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

ро. Поэтому для использования свободного гироскопа в качестве ука­ зателя направления необходимо компенсировать его видимое движение

вазимуте с помощью каких-либо специальных устройств. Кроме того, необходимо обеспечить горизонтальное положение оси гироскопа.

Таким образом, для превращения свободного гироскопа в гироскоп направления необходимо непрерывно нивелировать его главную ось

вплоскости горизонта и компенси­

замыкаемые при этом контакты. Датчик момента ДМ вводит при этом момент относительно вертикальной оси гироскопа, вызывающий его прецессию в сторону, противоположную отклонению т. е. к горизонту.

тельно оси OY гироскопа и заставляет его прецессировать в горизон­ тальной плоскости с угловой скоростью.

где Р — вес гироскопа направления;

I — смещение центра тяжести гироскопа вдоль оси X — X. Для того чтобы гироскоп, прецессируя, сохранял неизменным на­

правление своей главной оси в азимуте, необходимо выполнить сле­ дующее условие:

(Ор — со2,

где ю2 — вертикальная составляющая земного вращения. Подставляя значение сор и а>2 в последнее равенство, будем иметь:

Р1

--------= & 6 s i n ф .

Из этого выражения видно, что при изменении широты места необ­ ходимо регулировать величину /, т. е. изменять положение корректи­ рующего грузика.

Недостатком указанного способа регулировки является то, что ее нельзя вести непрерывно. Особенно этот недостаток сказывается при больших скоростях судна. Поэтому в таких приборах ограничиваются установкой КГ на некоторую среднюю широту.

Кроме того, при больших скоростях судна необходимо учитывать дополнительное вращение плоскости меридиана наблюдателя вокруг отвесной линии, возникающей вследствие движения судна. Угловая скорость этого вращения, как было рассмотрено в § 15,определяется выражением

vc sin ИК

tgф•

Следовательно, на движущемся судне для гироскопа направления необходимо выполнить следующее условие:

Скоростной член этого равенства скорректировать при помощи корректирующего грузика не представляется возможным. Между тем при плавании в высоких широтах, а также на судах с большой ско­ ростью увод оси гироскопа от заданного направления за счет скорост­ ного члена достигает значительной величины.

На рис. 67 показана принципиальная схема гироскопа направле­ ния, в котором коррекция в азимуте осуществляется с помощью элект­ рического сигнала, вырабатываемого счетно-решающим устройством с учетом скорости движения судна, истинного курса и широты. Элект­ рический сигнал от счетно-решающего устройства подается на электро­ магнитный датчик момента Д М Ъ который вводит момент Lv относи-

100

тельно оси У — У прибора и заставляет его прецессировать в азимуте с угловой скоростью

. uc s i n # K ,

<о6 smcp + - £ - 5 ---- tgq>.

Коррекция по горизонту в этом приборе осуществляется от электро­ литического уровня датчика сигнала ДС с помощью датчика момента

Д М 2.

Рис. 67. Принципиальная схема гироскопа направления

Вследствие неточной балансировки чувствительного элемента, трения в подшипниках опор и неточного учета скорости движения суд­ на у гироскопа направления появляется погрешность, которая с тече­ нием времени будет увеличиваться. Скорость увода гироскопа, или, как принято говорить, дрейф гироскопа направления, зависит от ши­ роты и в высоких широтах может достигать 2° за каждый час работы.

Гироскоп направления может применяться как самостоятельный курсоуказатель на судах с подводными крыльями и на воздушной по­ душке. На этих судах из-за высоких скоростей обычные гирокомпасы неприменимы.

Кроме того, в комбинации с гирокомпасом гироскоп направления может обеспечить повышение точности судовождения при плавании в высоких широтах, когда в результате частого маневрирования в по­ казаниях гирокомпаса возникают большие инерционные погрешности.

Гироскоп направления можно также использовать при девиационных работах.

101

§ 28. ОБЩАЯ ПОПРАВКА ГИРОКОМПАСА

Гирокомпас, как всякий прибор, имеет ряд погрешностей, возни­ кающих в результате несовершенства его конструкции и технологии изготовления, а также условий эксплуатации и ошибок наблюда­ теля .

Погрешности гирокомпаса по их происхождению разделяются на три категории: м е т о д и ч е с к и е , и н с т р у м е н т а л ь н ы е

ио ш и б к и н а б л ю д а т е л я .

Кметодическим относятся погрешности, вызванные несовершен­ ством методов, положенных в основу конструкции гирокомпаса: по­ грешность затухания одногироскопного компаса, скоростная погреш­ ность, инерционные погрешности, погрешность качки, погрешность неточной установки гирокомпаса на судне, погрешность корректора.

