Файл: Нечаев П.А. Электронавигационные приборы учебник.pdf

Отметим особенности инерционной погрешности второго рода: это — «запаздывающая» погрешность, так как она достигает своего наибольшего значения не сразу после окончания маневра, а приблизи­

тельно через четверть периода затухающих колебаний; величина погрешности зависит только от характера маневра и не

зависит от широты; независимо от характера маневра погрешность всегда направлена

в сторону первоначального гирокомпасного меридиана.

Величина инерционной погрешности второго рода обычно меньше, чем первого рода. Однако на быстроходных судах при резких маневрах она может достигать 5°.

§ 21. МЕТОДЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ИНЕРЦИОННЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ

Для предупреждения инерционных погрешностей первого рода не­ обходимо при переходе судна в другие широты регулировать величи­ ну периода незатухающих колебаний гирокомпаса так, чтобы во всех широтах он оставался равным 84,4 мин. В этом случае условие аперио­ дического перехода оси гирокомпаса в новое положение равновесия будет соблюдено во всех широтах и у гирокомпаса инерционной по­ грешности первого рода не возникнет.

Гирокомпас, у которого период незатухающих колебаний равен 84,4 мин во всем диапазоне широт плавания судна, называется а п е ­ р и о д и ч е с к и м к о м п а с о м .

Из формул (13) и (14) периодов незатухающих колебаний гироком­ пасов с пониженным центром тяжести чувствительного элемента и гид­ равлическим маятником (ртутными сосудами) видим, что Т0можно ре­ гулировать по широте, изменяя конструктивные величины гирокомпа­ сов Я, В и Срт.

Если положить

Я -= Я* cos ф,

то формулы (13) и (14) примут вид:

колебаний гирокомпаса 84,4 мин для всех широт.

Однако регулировка периода Т0 таким методом влечет за собой уменьшение направляющего момента гирокомпаса и поэтому не может быть использована в широком диапазоне широт. Действительно, под­ ставляя в выражение (9) вместо Я произведение Я* cos ф , получим:

R = Я* о^ cos2 ф sin ос.

83

Из полученного выражения видим, что в этом случае при увеличе­ нии широты R уменьшается пропорционально cos2 <р.

Чтобы осуществить апериодический компас подбором величин В и Срт, эти величины нужно изменять пропорционально секансу широ­ ты, т. е.

В = В* sec ф;

Срт — Срт* sec ф.

С учетом этих равенств формулы (13) и (14 ) запишем в следующем виде:

Полученные выражения для Т0 не зависят от широты, поэтому, ре­ гулируя конструктивные величины В и Срт, можно достигнуть ра­ венства Т0 = 84,4 мин для всех широт.

Для предупреждения инерционной погрешности второго рода в ги­ рокомпасах с пониженным центром тяжести применяются специальные устройства — в ы к л ю ч а т е л и з а т у х а н и я , перекрывающие трубку, соединяющую сосуды масляного успокоителя при маневре. Благодаря этому жидкость не может перетекать из одного сосуда в другой, чем предупреждается появление «инерционного избытка» жидкости в одном из сосудов и, следовательно, появление инерционной погрешности второго рода. Сразу же после окончания маневра приспо­ собление для затухания вновь должно быть включено.

Вгирокомпасах с гидравлическим маятником приспособление для выключения затухания в целях предупреждения инерционной погреш­ ности второго рода не применяется.

Вгирокомпасах с электромагнитным управлением предупреждение инерционных погрешностей может быть достигнуто несколькими спосо­ бами.

Первый из них заключается в компенсации силы инерции, прило­ женной к рабочему телу индикатора горизонта, при маневре судна. Для компенсации силы инерции вычислительное устройство гироком­ паса вычисляет величину действующего ускорения по показаниям лага. Сигнал, напряжение которого пропорционально вычисленному уско­ рению, подается на датчик момента и компенсирует сигнал, возникший вследствие инерционного перемещения рабочего тела индикатора.

Второй способ состоит в том, что в индикаторе горизонта устанав­ ливают контактные ограничители, которые разрывают цепь индика­ тора горизонта при смещении рабочего тела под действием сил инер­ ции. В этом случае чувствительный элемент прекращает реагировать на вращение Земли и, следовательно, превращается в обыкновенный гироскоп. Однако за время маневра он не успевает существеннооткло-

84

литься от первоначального направления, а так как положение равно­ весия гирокомпаса с электромагнитным управлением при маневре не меняется, то после включения индикатора горизонта в показаниях гирокомпаса появляется очень незначительная ошибка.

