Гирокомпас типа TG – 5000 (Япония)

Гирокомпас (на морском профессиональном жаргоне — гирокомпас) — механический указатель направления истинного (географического) меридиана, предназначенный для определения курса объекта, а также азимута (пеленга) ориентируемого направления. Принцип работы гирокомпаса основан на использовании свойств гироскопа и суточного вращения земли. Его идея была предложена французским исследователем Фуко.

Конструкция гирокомпаса

В комплект гирокомпаса входят два блока: основной блок и блок азимутального перевода (рис. 1). Кроме того, на этом рисунке отдельно показана верхняя часть основного инструмента.

Рис. 1 Основной прибор и прибор курсового вещания

Основной прибор

Основной блок (см рис. 1) включает в себя два отсека: секцию гироскопа и блок питания.

Гиросекция

Гироразрез, представленный в двух проекциях (рис. 3 и 4 соответственно), является основной частью всей системы гирокомпаса. По этой причине знание устройства, принципа действия и правил обслуживания гироскопической секции является необходимым условием сохранения высокой точности прибора в течение длительного времени эксплуатации.

Чувствительный элемент

Основной частью гироскопической части является чувствительный элемент гирокомпаса (рис. 5). Указанный чувствительный элемент крепится к опорной плите посредством двух карданных колец (регулировочного и горизонтального), а также посредством следящего кольца. Вся эта конструкция установлена ​​на втулке, которая может вращаться относительно неподвижных частей основного устройства в горизонтальной плоскости на шарикоподшипниковой опоре, выполненной на двух шарикоподшипниках.

Перейдем к подробной оценке устройства чувствительного элемента.

Гиросфера

Основной частью чувствительного элемента является гиросфера (рис. 6). Гиросфера представляет собой герметичную сферу диаметром 108 мм, внутри которой находится гиродвигатель, состоящий из ротора, шарикоподшипников ротора и его электропривода. Диаметр ротора 98 мм и ширина 30 мм. Ротор производит приблизительно 12 000 оборотов в минуту. Ротор вращается против часовой стрелки, если смотреть с северной стороны. Внутри гиросферы сначала создается вакуум, а затем впрыскивается небольшое количество гелия для улучшения теплоотвода энергии, выделяемой ротором гиромотора во время работы.

Шариковые подшипники смазываются специальной высококачественной смазкой. Ротор отбалансирован с высокой точностью, поэтому практически не создает вибраций при вращении. Для привода гироскопа используется однофазный ток, который с помощью конденсаторов преобразуется в трехфазный.

На северной и южной сторонах гиросферы установлены статорные обмотки двух датчиков угла, соединенных по специальной схеме.

Устройства ввода питания внутрь гиросферы закреплены на восточной и западной сторонах установочной рамы, с помощью которой гиросфера жестко закреплена.

Гиросфера полностью погружена в высоковязкую силиконовую жидкость. В этом состоянии центр тяжести (центр масс) тиросферы совпадает с центром плавучести. Вес гиросферы подобран таким образом, что при погружении в силиконовую жидкость гиросфера имеет отрицательную плавучесть.

Проволочный подвес

Гиросфера (точнее, монтажная рама, с которой она жестко связана) имеет проволочный (торсионный) подвес.

Как видно из рис. 7 и 9 гиросфера подвешена к верхней части контейнера датчика. Подвеска осуществляется с помощью двух тросов, на которых подвешена тяга подвеса, к которой, в свою очередь, с помощью двух тросов подвешен каркас крепления гиросферы. У проволочного подвеса есть еще одна функция — он подает питание на гиромотор. По этой причине проволочная подвеска имеет керамические изоляторы там, где она соприкасается с металлическими частями.

Рис. 2 части нактоуз

Рис. 3 Секция гирокомпаса — основная часть всей системы гирокомпаса

Рис. 4 Техническое обслуживание секции гироскопа

Рис. 5 Датчик гирокомпаса

Рис. 6 Компоненты гиросферы

Чувствительный элемент

Как следует из рис. 5, чувствительный элемент, представляющий собой фигурный контейнер, состоит из двух разных частей: верхней и нижней. Вся нижняя и верхняя часть, до отмеченного на рисунке уровня, заполнена очень вязкой силиконовой жидкостью. Поверх чувствительного элемента установлена ​​пластина, которая позволяет силиконовой жидкости изменять объем при колебаниях температуры. Имеется винтовое устройство для регулировки упругости проволочного подвеса. Кроме того, поверх чувствительного элемента помещается уровень для определения и контроля угла тангажа гиросферы. Каждое деление уровня равно двум угловым минутам.

В нижней части чувствительного элемента установлена ​​пластиковая полусфера. Механизм регулировки позволяет изменять зазор (а значит, и величину момента трения) между указанной полусферой и гиросферой для обеспечения необходимой точности гирокомпаса в условиях движения корабля.

Чувствительный элемент легко снимается с кардана, в котором он установлен.

