Учись морскому делу - Багрянцев Борис Иванович - Страница 20

Дверца нактоуза для доступа к девиационному прибору должна быть всегда закрыта на замок, ключ от которого хранится у заведующего. Силуминовые нактоузы — вместо дверцы имеют люки, закрывающиеся крышками на специальных болтах.

В детстве всем приходилось играть с удивительной по своим свойствам игрушкой — волчком. Пока волчок не раскрутишь, его нельзя заставить стоять, но стоит придать ему вращательное движение, и ось его принимает вертикальное положение. Чем больше скорость вращения, тем устойчивее волчок. Хорошо раскрученный волчок всегда стремится занять устойчивое вертикальное положение, даже если его ось первоначально была наклонена. Если быстро вращающийся волчок легонько толкнуть, он, качнувшись в стороны, опять примет вертикальное положение. На этом принципе и создан гироскоп.

Симметричный металлический диск с обмоткой (ротор) поместили на оси в кардановый подвес (рис. 26) и с помощью электромагнитного воздействия заставили его быстро вращаться. Ось вращения ротора называют осью гироскопа, или осью X, ось вращения внутреннего кольца — осью Y, а наружного полукольца — осью Z. Ротор гироскопа имеет возможность вращаться относительно всех трех осей. Центр массы всей системы находится в точке пересечения осей и называется центром гироскопа.

Такую систему называют гироскопом с тремя степенями свободы, или свободным гироскопом. Свободный гироскоп обладает несколькими свойствами, и первое из них заключается в том, что ось быстро вращающегося ротора стремится сохранить полученное направление, даже если наклонять или вращать подставку, на которой размещен гироскоп. Вторым его важным свойством является способность оси ротора под действием приложенной к ней силы поворачиваться в плоскости, перпендикулярной направлению действия силы. Представим, что мы нажали сверху на горизонтальное кольцо карданового подвеса в точке А. Вместо того чтобы повернуться вокруг оси У, ось ротора повернется вокруг отвесной оси Z. Это свойство называется прецессионным движением, или прецессией.

Предположим, что нам удалось установить ось свободного гироскопа в плоскости истинного меридиана. Но ведь Земля имеет суточное вращение вокруг своей оси, вследствие чего ее восточная часть все время опускается в пространстве, а западная поднимается. Представив вращение Земли и зная свойство оси гироскопа сохранять свое положение в пространстве, нетрудно вообразить, что ось установленного в какой-то точке Земли гироскопа через некоторое время, на наш взгляд, отклонится от плоскости истинного меридиана и от плоскости истинного горизонта.

Для превращения свободного гироскопа в прибор, способный показывать истинные направления, к нижней части его камеры по оси Z подвешивается груз (маятник), который ограничивает степень свободы относительно горизонтальной оси У. Маятник, стремясь располагаться по отвесной линии, все время будет вызывать прецессию оси ротора, пока она не совместится с плоскостью истинного меридиана, т. е. пока маятник не займет положение строго по оси Z гироскопа.

Так был изобретен гирокомпас — прибор, не зависящий от магнитных и электромагнитных полей, прибор, способный давать истинные направления. Но следует помнить, что каждый гирокомпас имеет свою постоянную инструментальную поправку (Д_гк). Эта поправка не зависит от курса корабля, она определяется при заводских испытаниях прибора и записывается в его паспорт. Следовательно, для получения истинного направления к снятому с гирокомпаса показанию курса или пеленга необходимо прибавить поправку с ее знаком:

Гирокомпас монтируется в неподвижном относительно корабля нактоузе, устанавливаемом в надежно защищенном месте. Основными его частями являются чувствительный элемент (гиросфера) и следящая сфера (рис. 27). В средней части нактоуза на кардановом подвесе помещен латунный бак (резервуар) с грузом внизу. В резервуар заливается поддерживающая жидкость-, состоящая из 13 л дистиллированной воды и 2,45 л глицерина. Для лучшей токопроводимости в жидкость добавляют 11 г салициловой кислоты. В резервуар с жидкостью помещается следящая сфера, представляющая собой алюминиевый, покрытый изнутри эбонитовой массой шар. Внутри следящей сферы находится гиросфера. Пространство между внутренней стенкой следящей сферы и гиросферой через отверстия в следящей сфере заполнено той же поддерживающей жидкостью. Верхняя часть резервуара закрыта столом, представляющим собой панель, на которой смонтирован ряд приборов и устройств, необходимых для работы гирокомпаса и контроля за ним. С помощью пружинного подвеса и шариковых подшипников следящая сфера подвешивается к столу и может свободно вращаться вокруг вертикальной оси.

Чувствительный элемент (гиросфера) является главной частью гирокомпаса. Это латунная сфера, образованная из двух полушарий. Внутри гиросферы имеется рама, в которой на подшипниках укреплены вертикальные оси камер двух гироскопов. Снаружи гиросфера покрыта тонким слоем эбонита, а в экваториальной части имеет пять токопроводящих полос. У концов широкого экваториального пояса вмонтированы два угольных электрода, обеспечивающие действие следящей системы. Их называют следящими электродами гиросферы. На экваториальной полосе имеется градусная разбивка, нуль которой обращен к югу гиросферы. После запуска гирокомпаса, когда гиросфера «войдет в меридиан», т. е. установится своей диаметральной линией в плоскости истинного меридиана (0 — 180°), отсчет курса корабля может быть снят по этим делениям. На полюсах гиросферы вмонтированы полярные электроды, через которые подается электроэнергия к токоприемникам, расположенным внутри гиросферы. Токи для питания гиромоторов передаются через поддерживающую жидкость, что обеспечивает чувствительному элементу полную свободу.

Центр массы собранной гиросферы на 7–8 мм ниже ее геометрического центра. При наклонах плоскости экватора гиросферы это создает момент силы тяжести, вызывающий прецессионное движение гиросферы в меридиан.

Диаметр гиросферы — 252 мм, масса — 8750 г, масса каждого ротора — 2325 г, диаметр ротора — 127 мм, скорость их вращения — около 20 000 об/мин.

С помощью следящей системы данные курса от гиросферы могут передаваться на картушки основного прибора, расположенные на столе, а также в различные точки корабля на репитеры и другие приборы, работающие от гирокомпаса (курсограф, авторулевой, автопрокладчик).

Действие следящей системы заключается в стремлении следящей сферы сохранить свое положение относительно гиросферы. При повороте корабля следящая сфера будет отклоняться от положения чувствительного элемента, возникнет разность потенциалов электродвижущей силы на специальном устройстве, а это заставит заработать азимутальный мотор, который начнет поворачивать следящую сферу вслед за чувствительным элементом.

Гирокомпас имеет ряд преимуществ перед магнитным компасом:

он не подвержен воздействию магнитных и электромагнитных полей;

устойчивее в работе, что повышает точность его показаний при качке, толчках и т. п.;

поправка остается постоянной при изменении курса корабля и может быть выведена до нуля из показаний репитеров;