Принцип действия гирокомпаса «Стандарт-14»

Гиросфера, свободно подвешенная в поддерживающей жидкости внутри наружной сферы, является элементом, указывающим направление на север. Два гиромотора, установленные в газонаполненной гиросфере и питающиеся переменным током, создают кинетический момент, который в сочетании с вращением Земли и силой тяготения заставляет гиросферу устанавливаться в направлении N-S. Применение двух гироскопов позволяет снизить ошибки компаса, порождаемые качкой судна.

Наружная сфера подвешена как маятник и имеет свободу поворота относительно вертикальной оси. Если судно изменяет курс, следящая система заставляет наружную сферу, связанную с корпусом судна, занимать положение, согласованное с положением гиросферыПодъем и установка гиросферы, непрерывно ориентированной на север.

Центрирование гиросферы в наружной (следящей) сфере

В течение эксплуатации нижеследующие меры гарантируют, что гиросфера останется взвешенной и центрированной (сохранит свое положение относительно наружной сферы).

1. Температура поддерживающей жидкости удерживается постоянной и равной +52^оС.
2. Струи поддерживающей жидкости, направленные на гиросферу помпой, создают давление и обеспечивают центрирование.

Масса гиросферы и плотность поддерживающей жидкости подобраны так, что притемпературе +52^оС гиросфера имеет незначительный остаточный вес. Этот остаточный вес уравновешивается струями жидкости, производимыми помпой и направленными снизу вверх относительно гиросферы, которая в результате оказывается подвешенной свободно (обладает нейтральной плавучестью) и центрированной.

Электропитание гиросферы

Гиросфера, подвешенная свободно в поддерживающей жидкости внутри наружной сферы, запитывается переменным током 400 Гц напряжением 55 В, подаваемым на два гиромотора, которые в результате вращаются с постоянной скоростью, равной примерно 12000 об/мин.

Электрический ток для питания гиромоторов от полярных шапок (полюсов) наружной сферы, через обладающую электропроводимостью поддерживающую жидкость подается на полярные шапки (полюса) гиросферы. Затем он поступает на два гиромотора и следящий пояс.

Принципиальная схема питания гиросферы и передачи угла рассогласования между гиросферой и наружной сферой приведены на рис. 1

Датчик угла и следящий привод трансляции курса

Наружная сфера всегда находится в согласованном положении с гиросферой, что достигается автоматически, благодаря схеме уравновешенного электрического мостика.

Любое смещение гиросферы относительно наружной сферы вызывает изменение электрического сопротивления столбов жидкости между следящими контактами W1 и W2 и гиросферой. (см. рис. 1).

В результате возникшей асимметрии появляется, во-первых, ток в цепи дифференциального трансформатора М1, во-вторых, на выходе трансформатора возникает напряжение и ток, который отрабатывается шаговым двигателем (192 шага/на 1^о) и поступает также как шаговый сигнал в различные схемы электроники.

Принцип действия и устройство гиросферы

Схематичное устройство двухгироскопной сферы (вид сверху) приведено на рис. 2.

Н_I – направление кинетического момента первого гироскопа;

Н_II – направление кинетического момента второго гироскопа;

Н_N– направление суммарного кинетического момента гиросферы.

Когда компас включается, гироскопы разгоняются и под действием вращения Земли и силы тяжести гиросфера совершает колебания относительно оси N-S. Под действием системы демпфирования, объединенной с гиросферой, эти колебания успокаиваются (затухают) приблизительно 3 .. .5 часов и в результате главная ось (ось N-S) гиросферы (результирующий кинетический момент Н_N) устанавливается в направлении линии N-S, т. е. в меридиане (рис. 3).

На рисунке 3 видны время установления в часах и амплитуда колебаний.

Направляющий момент гиросферы (R_z = Июсовфа)

Направляющий момент гиросферы зависит от величины ее кинетического момента и составляющей угловой скорости вращения Земли. В свою очередь, кинетический момент зависит от массы (момент инерции) роторов гироскопов и скорости вращения. Направляющий момент зависит только от составляющей скорости вращения Земли юеоБф. Она имеет наибольшее значение на экваторе, изменяется при движении к полюсу и становится на полюсе равной нулю.

Инвертор типа 121-043 NG001

Применение:

Инвертор используется во всех вариантах конструкции гирокомпаса «Стандарт-14».