Рис. 7 Тросовая подвеска гиросферы

Датчик угла

Как было сказано ранее, статорные обмотки датчика угла, измеряющего угол наклона гиросферы относительно контейнера, установлены с северной и южной сторон гиросферы (см рис. 6). Обмотки ротора датчика угла установлены на гнездах напротив обмоток статора. Рассматриваемый датчик угла предназначен для выработки трех электрических сигналов, пропорциональных углу наклона гиросферы, углу несоосности азимутальной следящей системы и углу несоосности горизонтальной следящей системы. Это позволяет реализовать специальную схему включения роторных обмоток двух датчиков.

Горизонтальное кольцо

Как видно из рис. 3 и 4 монтажное кольцо, к которому крепится чувствительный элемент, прикреплено к горизонтальному кольцу, которое, в свою очередь, подвешено в следящем кольце.

Механизм системы горизонтального слежения установлен с западной стороны горизонтального кольца. Целью этой системы слежения является отслеживание движения гиросферы вокруг горизонтальной оси.

Кроме того, с западной стороны горизонтального кольца установлен усилитель системы горизонтального слежения.

Следящее кольцо

Как видно из рис. 3 и 4, следящее кольцо поддерживает горизонтальное кольцо и чувствительный элемент. В свою очередь втулка следящего кольца закреплена, как и у поворотных направляющих, в двух шарикоподшипниках, установленных в центральной части опорной плиты. С северной стороны горизонтального кольца расположен жидкостный демпфер, предназначенный для гашения колебаний, вызванных креном корабля. Азимутальный механизм расположен в верхней части следящего кольца. Этот азимутальный сервопривод является последним звеном в азимутальной следящей системе, которая также включает в себя: азимутальный сервоусилитель, азимутальный серводвигатель и промежуточный механизм.

В верхней части следящего кольца установлен датчик угла линейного типа, предназначенный для считывания азимутального угла компаса, усугубляемого отклонением скорости. Затем к корректирующему сигналу добавляется сигнал, генерируемый указанным датчиком угла. После этого очищенный сигнал усиливается, передается на второй азимутальный серводвигатель, который вращает табло центрального блока гирокомпаса, показывающего скорректированный курс, а также на датчик-транслятор курса (курсодатчик). Датчик курса, в свою очередь, передает угол курса на блок направления и далее на ретрансляторы.

Функциональная схема системы слежения за азимутом и системы коррекции отклонения скорости представлена ​​на рис. 8.

Рис. 8 Функциональная схема системы азимутального слежения

Поддерживающая плита

Как видно из рассмотрения рис. 3 и 4 опорный стол закрывает сверху вращающийся чувствительный элемент и следящее кольцо и выполняет роль пластины, на которой размещаются азимутальный повторитель, блок питания усилителя азимутальной системы слежения и сам азимутальный усилитель, а также Устанавливаются щеткодержатель (коллектор), курсовой датчик и лампа подсветки.

Механизм азимутальной следящей системы включает в себя: серводвигатель, датчик курса и редуктор.

Кроме того, на опорном столе установлены корректирующий азимутальный серводвигатель (двигатель — корректор отклонения скорости) и второй датчик, курсор-транслятор (корректируемый курсор-транслятор), а также зубчатый механизм.

Опорный стол имеет противоударную подвеску.

Нактоуз

Как видно из рис. 2, нактоуз состоит из основания, снабженного амортизаторами, и корпуса. Binnacle является водонепроницаемым. Верхняя часть нактоуза имеет застекленную часть (диаметр 220 мм), через которую можно снимать показания курса с карты на основной блок гирокомпаса.

Блок питания

Другим основным отсеком основного блока гирокомпаса является блок питания. На рис. 2 показано его расположение в основном приборе, а на рис. 9 показана блок-схема.

Блок питания предназначен для питания всей системы гирокомпасов и состоит из двух частей, одна из которых предназначена для питания гироскопической секции, а другая — для питания системы ретранслятора.

Блок питания включает в себя:

• силовой блок;
• блок выпрямителя;
• таймер;
• панель переключателей (включает в себя переключатель компаса и элементы сигнализации).

Рис. 9 Источник питания гирокомпаса

Рис. 10 Заголовок блока вещания

Прибор трансляции курса

Блок передатчика курса (рис. 10) предназначен для воспроизведения показаний курса, формируемых в основном блоке компаса, и передачи показаний курса всем ретрансляторам (всем потребителям курса).

Блок трансляции курса имеет усилитель системы пошаговой трансляции курса, устройство сигнализации об исчезновении питания гирокомпаса от судовой сети (зуммер), а также пульт коррекции, формирующий сигнал коррекции отклонений скорости . (включает в себя кнопки настройки широты и скорости).

Прибор переключения основных приборов сдвоенной комплектации гирокомпаса

Возможна установка на судно гирокомпаса ТГ-5000 сдвоенной конфигурации. При этом в комплект входят два основных прибора, два прибора курсового вещания и устройство переключения основных приборов.

Блок коммутации имеет устройство сравнения показаний двух основных приборов, устройство установки разницы показаний двух основных компасов, сигнальное устройство на случай превышения разницы показаний заданного значения, сигнализацию (зуммер) выключатель и сигнальная лампа.

Рекомендуемое чтение:
Электрические навигационные приборы
Принцип работы гирокомпаса «Эталон-14»