Кинструментальным относятся погрешности, вызванные несовер­ шенством изготовления и сборки гирокомпаса: погрешности, вызван­ ные трением в подвесе чувствительного элемента, погрешности дистан­ ционной передачи показаний гирокомпаса и др.

Кошибкам наблюдателя относятся ошибки, вызванные неточным снятием отсчета и неточным совмещением визирной линии пеленгатора

спеленгуемым объектом.

Вследствие наличия погрешностей гирокомпаса гирокомпасный меридиан не совпадает с истинным меридианом на угол, называемый о б щ е й п о п р а в к о й г и р о к о м п а с а .

При использовании шкал точного отсчета репитеров ошибки на­ блюдателя не превышают обычно ±0°,1, т. е. практического значения не имеют. Следовательно, величина общей поправки гирокомпаса за­ висит от методических и инструментальных погрешностей, т. е. от кон­ струкции гирокомпаса и условий движения судна (скорость, курс, широта).

Для получения по гирокомпасу истинных направлений необходимо при каждом снятии отсчета знать точную величину общей поправки гирокомпаса. Однако, общая поправка не является постоянной вели­ чиной, так как методические и инструментальные погрешности с тече­ нием времени изменяются. Поэтому одной из основных обязанностей судоводителя является систематическое определение общей поправки гирокомпаса при любой возможности навигационным, астрономичес­ ким или радионавигационным способами.

Наиболее точно общая поправка определяется навигационным спо­ собом по створным знакам при использовании оптического пеленгато­ ра. Наименее точными являются радионавигационные способы. К ним следует прибегать только в тех случаях, когда все другие способы не­ доступны.

При определении общей поправки гирокомпаса на стоянке наблю­ дения должны выполняться только после прихода чувствительного эле­ мента в меридиан. Если гирокомпас снабжен корректором, то его нуж­ но установить на нулевую скорость. С учетом динамических свойств гирокомпаса наилучшие результаты будут достигнуты при серии на­ блюдений (4—6 наблюдений) через 20—30 мин каждое.

102

В море определять общую поправку гирокомпаса нужно при дви­ жении судна с постоянными скоростью и курсом. В этом случае, если имеется возможность провести серию наблюдений, то интервалы между наблюдениями желательно сократить до 10—15 мин.

По окончании наблюдений выводят среднее значение общей поправ­ ки гирокомпаса. Если у гирокомпаса корректор отсутствует, то общую поправку следует исправлять скоростной погрешностью, выбираемой из таблиц.

Постоянство общей поправки гирокомпаса при неизменном режиме движения судна является свидетельством исправности прибора. Если после маневра величина общей поправки изменяется, а затем в течение 1,5—2 ч становится равной первоначальной, то следует считать, что гирокомпас работает удовлетворительно.

§ 29. ПОНЯТИЕ ОБ ИНЕРЦИАЛЬНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ

СИСТЕМАХ

Используемые в судовождении способы определения географичес­ ких координат местонахождения судна в море обладают существен­ ными недостатками. Навигационные и радионавигационные методы определения координат судна являются неавтономными, так как их применение возможно только при наличии навигационных ориентиров

или радиостанций.

Возможности использования для определения координат судна методов мореходной астрономии ограничиваются гидрометеорологичес­

кими факторами.

Кроме того, существующие навигационные, радионавигационные и астрономические методы пока не позволяют полностью решить задачу

автоматизации процессов судовождения.

Перспективным планом развития морского флота предусмотрено на некоторых типах судов полностью автоматизировать процессы су­ довождения с широким использованием автономных методов опреде­ ления координат судна.

Способы решения этой проблемы рассматриваются в «и н е р- ц и а л ь н о й н а в и г а ц и и » . Под термином «инерциальная на­ вигация» понимается определение координат и элементов движения судна, основанное на инерционных свойствах движущихся тел. Уст­ ройства, с помощью которых осуществляются эти определения, полу­

Инерциальные навигационные системы могут быть использованы для автоматического вычисления координат судна и для автоматичес­ кого управления движением судна по заданной программе. Системы, предназначенные для автоматического вычисления координат судна, называются и н е р ц и а л ь н ы м и к о о р д и н а т о р а м и .

Принцип работы инерциального координатора в общих чертах сво­

дится к следующему.

Представим себе, что на судне установлена платформа, стабилизи­ рованная каким-то образом в горизонтной системе координат, при-

103