Назначение и устройство чувствительного элемента

НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА
ГИРОКОМПАСА. СИСТЕМА ПОДВЕСА И ЦЕНТРИРОВАНИЯ.
Цель работы: Изучить устройство чувствительного элемента, его
систему подвеса и центрирования.
Чувствительный
элемент
(ЧЭ)
является
основным
узлом
гирокомпасной системы. Он предназначен для указания плоскости
гирокомпасного меридиана, относительно которого измеряется азимутальное
положение диаметральной плоскости судна.
Чувствительный элемент (гиросфера) (рис.2) представляет собой
герметически запаянный шар диаметром 252 мм и массой около 8750 г,
состоящий из двух латунных полусфер (1,2), которые при сборке
соединяются пайкой.
Гиросфера снаружи покрыта эбонитом, а район пайки полусфер
покрывается специальной мастикой и затем эбонитовым или пластмассовым
пояском, что обеспечивает правильность ее геометрической фигуры и
герметичность.
В верхней и нижней частях гиросферы имеются токопроводящие
участки (3,4), изготовленные из графитоэбонита. Они получили название
"Полярные шапки", соответственно верхняя и нижняя. Кроме этого, на
экваторе чувствительного элемента имеются также токопроводящие
электроды: одно широкое полукольцо (5), па концах которого расположены
угольные электроды (6), четыре узких полосы (7,8) и круглый электрод на
отсчете шкалы 180˚ (на рисунке не показан) Нa экваторе гиросферы нанесена
шкала (9) с делениями через 1° от 0 до 360°. При этом для удобства снятия
отсчета непосредственно с гиросферы нуль шкалы сдвинут относительно N
на 180°, и когда гиросфера установится в меридиан, то точка 0° будет
обращена к S.
Так как смотровое пекло резервуара прибора 1М обращено и этом
случае при снятии отсчета с гиросферы получим ГКК судна, а не обратный
ГКК.
Верхняя и нижняя "Полярные шапки" изолированы от корпуса
гиросферы, а экваториальные электроды, за исключением круглого
электрода, соединены с корпусом.
После сборки гиросферы через ниппель (10) в нижней токоведущей
буксе из нее откачивается воздух и гиросфера заполняется водородом, и
через тот же ниппель в гиросферу закачивается около 110 г масла (11) для
смазки подшипников гиромоторов.
Водородная среда обеспечивает меньшее трение при вращении
гиромоторов, лучшую теплоотдачу от гиромоторов к корпусу гиросферы,
предотвращает коррозию металла и окисление находящегося в ней масла.
Учитывая, что в нижней части гиросферы находится масло со
свободной поверхностью, наклонять ее на большие углы, а тем более
1
переворачивать категорически запрещается. В противном случае маслом
будут залиты гиромоторы и гиросфера выйдет из строя.
Рис.2. Чувствительный элемент.
Центр тяжести гиросферы расположен ниже ее геометрического центра
примерно на 7,8 мм. Эта величина называется метацентрической высотой
гиросферы. За счет наличия метацентрической высоты гиросфера обладает
положительным маятниковым эффектом, обеспечивающим "связь" ее с
Землей.
2
Внутри гиросферы укреплена рама (фонарь), изготовленная из легкого
и прочного металла - электрона, в которой крепится гироскопическая
система, состоящая из двух гиромоторов (12). Система из двух гиромоторов
применяется для того, чтобы стабилизировать гиросферу в плоскости
горизонта относительно ее главной оси и уменьшать тем самым погрешность
гирокомпаса в условиях качки судна. Гиромоторы по вертикальной оси
укреплены на подшипниках во втулках фонаря, жестко связанного с нижней
латунной полусферой. Верхние подшипники радиального типа, нижние
радиально-упорного. Главные оси расположены под углом 90° и образуют с
линией NS углы в 45°.
Специальной системой, называемой антипараллелограммом, состоящей
из рычагов (13), коромысла (14) и пружин, (15) гиромоторы соединены
между собой. Эта система позволяет гиромоторам вращаться вокруг
вертикальных осей только в противоположных направлениях. В результате
чего главные оси гиромоторов всегда составляют с линией NS гиросферы
одинаковые углы, величина которых ограничивается упорами в пределах 7°.
