Раздел 5.Навигационное оборудование судов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №38
Тема: Назначение и устройство магнитного и гироскопического компасов.

Цель: Ознакомиться с устройством магнитного и гироскопического компасов.

Задание: Изучить конструкцию и пользование магнитным и гироскопическим компасами.

Запись в отчёте:

1.Описать устройство магнитного и гироскопического компасов.

2. Изложить действия по пользованию магнитным и гироскопическим компасами.

Теоретическое описание методики проведения работы:

МАГНИТНЫЕ КОМПАСЫ

Морские магнитные компасы — основные навигационные, приборы (несмотря на наличие гирокомпасов), которые служат для определения курса судна и направлений на береговые предметы и небесные светила. По компасу можно также определить приближенное направление ветра и дрейфа судна.

Магнитный компас работает на основе свойства намагниченной стрелки располагаться своей осью вдоль магнитных силовых линий магнитного поля Земли; следовательно, стрелка компаса должна показывать направление магнитного меридиана в данной точке на поверхности Земли. В связи с тем что на магнитную стрелку компаса, установленного на судне, действуют магнитные поля Земли и судового железа, ось магнитной стрелки или линия NS картушки магнитного компаса располагается в плоскости компасного меридиана.

По назначению морские магнитные компасы делятся на главные и путевые.

Главный магнитный компас, как об этом говорит само название, является наиболее важным навигационным прибором, который обычно устанавливают на верхнем мостике в диаметральной плоскости судна в возможной удаленности от влияния судового железа,

                                                206

 что обеспечивает наиболее оптимальные условия работы компаса. По главному компасу судоводитель назначает заданный курс, проверяет показания путевого компаса и гирокомпаса, пеленгует береговые объекты для определения места.

Путевой магнитный компас служит как указатель курса и, как правило, устанавливается в рулевой рубке перед рулевым.

В настоящее время все отечественные суда снабжаются 127-миллиметровым морским магнитным компасом. Он обладает достаточной точностью и надежностью показаний, прост в использовании, обслуживании и ремонте.

Морской магнитный 127-миллиметровый компас (рис. 15) состоит из следующих основных частей: защитного колпака 1, котелка 2 с картушкой, пеленгатора 3, нактоуза 4 и девиационного прибора 5.

Картушка (рис. 16) является главной частью компаса и состоит из системы магнитных стрелок 5, поплавка с латунным ободком 2, агатовой топки 3, винта 4 для крепления топки, диска 1 со шкалой, разбитой на румбы и градусы.

Магнитная система картушки собрана из шести стрелок круглого сечения диаметром, равным 2,5 мм. Стрелки делаются попарно одинаковыми по длине, чтобы концы всех стрелок находились на одной окружности. Для предохранения от ржавчины магнитные стрелки помещают в герметически запаянные медные пенальчики. Поплавок изготавливают из тонкой листовой латуни, он имеет форму полусферы. Обладая запасом плавучести, он значительно уменьшает массу картушки в.компасной жидкости, а следовательно и давление картушки на поддерживающую ее шпильку. Масса картушки в компасной жидкости равна 4±0,5 г, а в воздухе —105 г. Топку изготовляют цилиндрической формы из агата. Снизу в топке делают углубление, которым она надевается на острие компасной шпильки. Топка крепится винтом в сквозном отверстии поплавка. В нижней части отверстие имеет расширение для того, чтобы картушка могла наклоняться при качке судна. Диск изготовляют из тонкой листовой слюды и на него наклеивают бумажную градуированную шкалу.

Котелок (рис. 17) представляет собой латунный цилиндрический резервуар, разделенный внутри горизонтальной переборкой на две камеры и заполненный компасной жидкостью. В верхней основной камере 1 установлена конусовидная латунная колонка 2 с компасной шпилькой 3, на которую надевается своей топкой картушка. На верхний конец шпильки напаивают кусочек очень прочного металла — ирридия или стеллита. Внутри верхней камеры установлены носовая и кормовая курсовая нити 4 из вычерненной латунной проволоки. При установке котелка на судне они должны располагаться в диаметральной плоскости судна. Носовая курсовая нить является индексом для отсчета курса судна.                                    208

Нижняя, или дополнительная, камера 5 служит для компенсации объема компасной жидкости при изменении температуры. Верхняя камера соединена с нижним отверстием, через которое перетекает компасная жидкость при ее сжатии или расширении. Дном нижней камеры является гибкая из гофрированной латуни диафрагма 6.

