид­ костью начнет поворачиваться вслед за ЧЭ. Поддерживающая жид­ кость представляет собой смесь дистиллированной воды, технического глицерина, спирта, буры и формалина. Ее плотность подбирается такой

187

чтобы при Р - Г,032 г/см5 (±0,02) и ее температуре от 39 до 40" гео­ метрические центры ЧЭ и следящей сферы совпадали.

При этом верхний зазор между ЧЭ и следящей сферой равен 4 мм, нижний соответственно—6 мм, а боковые зазоры 3,5 мм. Во время ра­ боты гирокомпаса температура поддерживающей жидкости увеличи­ вается, а ее плотность уменьшается, что вызовет опускание ЧЭ вниз.

тикальные FB. Вертикальные силы FB поддерживают ЧЭ, не давая ему опускаться на дно следящей сферы. При всяком опускании ЧЭ нижний зазор между ЧЭ и следящей сферой уменьшается, что приводит к уве­ личению вихревых токов в корпусе следящей сферы, увеличению подъ­ емной силы FB и, следовательно, к всплытию ЧЭ. При подъеме ЧЭ выше ее среднего положения сила электромагнитного дутья умень­ шается и ЧЭ опускается.

При качке и изменении режима движения судна, а также при уда­ рах и сотрясениях корпуса судна возникают силы инерции, стремя­ щиеся прижать ЧЭ к стенкам следящей сферы. В этом случае гори­ зонтальные силы FT будут не равны и их равнодействующая возвра­ щает ЧЭ в среднее положение, т. е. центрирует ее относительно сле­ дящей сферы.

Если, например, ЧЭ приблизится к правой стенке следящей сфе­ ры, то правая сила Fv возрастет, а левая — уменьшится и их равнодей­ ствующая, направленная влево, возвратит ЧЭ в среднее, центриро­ ванное, положение.

188

При верхнем пределе температуры поддерживающей жидкости -h58° С последняя имеет минимальную плотность и чувствительный элемент опустится на ртутную подушку, тем самым не будет пригорания контактов нижних полярных шапок следящей сферы и ЧЭ. Ртуть (310 г) налита в нижнюю часть следящей сферы.

Следящая сфера

Следящая сфера (рис. 118) является основной частью следящей системы. Она служит одновременно для обеспечения подвеса чувст­ вительного элемента и для подведения к нему электрического питания. Следящая сфера состоит из держателя 5 с шестью полыми стержнями 7 и двух полусфер 1 верхней и нижней, выдавленных из алюминия

ипокрытых снаружи эбонитом, а с внутренней стороны — эбонитом

играфитоэбонитом. Полярные шапки не изолированы от полусфер. Верхняя полусфера на полюсе имеет отверстие для доступа поддер­ живающей жидкости внутрь следя­ щей сферы.

Полусферы укреплены на эква­ ториальном поясе 2, который состоит из двух эбонитовых экваториальных колец. В верхней и нижней частях экваториального пояса с внутренней стороны запрессованы токопроводя­ щие кольца. Токопроводящие кольца изготовлены из латуни, покрыты снаружи эбонитом, а с внутренней стороны—эбонитом и тремя графито­ выми секторами (электродами). Элект­ роды токопроводящих колец распо­ ложены так, что при работе чувстви­ тельного элемента они находятся напротив соответствующих электро­ дов ЧЭ.

Между эбонитовыми кольцами находятся эбонитовые распорные ко­ лодки 3, между которыми вставлены

стекла 4. В углах стекла имеют срезы, служащие для лучшего доступа поддерживающей жидкости внутрь следящей сферы. На стеклах 4 с внутренней и наружной сторон нанесены горизонтальные линии, с помощью которых можно определить положение ЧЭ по высоте.

Держатель 5 представляет собой полый латунный стержень, покры­ тый снаружи эбонитом. В нижней части держателя к эбонитовому ди­ ску 6 крепятся шесть стержней 7 для подвода тока к следящей сфере через токопроводящие кольца. На концы стержней навинчены эбо­ нитовые шайбы, изолирующие стержни от поддерживающей жидкости. Между стержнями и электродами следящей сферы осуществляется электрический контакт при помощи контактных винтов. Контактные винты закрыты эбонитовыми пробками.

189