Реферат: Виды девиации магнитного компаса

Интеркардинальная девиация. При движении судна в условиях качки следящая сфера гирокомпаса раскачивается вокруг своей оси подвеса в такт с качкой под действием составляющей ускорения в плоскости Е—W.

Составляющая ускорения в плоскости N—S, воздействующая на маятник следящей сферы, меняя свое направление синхронно-с качкой, создает вертикальный момент, аналогично тому, как это происходит у обычных маятниковых компасов, но в отличие от них в гирокомпасе с электромагнитным управлением этот момент сам по себе не вызывает интеркардинальной девиации.

Инерционные моменты, действующие на следящую сферу во время качки, приводят лишь к дополнительным динамическим нагрузкам на двигатели азимутальной и горизонтальной следящих систем, но не дают существенных ошибок в показаниях гирокомпаса.

Основная причина, определяющая появление интеркардинальной девиации у гирокомпаса с косвенным управлением, заключается в том, что составляющая ускорения в плоскости N—S действует и на маятник индикатора горизонта. Она вызывает появление сигнала, пропорционального ускорению и меняющего знак в такт с качкой. Этот сигнал поступает на двигатели, которые прикладывают к гироскопу через торсионы знакопеременные моменты. Поскольку одновременно происходит раскачивание следящей сферы, оси двигателей рассогласовываются с осями соответствующих торсионов на угол, примерно равный амплитуде качки. В результате, когда сигнал от индикатора горизонта поступает на двигатели, моменты, прикладываемые к гироскопу торсионами, создают две составляющие — горизонтальную и вертикальную.

Так как горизонтальные торсионы имеют жесткость, во много раз большую, чем вертикальные, то вертикальная составляющая моментов от горизонтальных торсионов по абсолютной величине значительно превосходит остальные вертикальные моменты. Она и образует постоянный вертикальный момент, вызывающий ингеркардинальную девиацию гирокомпаса па качке. Как видно, механика появления интеркардинальной девиации у гирокомпасов с электромагнитным управлением иная, чем у обычных маятниковых гирокомпасов, но схема образования постоянного вертикального момента при качке по существу одинакова.

Величина интеркардинальной девиации, закон ее изменения и зависимость от параметров гирокомпаса и качки для гирокомпаса с электромагнитным управлением в принципе остаются такими же, как и для одногироскопных маятниковых компасов.

Из известных способов компенсации интеркардинальной девиации для

гирокомпаса с электромагнитным управлением наиболее рациональным оказалось применение индикатора горизонта с сильно демпфированным маятником.

Введение в чувствительный маятниковый элемент вязкого трения позволяет осуществить сдвиг по фазе, близкий к 90°, между действующим ускорением и моментом, прикладываемым к гироскопу, в результате чего эффект влияния качки на гирокомпас сводится к минимуму.

Гиротахометром (ГТ) называется гироскопический прибор, предназначенный для измерения угловой скорости объекта относительно какой-либо оси. Довольно часто приборы такого назначения называют дифференцирующими гироскопами. Гиротахоакселерометром (ГТА) называют прибор, который обеспечивает одновременное измерение угловой скорости и углового ускорения объекта относительно какой-либо оси. Иногда подобные приборы именуют демпфирующими гироскопами.

Такие приборы применяются в системах автоматического управления движением объекта, а также в системах стабилизации, так как для обеспечения высокого качества процесса регулирования необходимо знать не только угол отклонения объекта от заданного положения, но также первую и вторую производные от этого угла.

На морском флоте гиротахометры находят применение как самостоятельные приборы, облегчающие плавание по криволинейной траектории (для выполнения циркуляции определенного радиуса при заданной линейной скорости), а также в системах стабилизации судна на качке для выработки сигнала, пропорционального угловой скорости крена судна.

Гиротахоакселерометры применяются в более сложных системах стабилизации судна на качке.

Наибольшее распространение получили гиротахометры, основным элементом которых является астатический гироскоп с двумя степенями свободы. На рис. 71 изображена принципиальная схема гиротахометра: гирокамера 1 с ротором, упругий элемент 2, ограничивающий движение гироскопа по углу , демпфирующее устройство 3, обеспечивающее затухание собственных колебаний, датчик угла 4 поворота гироскопа вокруг оси OY₀ . При той ориентации главной оси гироскопа, как это показано на рис. 71, гиротахометр может измерять угловую скорость вращения только вокруг оси OZ₀ . Соответствующей ориентацией главной оси можно обеспечить измерение угловой скорости относительно любой другой оси.

Принцип действия гиротахометра можно пояснить следующим образом. При появлении угловой скорости _г поворота основания возникнет гироскопический момент. Вектор этого момента направлен по оси OY₀ .

Указанный момент будет поворачивать рамку до тех пор, пока его действие не будет уравновешено моментом сил упругости пружин. В итоге угол поворота рамки гиротахометра будет пропорционален угловой скорости поворота основания. Таким образом, измеряя угол поворота рамки, можно определить угловую скорость поворота основания.

Составим дифференциальное уравнение движения гиротахометра в предположении, что существуют угловые скорости основания относительно всех трех осей прибора ОХ₀ , OY₀ и OZ₀ а измерить необходимо только угловую скорость _z относительно оси OZ₀ (рис. 72). При составлении уравнений учтем:

а) инерционный момент, равный произведению

I_У ( + _y ),

где I_y — момент инерции всех частей, движущихся вокруг оси

OY₀ ;

 — относительное ускорение;

_y — переносное ускорение;

б) момент сил упругости, равный произведению С, где С -коэффициент момента упругости пружины;

в) демпфирующий момент, который принимается пропорциональным угловой скорости р и равен произведению k_Д , где k_Д — коэффициент момента демпфирования;

г) гироскопические моменты H₂ cos и — H _х sin. Приравнивая сумму всех названных моментов нулю, найдем дифференциальное уравнение движения гироузла прибора

I_y ( + _ ) + k_Д  + С - H₂ cos+ H _х sin = 0.

Современные гиротахометры в «сухом» подвесе дают возможность измерять угловые скорости от 0,1 до 10 град/с, а в поплавковом исполнении — в пределах 0,004—100 град/с (более широкий диапазон обеспечивается применением «электрической пружины»). Время переходного процесса от 0,01 до 0,2 с. На рис. 75 показана несколько упрощенная конструктивная схема поплавкового гиротахометра, где 1 — сильфон (для компенсации температурного расширения жидкости); 2—вязкая жидкость; 3 — гиромотор; 4-герметичный поплавок; 5—корпус прибора; 6—опоры поплавка.