Изменение объема в основной камере компенсируется изменением объема с помощью диафрагмы в дополнительной камере, В среднюю часть диафрагмы вставлено стекло 7, толщиной 5 мм.

Находящаяся в донной части котелка электрическая лампочка 8 освещает в темное время суток через это стекло картушку компаса. Котелок закрыт толстым зеркальным стеклом 9, диаметром 177 мм и толщиной 5,5 мм, установленным на резиновой прокладке. Стекло крепится латунным азимутальным кольцом 10, на котором нанесена шкала (от 0 до 360°) для определения при помощи пеленгатора курсовых углов. Нулевое деление шкалы азимутального круга обращено к корме и сдвинуто относительно диаметральной плоскости судна на угол 30°, по часовой стрелке. Это связано с тем, что индекс пеленгатора также сдвинут на 30° из-за предметной и глазной мишеней, закрывающих деления азимутальной шкалы. Котелок помещен в кардановое кольцо для сохранения горизонтального положения во время качки. Снизу к корпусу котелка крепится латунная чашка со свинцовым грузом-поддоном 11. Груз служит для понижения центра тяжести котелка и уменьшения его колебаний во время качки судна.

Компасная жидкость доливается в котелок через специальное отверстие в его боковой стенке. Для хранения и транспортировки котелка в комплекте компаса имеется специальный ящик.

Нактоуз (см. рис. 15) предназначен для установки котелка компаса и девиационного прибора. Изготовляется из сплава кремния с алюминием (силумина). Состоит нактоуз из корпуса, нижнего и верхнего оснований, амортизирующего подвеса, девиационного прибора и защитного колпака. Корпусом является полый цилиндр, опирающийся на фланцевидное основание с отверстиями для крепления нактоуза к палубе судна. У верхнего основания, которое может поворачиваться (для этого надо отдать гайки болтов, которыми оно крепится к корпусу), имеется цилиндрическая шейка, внутри которой находится амортизирующий подвес (для уменьшения действия вибрации на котелок компаса), состоящий из массивного металлического кольца и двух гнезд для осей карданова кольца котелка. Верхнее основание может поворачиваться на 12° в ту и другую сторону, для чего надо отдать четыре болта, крепящие основание к корпусу, и повернуть его.

Девиационный прибор (см. рис. 15) помещается внутри корпуса нактоуза. Основная часть прибора — вертикальная латунная труба с двумя вертикальными пазами, один из которых расположен в продольной, а другой — в поперечной плоскости компаса. В эти пазы устанавливаются две каретки с магнитами-уничтожителями. В одной каретке размещаются продольные, а в другой поперечные магниты. Подбирая соответствующие по величине магниты и перемещая каретки вверх и вниз по трубе, добиваются, чтобы их воздействие на стрелки компаса было равно и противоположно воздействию магнитного поля судового железа. Таким образом производится уничтожение девиации. Внутри девиационной трубы на тросике подвешивается креповой магнит, предназначенный для уничтожения креновой девиации.

Защитный колпак (см рис. 15) служит для предохранения от механических повреждений котелка компаса, установленного в нактоузе. В

 

колпаке имеется два окна, через которые можно производить отсчет курса, не снимая колпака с нактоуза.

Пеленгатор (рис. 18) служит для определения пеленгов и курсовых углов. Основанием 1 пеленгатора служит латунное кольцо с заплечиками для удержания его на азимутальном кольце компаса. На основании прикреплены глазная мишень 5 с узкой прорезью и светофильтрами 4 (для прямого пеленгования Солнца) и предметная мишень 2 с нитью. В нижней части глазной мишени имеется трехгранная призма, позволяющая снимать отсчеты пеленгов. В центре основания пеленгатора расположена съемная чаша 3 для установки дефлектора — прибора, служащего для измерения магнитных сил, действующих на магнитную систему компаса (при уничтожении девиации).