§ 22. СУММАРНАЯ ИНЕРЦИОННАЯ ПОГРЕШНОСТЬ

Гирокомпасы, устанавливаемые на транспортных судах, в большин­ стве случаев являются неапериодическими и, как правило, не имеют приборов, предназначенных для выключения затухания. Следователь­ но, при маневре судна в широте, отличающейся от расчетной, у гиро­ компаса появляются инерционные погрешности и первого и второго рода, т. е. суммарная инерционная погрешность. Поэтому показания гирокомпаса в течение некоторого времени после маневра будут неточ­ ными.

После окончания маневра обе погрешности начинают уменьшаться по закону затухающих колебаний, причем фазы их не совпадают: когда погрешность первого рода имеет наибольшее значение, погреш­ ность второго рода близка к нулю.

Подробное исследование суммарной инерционной погрешности показывает, что ее характер зависит от соотношения широт: расчетной

то в течение первой четверти периода погрешности имеют одинаковые знаки и суммарная погреш­

ность может достигать значительной величины. В этом случае при маневре целесообразно выключать затухание.

Суммарная инерционная погрешность достигает особенно боль­ ших величин и очень медленно уменьшается при плавании в высоких широтах, где направляющая сила гирокомпаса мала, а период затухаю­ щих колебаний велик. Например, в широте 82° направляющая сила гирокомпаса в 3 раза меньше, чем в расчетной широте, а период зату­ хающих колебаний в несколько раз больше расчетного (84,4 мин).

Зависимость суммарной инерционной погрешности от широты и ха­ рактер ее изменения с течением времени наглядно иллюстрируются

85

табл. 4. Эта таблица рассчитана для параметров гирокомпаса типа «Курс» и для маневра, при которой AvM= 30 узлам.

Из таблицы видно, что суммарная инерционная погрешность пред­ ставляет практический интерес только в течение первого полупериода затухающих колебаний гирокомпаса, а затем она становится незна­ чительной.

После окончания маневра судно, управляемое по гирокомпасу, будет уклоняться в обе стороны от линии курса вследствие изменения поправки гирокомпаса, т. е. будет перемещаться в границах некоторой

полосы, называемой п о л о с о й с н о с а (рис. 56). Это необходимо учитывать при плавании в стесненных условиях, например в узкостях. Ширина полосы сноса зависит от характера маневра и широты. В высо­ ких широтах при резких маневрах ширина полосы сноса может дости­ гать нескольких кабельтовых.

Как показывают исследования, суммарная инерционная погреш­ ность после второго максимума изменяется по закону затухающих коле­ баний. Поэтому после исчезновения погрешности судно возвращается на линию курса. С достаточной степенью точности можно считать, что

больше, чем при одиночном маневре. Причем инерционные погреш­ ности, возникающие при многократном маневрировании, могут су­ щественно отличаться по характеру изменения по времени от тех, которые возникают в результате одиночного маневра.

§23. ВЛИЯНИЕ КАЧКИ НА ГИРОКОМПАС

СПОНИЖЕННЫМ ЦЕНТРОМ ТЯЖЕСТИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА

При качке судна, как и при маневрировании, возникают силы инер­ ции, вызывающие погрешность в показаниях гирокомпаса.

Погрешность гирокомпаса, вызываемая силами инерции, возни­ кающими при качке судна, называется п о г р е ш н о с т ь ю к а ч к и .

Ускорения и силы инерции, возникающие при качке судна, значи­ тельно больше, чем при изменении режима движения судна. Поэтому погрешности качки могут достигать таких величин, которые сделают гирокомпас практически непригодным, если не предупредить их воз­ никновение.

Рассмотрим явления, связанные с возникновением погрешности качки у гирокомпаса с пониженным центром тяжести чувствительного элемента. Для простоты будем считать, что качка совершается по си­ нусоидальному закону. Тогда ускорение /к, сообщаемое чувствительно­ му элементу гирокомпаса при качке судна, имеет следующий вид:

/к /max

87