+7 (812) 4-673-673
Компасы
Компас используется для определения направлений на поверхности земли, т. е. курсов и пеленгов. На борту используются три типа компаса:
- Гирокомпас
- Спутниковый компас
- Магнитный компас
Сердце гирокомпаса, это быстро вращающийся диск, гироскоп. Свойства гироскопа лежат в основе гирокомпаса. .
Первая характеристика − свободно подвешенный гироскоп будет сохранять направление своего вращения в пространстве. Когда гироскоп помещен на плоскую поверхность, такую как стол, наблюдатель почувствует, что ось вращения меняется на 15° в час по отношению к комнате. Однако по отношению к пространству он сохраняет свою ориентацию, поскольку Земля повернулась на 15° (=360/24).
Существует множество повседневных примеров эффекта гироскопа, который заставляет вращающееся колесо сопротивляться изменению направления. Например, при вращении дисковой шлифовальной машины будет сопротивление попытке изменить ее ориентацию.
Вторая характеристика заключается в том, что, когда вращающаяся ось гироскопа подвергается воздействию силы, то он не будет менять направление в соответствии с этой силой под углом 90° к оси вращения. Поэтому, когда гироскоп с горизонтальной осью подвергается воздействию вертикально действующей силы, ось вращения меняет направление в горизонтальной плоскости. Этот эффект называется прецессией.
Гироскоп ориентирован на север с помощью силы притяжения земли. Принцип заключается в том, чтобы подвесить груз под горизонтальной осью гироскопа.
Карты от mapAbility.com
Прецессия заставляет гироскоп поворачиваться в направлении, ориентированном на 90° от направления силы По мере вращения Земли, гироскоп стремится сохранить свое направление в пространстве, поэтому горизонтальная ось имеет свойство приподниматься. Тенденция массы, сохранять свою ориентацию по направлению к центру Земли, прикладывает силу к оси вращения. Сила, направленная вниз на приподнятую часть гироскопа, вызывает прецессию гироскопа, в результате чего, его ориентация следует меридиану. Другими словами, гироскоп начинает ориентироваться на Север.
Процесс ориентации на Севера довольно медленный. Гироскоп не сразу выравнивается с меридианом и качается из стороны в сторону от него, пока колебания не затухнут. Даже гирокомпас с системой сглаживания колебаний может качаться в течение нескольких часов после запуска.
Ряд производителей разрабатывают гирокомпас с момента его появления в начале 20 века, в результате чего, внедрено множество технических усовершенствований. Поэтому, очень важно ознакомиться с руководством по эксплуатации, чтобы узнать особенности работы каждого компаса.
Существует несколько технических решений для "диска" или "маятника", необходимых для точной ориентации гироскопа на Север, в зависимости от производителя. Один из способов − сообщающиеся сосуды, заполненные маслом или ртутью. Другое решение состоит в том, чтобы подвесить шарик с утяжеленным дном в жидкости внутри контейнера. Шарик плавает в жидкости во внешней капсуле.
Принцип поиска Севера. Вес создает прецессионную силу, чтобы противодействовать тенденции гироскопа поднимать ось вращения по мере вращения Земли. Эта прецессия возвращает гироскоп в ориентацию вдоль меридиана
Принцип электронного управления заключается в регистрации движений гироскопа датчиками. Они выдают электрические сигналы, которые пропорциональны направлению и размеру движения. После их усиления активируют электромагниты и электродвигатели, которые вызывают прецессию гироскопа. Гирокомпасы с цифровым управлением имеют меньшее время настройки по сравнению с механическими.
Небольшой гирокомпас, состоящий из корпуса гироскопа, настроек и компасной розы. (Brown. Teledyn)
Гирокомпас с компасной розой, предназначенный для установки у руля. При необходимости могут быть установлены дополнительные ведомые компасы. (Изображение: Raytheon Anschutz GmbH, Германия)
Изображение: Raytheon Anschutz GmbH, Германия
Гирокомпас содержит:
- Сенсорная часть − сам гироскоп
- Электропитание
- Система управления, которая передает сигналы на компасную розу, ведомые компасы, радар и т. д. Обычно главный компас устанавливается в отдельном помещении, в то время как компасы-ретрансляторы можно найти у руля и на мостике.