По магнитному компасу определяют: компасный курс судна, компасный пеленг, курсовые углы, направления ветра и т. д. Для снятия отсчета компасного курса к компасу подходят со стороны кормы и замечают деление картушки, приходящееся против носовой курсовой черты. Точность отсчета курса составляет 0,2°. При плавании в штормовую погоду, когда судно рыскает и отсчет против курсовой черты постоянно меняется, за курс принимается средний из двух крайних отсчетов.

При взятии пеленга какого-либо предмета пеленгатор поворачивают так, чтобы нить предметной мишени проходила посередине пеленгуемого предмета и прорези глазной мишени. В момент совмещения замечают отсчет пеленга под призмой пеленгатора. Снятый отсчет является обратным компасным пеленгом (ОКП), так как он показывает направление от предмета на судно и отличается от компасного пеленга на 180°. Компасный пеленг рассчитывают по формуле

КП = ОКП ± 180°

Если ОКП <180°, то берется знак «плюс» (+), если ОКП >180° — знак «минус» (—).

Для определения курсовых углов так же, как и при пеленговании, пеленгатор наводят на наблюдаемый предмет, а отсчет курсового угла снимают с азимутального круга против индекса у глазной мишени пеленгатора.

Магнитный компас, как и другие навигационные приборы, нуждается в тщательном уходе. Котелок компаса следует оберегать от резких -толчков. Его необходимо протирать мягкой чистой ветошью. Азимутальное кольцо и острия осей карданова подвеса смазывают тонким слоем технического вазелина. Все части компаса необходимо содержать в чистоте. Когда главный компас не используется, он должен быть закрыт защитным колпаком. При стоянке в порту на него надевают парусиновый чехол. Совершенно недопустимо какое-либо передвижение специального девиационного железа и магнитов. Внутри нактоуза нельзя хранить посторонние предметы.

На судне вследствие отсутствия необходимых условий разбирать компас не разрешается. Поэтому в судовых условиях обычно ограничиваются проверкой картушки на застой, и заменой, если потребуется, компасной шпильки, и проверкой пеленгатора.

Гироскопический компас.

Гироскопический компас (гирокомпас) - компас, указывающий направления в море и работающий независимо от сил земного магнетизма и магнитного поля на судне.
Принцип действия гирокомпаса основан на использовании следующих свойств быстро вращающегося тела гироскопа:
1) ось быстро вращающегося ротора гироскопа сохраняет неизменным заданное в начальный момент направление;
2) под действием внешней силы, приложенной к гироскопу (подвешивается груз), главная ось поворачивается перпендикулярно к направлению действия силы, что и используется для превращения гироскопа в гирокомпас.
На работу гирокомпаса оказывают влияние скорость судна, маневрирование, качка, широта места и т.д. Часть этих погрешностей устраняется при помощи специальных устройств, часть учитывается поправкой гирокомпаса (ЛГК).
Работа (показания) гирокомпаса постоянно (особенно при каждом изменении курса) контролируется путем сличения курсов с магнитным компасом. В комплект гирокомпаса входят: основной компас; приборы управления, контроля и питания; приборы курсоуказания (рис. 207).

Гирокомпас имеет ряд преимуществ перед магнитным компасом: большая устойчивость на меридиане; отсутствие влияния на компас магнитного склонения (d) и судовой девиации (8); возможность использовать в различных помещениях судна Дублирующих показания компаса приборов - репитеров; возможность вести непрерывную автоматическую запись курса судна во время плавания с помощью курсографа и использовать специальный прибор - авторулевой, который обеспечивает автоматическое управление ру­левым приводом, удерживая судно на заданном курсе без участия рулевого.
Недостатки: сложность конструкции и потребность в электрическом токе.