Конструкция инвертора типа 121-043 NG001/NG003

В зависимости от назначения, инвертор типа 121-043 может быть использован в двух вариантах:

• вариант А, тип 121-043 NG001 (в кожухе, тип защиты IP 23);
• вариант В, тип 121-043 NG003 (без кожуха, тип защиты IP 00).

Вариант А, тип 121-043 NG001 (см. рис. 4)

Инвертор имеет металлический кожух и крепится на переборке вертикально. В днекожуха имеется специальная плата для подключения 16-ти различных кабелей (жил) и болт для заземления (М6), доступный с внешней стороны.

Плата РСВ, типа 121-043.05, приспособлена к двум разъемам для следующих РСВ (печатных плат):

• шаговый адаптер, типа 121-043.04;
• электроника гирокомпаса, типа 121-043.06.

В дополнение к этому, плата РСВ в инверторе типа 121-043.02 также может быть соединена:

• с транслятором курса, типа 132-603 NG001/NG002;
• с источником питания 24 В (постоянного тока) или
• с источником питания переменного тока (с выходом 24 В постоянного тока);
• с центральным прибором гирокомпаса;
• с репитерами шаговыми фирмы «Аншютц» или фирмы «Сперри»;
• с системой сигнализации Наутоаларм фирмы «Аншютц»;
• с максимум двумя индикаторами угловой скорости фирмы «Аншютц».

Кабель длиной около 5 м, имеющий 25 жил, соединяет инвертор с гирокомпасом.

Вариант В, типа 121-043 NG003

Вариант В устанавливается в столе, отдельном помещении или пульте управления. Инвертор не содержит кожуха, кабеля* и главного переключателя В5*, держателей предохранителей* и предохранителей Е1* и Е2^*. В остальном данный вариант схож с вариантом А (NG001). Это важно для проектирования и установки.

Принцип действия инвертора типа 1 21 -043 NG001 /NG003

*Эти части поставляются отдельно для проектирования и установки.

Инвертор:

• обеспечивает питание гирокомпаса постоянным током (24 В) или источником питания переменного тока с выходом 24 В постоянного тока;
• преобразует аналоговый сигнал сельсина датчика основного прибора компаса в следующие сигналы:
  • шаговые сигналы «Аншютц» – 192 имп/1^о;
  • шаговые сигналы «Сперри» – 6 имп/1^о.
• усиливает шаговый сигнал для подачи в шаговые репитеры;
• обеспечивает:
  • поддержание температуры в гирокомпасе (+52^оС);
  • питание 24 В всего оборудования;
  • работу следящей системы гирокомпаса.
• обеспечивает сигнализацию (через дополнительные специальные устройства в гирокомпасе) в следующих случаях:
  • при отклонении от рабочей температуры компаса;
  • при отклонении или потере питания.
• обеспечивает индикацию режимов “Работа” или “Тест”;
• обеспечивает питанием репитеры при их подключении к компасу;
• обеспечивает подачу sin/cos и синхросигналов в авторулевой*;
• преобразует сигнал угловой скорости от гирокомпаса;
• усиливает сигнал угловой скорости и подает на индикаторы.

Примечания:

1. Сигнал об угловой скорости вырабатывается в виде постоянного тока, на основе шаговых сигналов курса из гирокомпаса.
2. Напряжение постоянного тока пропорционально угловой скорости увеличивается с увеличением угловой скорости, т. е. с увеличением числа импульсов в единицу времени.

Использование сигналов угловой скорости (ROT-Rate of Turn)

Сигналы об угловой скорости вырабатываются в инверторе и используются для измерения угловой скорости судна. Максимум 2 ROT индикатора могут быть подключены к инвертору.

Выход ROT может быть подан на любую шкалу путем переключения с мостика на соответствующий плате РСВ. Имеются следующие шкалы ROT: 30^о/мин; 100^о/мин или 300^о/мин. Специальные шкалы могут быть поставлены по заказу.

Для всех шкал максимальное значение составляет ±10 В постоянного тока максимальное значение по шкале.

Если инвертор соединен с гирокомпасом через дополнительный sin/cos потенциометр, передающий сигналы в усилитель авторулевогоРулевое устройство и авторулевой.

Полярность выходных сигналов ROT следующая:

• левый борт ВВ (+);
• правый борт STB (-).

Внимание!

Сигнал ROT от инвертора такой же, как и сигнал непосредственно от ROT. Интерфейс ROT может быть включен в поставку и не подлежит изменению.