- Система компенсации ошибок. Если она не установлена, то ошибки должны быть исправлены с помощью вычислений
1.1. Гирокомпас: источники ошибок
Ошибки передачи − они возникают во время передачи от главного компаса к ведомым. Это стандартная рабочая процедура, необходимо регулярно проверять, все ли компасы показывают один и тот же курс.
1.2. Ошибка скорости (отклонение гироскопа)
Направление компаса на Север слабее в высоких широтах.
1.3. Квадратичная ошибка
Установка блока гироскопа глубоко в корабле и близко к центру крена уменьшает эти ошибки.
1.4. Баллистическая ошибка
Компасы, имеющие два гироскопа, ориентированные под прямым углом, имеют низкую чувствительность при больших изменениях скорости и курса
Существуют также гирокомпасы, которые соединены с электронным магнитным компасом (Передающий магнитный компас). Это поддерживает систему сигналом курса, если гирокомпас вышел из строя и действует, как сигнал тревоги об отклонении от курса.
1.5. Корректировка
Большинство гирокомпасов имеют устройство для прямой компенсации курса по компасу. Это может быть выполнено вручную или автоматически с использованием сигналов GNSS.
Панель гирокомпаса Anschutz с возможностью ручного ввода скорости и широты.
Также можно внести исправления из таблиц или рассчитать ошибку по следующей формуле:
Коррекция = [0,0635 (скорость) (cos K)] / (cos Широты)
Таблица отклонений гироскопа. Чтобы рассчитать курс гироскопа для запланированного маршрута, измените знак поправочного коэффициента.
|
Широта |
Север |
Юг |
Скорость в Kts |
||||||||||||
|
Заголовки в ° |
|||||||||||||||
|
- |
+ |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
32 |
36 |
40 |
44 |
|||
|
0 до 20 |
0 |
360 |
180 |
180 |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,3 |
1,5 |
1,8 |
2,1 |
2,4 |
2,6 |
2,9 |
|
15 |
345 |
165 |
195 |
0,3 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
1,3 |
1,4 |
1,7 |
2,0 |
2,3 |
2,5 |
2,8 |
|
|
30 |
330 |
150 |
210 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,9 |
1,1 |
1,3 |
1,5 |
1,8 |
2,0 |
2,3 |
2,5 |
|
|
45 |
315 |
135 |
225 |
0,2 |
0,4 |
0,5 |
0,7 |
0,9 |
1,1 |
1,3 |
1,5 |
1,7 |
1,9 |
2,1 |
|
|
60 |
300 |
120 |
240 |
0,1 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
|
|
75 |
285 |
105 |
255 |
0,1 |
0,2 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,4 |
0,5 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
|
|
90 |
270 |
90 |
270 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Характеристики гирокомпаса IMO в условиях эксплуатации
- При включении в соответствии с инструкциями изготовителя, компас должен устанавливаться в течение шести часов в широтах до 60° при качке с простым равномерным движением любой продолжительности, от одной до пятнадцати секунд, с максимальным углом 5° и максимальным горизонтальным ускорением 0,22 м/с2
- Регулярная погрешности контрольных точек главного компаса должна находиться в пределах ±1° х секущей широты при общих условиях, включая колебания магнитного поля, которые могут наблюдаться на судне.
В широтах выше 60°
- .1 остаточная ошибка в установившемся режиме после поправки на влияние скорости и курса при скорости двадцать узлов не должна превышать ±0,25 х секущей широты;
- .2 погрешность из-за быстрого изменения скорости в двадцать узлов не должна превышать ±2°;
- .3 погрешность из-за быстрого изменения курса на 180° при скорости двадцать узлов не должна превышать ±3°;
- .4 ошибки переходного и установившегося режимов, вызванные качкой, качкой и рысканием судна, при простом равномерном движении любого периода, от шести до пятнадцати секунд, максимальном угле 20°, 10° и 5° соответственно и максимальном горизонтальном ускорении, превышающем 1 м/с2, не должны превышать 1° x секущей широты.
Максимальное расхождение показаний между главным компасом и ведомыми, при всех условиях эксплуатации, не должно превышать ±0,5°.