Гирокомпас является навигационным гироскопическим прибором, служащим для указания направлений в море. Основным элементом всех навигационных гироскопических приборов, применяемых для указания направлений в море, является гироскоп.

Гироскопом называется тело, вращающееся с большой скоростью вокруг своей оси симметрии и подвешенное так, что ось, вокруг которой происходит вращение, может изменять свое положение в пространстве.

. Однако после того как гироскоп прецессионным движением устанавливается в плоскости меридиана, его главная ось будет совершать незатухающие колебания вокруг истинного меридиана; таким прибором пользоваться нельзя. Чтобы гирокомпасом можно было пользоваться в судовождении, необходимо, чтобы главная ось чувствительного элемента постоянно находилась в плоскости меридиана. Для приведения гирокомпаса в меридиан, т. е. для гашения незатухающих колебаний, имеется специальное устройство — жидкостный успокоитель.

У гирокомпаса, как и у всякого прибора, имеются погрешности, которые делятся на три категории: конструктивные, инструментальные и ошибки наблюдателя. Вследствие наличия погрешностей гирокомпаса гирокомпасный меридиан не совпадает с истинным меридианом на угол, называемый общей поправкой гирокомпаса — ∆ГК. В связи с тем, что общая поправка не является величиной постоянной, судоводитель обязан систематически определять общую поправку гирокомпаса навигационными, астрономическими и радионавигационными способами.

Рассмотрим основные узлы гирокомпаса типа «Курс», устанавливаемого на судах морского флота. Главным прибором гирокомпаса является основной компас, в котором расположены чувствительный элемент — гиросфера, следящая сфера, внешние или неподвижные части гирокомпаса.

Гиросфера  предназначена для определения линии NS, которая указывает гирокомпасный меридиан. Гиросфера представляет собой герметическую сферу, внутри которой расположены два гиромотора, жидкостный успокоитель, реле выключателя затухания и катушка электромагнитного дутья. Корпус гиросферы состоит из двух латунных полусфер, облицованных снаружи эбонитом. Гироскопы или гиромоторы являются трехфазными электрическими двигателями с частотой вращения 20000 об/мин. Гиромоторы установлены на специальном кронштейне, который крепится к нижней полусфере.

Жидкостный успокоитель служит для гашения незатухающих колебаний чувствительного элемента.

Катушка электромагнитного дутья уложена в нижней части гиросферы. При прохождении тока, вокруг катушки образуются переменные магнитные поля, которые препятствуют опусканию гиросферы, поддерживая гиросферу на плаву в центре следящей сферы. Центр тяжести гиросферы ниже ее геометрического центра примерно на 6 мм. Диаметр гиросферы равен 252 мм. Для подводки электрического питания к гиросфере на ее поверхности имеются графитно-эбонитовые электроды: два полярных, широкий экваториальный полупояс, четыре узких и небольшой круглый электрод на экваторе гиросферы. Гиросфера помещается в следящую сферу и вместе с ней полностью погружается в поддерживающую токопроводящую жидкость, налитую в резервуар. Следящая сфера негерметична, и гиросфера плавает в ней.

Поддерживающая жидкость представляет собою смесь дистиллированной воды, глицерина, буры и формалина. Следящая сфера (рис. 31) служит для обеспечения подвеса чувствительного элемента и подведения к нему электрического питания. Она состоит из двух алюминиевых 3 и 6 чаш, держателя 1 со стержнями 2, двух токопроводящих колец 4 с электродами, эбонитовых колодок 5 и смотровых застекленных окон 7, служащих для наблюдения за гиросферой. Составной частью следящей системы является азимут-мотор, который служит для согласования следящей сферы с гиросферой.

К внешним или неподвижным частям гирокомпаса относятся нактоуз с кардановым подвесом, резервуар с поддерживающей жидкостью, «стол» с приборами системы охлаждения, контрольными приборами и корректором скоростной погрешности. Питание гирокомпаса осуществляется специальным агрегатом-преобразователем.