Возможные подключения к инвертору (основные)

Через интерфейс к инвертору может быть присоединено следующее оборудование:

• один основной прибор гирокомпаса «Аншютц»;
• один авторулевой «Аншютц»;
• один транслятор курса «Аншютц»;
• один прибор сигнализации;
• три принимающих курса с шаговой системой трансляции фирмы «Аншютц» (т. е. аналоговые или цифровые репитера «Аншютц»);
• три принимающих с шаговой системой трансляции фирмы «Сперри» (с нагрузкой максимум 90 мА) цифровые репитера, спутниковые приемоиндикаторы, РЛС и радиопеленгатор;
• два индикатора ROT «Аншютц».

Интерфейс инвертора

Для инвертора подходят следующие интерфейсы:

• Интерфейс для шаговой системы трансляции «Аншютц», 192 имп/1^о (L20 . .6).

Для подключения:

• одного авторулевого «Наутопайлот» «Аншютц»или т. п.;
• двух цифровых навигационных индикаторов «Аншютц».

Максимальная нагрузка интерфейса: ± 10 мА.

Примечание. Питание 24В постоянного тока идет через интерфейс (L20. 1 …6) для подсветки и/или управления.

• Интерфейс для точечных (добавленных) сигналов «Аншютц», 192 имп/1^о (L L12. L19. 1.6)

Для подключения к каждому из этих интерфейсов:

• один аналоговый репитер (фирмы «Аншютц» типа 133-310, 133-311, 133-312, 133­402 NG002) или
• одного цифрового навигационного индикатора («Аншютц», типа 133-809). Максимальная нагрузка на интерфейс (SM0, SM1): ±0,5 А.

Примечание

Питание 24 В постоянного тока идет через интерфейс (L11. L12. L19. 1 …6) для подсветки и управления.

Интерфейсы для шаговых сигналов курса фирмы «Сперри», 6 имп/1^о (L14. L12. L19. 1-6).

Возможно подключение к каждому из этих интерфейсов только одного из принимающих либо-либо (ПИ СНС, ССС, РЛС, радиопеленгатор, цифровой репитер).

Максимальная нагрузка всех трех интерфейсов: общая 90 мА или 30 мА каждого (+35 В постоянного тока = общий плюс).

• Интерфейс для питания 24 В постоянного тока (L1. 1-3).
• Интерфейс для одной системы сигнализации (L 1-6).
• Интерфейс для одного транслятора курса (L 1-10) (вкл. 28 В постоянного тока источника питания).
• Интерфейс для одного авторулевого (L 1-6).

Транслятор курса

Транслятор курса типа 132-603 (рис. 5) предназначен для выработки напряжений, которые используются для питания различных приборов, подключенных к гирокомпасу, в том числе и репитеров. Указанные напряжения вырабатываются за счет преобразования переменного напряжения судовой сети (110 В, 220 В, 380 В или 440 В, 50 или 60 Гц).

В трансляторе курса имеются несколько адаптеров в стандарте фирмы «Sperry» (6 шагов на 1^о), адаптер в стандарте фирмы «Аншютц» (192 шага на 1^о), синхроадаптер, а также усилитель синхросигнала.

Внешний вид и отдельные блоки, входящие в конструкцию транслятора курса (рис. 5).

*Интерфейсы (шаговой системы фирмы Сперри, 35 В постоянного тока) рассчитаны максимум на 180 мА. Две линии (т. е. S1 и S2 или S1 и S3 или S2 и S3) могут быть задействованы одновременно, 180 мА разделены по 90 мА в каждой (параллельное соединение).

• Интерфейс для одного гирокомпаса (L6, „25)
• Интерфейс для двух индикаторов ROT (L17, L18,1 „4)

Примечание

Один прибор или оборудование может быть соединено только с одним интерфейсом. Для уравновешивания электрических нагрузок ограниченное число репитеров может быть подключено к одному инвертору.

Пускатель (таймер) типа NB03-735 (дополнительная установка по требованию)

Пускатель (вид спереди) приведен на рис. 6

При помощи пускателя типа NB 03-735 оператор может включить гирокомпас немедленно или использовать автоматическое включение после установки нужного времени задержки запуска (см. п. 2.2.7).

Пускатель подключается к инвертору и работает от сети 24 В постоянного тока. Прибор может быть установлен в любой точке судна, где имеются подходящие условия.

Скоростная девиация гирокомпаса

Скоростная девиация определяется с помощью специальных таблиц, которые придаются к гирокомпасу, и учитывается аналитически.

Предлагается к прочтению:
Электронавигационные приборы
Гирокомпас «Стандарт-14»