Гирокомпас по сравнению с магнитным компасом обладает следующими преимуществами: магнитные поля не влияют на работу гирокомпаса и поправка его постоянна на всех курсах; он более устойчив в меридиане; его можно использовать для подключения необходимого числа репитеров и других приборов; он обеспечивает более точное указание курса. Основной недостаток гирокомпаса — сложность конструкции и потребность в электрическом токе.

                                                                         

 ПРИБОРЫ, РАБОТАЮЩИЕ ОТ ГИРОКОМПАСА

Репитер (рис. 32) — прибор, повторяющий показания основного прибора гирокомпаса. Репитеры устанавливают в штурманской и рулевой рубках, на крыльях мостика, в каюте капитана и в других местах судна, где необходимо иметь прибор курсоуказания.

Репитер подвешивают в кардановом подвесе на специальной колонке, называемой пелорусом. Настенный репитер (в каюте капитана, штурманской рубке) крепится на специальном кронштейне на переборке. Репитер представляет собой водонепроницаемый металлический: корпус, закрытый сверху стеклом. Внутри корпуса находится принимающий электромотор. Принимая показания датчика основного компаса, ротор электромотора при помощи зубчатой передачи разворачивает картушки внутреннего точного и наружного грубого отсчета. Картушка грубого отсчета разбита на 360° с ценой деления Г и оцифрована через 10°. Картушка точного отсчета разбита на 10° с ценой деления 0,1°.. Над картушками закреплена курсовая черта.

Рулевой матрос удерживает судно на курсе по картушке точного отсчета. Если судно следует курсом 275°, курсовая черта будет находиться против деления 275° картушки грубого отсчета и против деления 5° картушки точного отсчета, так как последняя показывает только единицы и не показывает десятки и сотни градусов.

При повороте судна на новый курс необходимо следить за поворотом судна по картушке грубого отсчета и после прихода на курс подправить его по картушке точного отсчета. Для снятия отсчета курса по репитеру с картушки грубого отсчета снимают целые сотни и десятки градусов, а по картушке точного отсчета снимают единицы и десятые доли градуса. На кольцевом ободе репитера нанесен азимутальный круг для взятия курсовых углов. Согласование показаний репитера с основным компасом производят специальным ключом, вставляемым в отверстие сбоку корпуса репитера.

Курсограф (рис. 33) — прибор, предназначенный для непрерывной автоматической записи курса в течение рейса, а также для контроля за работой рулевого матроса. Лента курсографа с записью курса является контрольным документом при разборе аварий.

Показания основного компаса передаются на репитерный моторчик 1 курсографа, который приводит в движение два пера 2, записывающих курс судна на бумажной ленте 3, разделенной вертикальными линиями на 90° через 1°.и с четырьмя шкалами-0-90°, 90-180°, 180-270°, 270-360°. Для того чтобы прочесть запись курса, сначала по записи левого (четвертного) пера определяют четверть, в которой расположен курс судна, затем со шкалы, соответствующей четверти, снимают курс, записанный правым (курсовым пером). Так, например, если левое перо пишет в третьей графе, а правое перо показывает курс 63°, то действительный курс судна будет 180+63 — 243°.

Электродвигатель времени 4 при помощи лентопротяжного механизма 5 вращает ведущий валик, на который наматывается лента 3 с делениями 2 ч от 0 до 24 ч. Зная, что отрезок ленты между двумя поперечными линиями на ленте проходит за 10 мин, можно определить время в момент снятия курса. Перед включением показания курсографа необходимо согласовать с основным гирокомпасом и на ленте курсографа проставить дату и судовое время.

Контрольные вопросы:

1.​. Дать определение судовым указателям курса судна.

2.​ Охарактеризовать принцип действия магнитного компаса.

3. Охарактеризовать основные конструкции судовых магнитных компасов.

4. Пояснить принцип работы с магнитным компасом.

5.Пояснить принцип действия гироскопического компаса.

6.Пояснить основные приборы работающие от гироскопического компаса и принцип их действия.

 

 

                                                    218