Гиромотор представляет собой асинхронный электродвигатель
трехфазного тока с короткозамкнутым ротором типа "беличье колесо",
вращающимся со скоростью 19.800 об/мин.
Корпус гиромотора (камера) (16) изготовлен из электрона. На камере и
крышке гиромотора закреплены статор (17) и компенсационная пружина,
выбирающая осевой люфт ротора при изменении температуры. Ротор
представляет собой массивный обод, переходящий в тонкую диафрагму (18)
и ось (19), изготовленный из цельной отливки легированной стали. Весит
ротор примерно 2.300 г. После изготовления ротор подвергается
предварительной статической и динамической балансировке. Форма ротора
выбрана так, что в собранном гиромоторе статор входит внутрь ротора. При
подборе гиромоторов для гиросферы учитывают, чтобы их характеристики
(масса роторов, время разгона, обороты и т.д.) были наиболее близкими.
Смазка подшипников гиромоторов осуществляется капиллярным способом с
помощью фитилей (20), расположенных в алюминиевых трубках,
соединенных с корпусом гиромотора в районе шарикоподшипников. Концы
фитилей опущены в масло. В верхней части фонаря расположено устройство
для погашения незатухающих колебаний гиросферы (масляный
успокоитель), состоящее из кольцеобразного желоба (21), с северной и
южной сторон которого расположены герметически закрытые отсеки,
заполненные вазелиновым маслом (22) (рис.3). Каждый из этих отсеков
разделен внутренней перегородкой на две части, которые соединены между
собой трубкой - тройником (23). В свою очередь, каждая из частей отсеков
делится еще двумя или тремя вертикальными перегородками. Тройники
северного и южного сосудов соединены между собой калиброванной трубкой
(24), которая проходит через камеру, где в нижней части расположено реле
выключателя затухания (25).
3
Рис.3. Масляный успокоитель
4
Таким образом, получается система сообщающихся сосудов, которая
позволяет маслу перетекать из одного отсека в другой в зависимости от угла
наклона гиросферы. В верхней части отсеки соединены воздушной трубкой
(26). Реле выключателя затухания представляет собой камеру, в которой
расположен якорь электромагнита, а с внешней стороны камеры укреплен
сердечник электромагнита (27) с обмоткой (28). На якоре электромагнита
укреплена пластинка, которая вместе с якорем может перемещаться в
вертикальной плоскости. При отсутствии тока в обмотке электромагнита
якорь вместе с пластинкой под действием пружин поднят, отверстие
соединяющей трубки открыто и масло может перетекать из сосуда в сосуд.
При маневрировании судна, чтобы избежать появления инерционной
погрешности второго рода, подают питание через круглый электрод
гиросферы на обмотку электромагнита. Якорь притягивается к сердечнику,
пластинка перекрывает отверстие в камере, исключая тем самым перетекание
масла из сосуда в сосуд.
В нижней части гиросферы расположена обмотка (катушка) (29) (рис.2)
электромагнитного "дутья", которая представляет собой кольцо
трапецеидального сечения. Эта обмотка предназначена для того, чтобы
центрировать гиросферу внутри следящей сферы. При прохождении
переменного тока по обмотке вокруг нее образуются магнитные силовые
линии, которые индуктируют в корпусе следящей сферы вихревые токи.
Магнитное поле вихревых токов, взаимодействуя с магнитным полем
обмотки, создает отталкивающую силу (Р), направленную к центру
гиросферы. Эту силу можно разложить на две составляющие: вертикальную
(Р2) и горизонтальную (Р1). Вертикальная составляющая будет
компенсировать вес гиросферы в поддерживающей токопроводящей
жидкости, который составляет примерно 30-40 г, а горизонтальная центрировать гиросферу в следящей сфере. Таким образом, подвес
гиросферы - гидростатический с электромагнитным центрированием.
5
Контрольные вопросы
1. С какой целью гиросфера заполняется водородом?
2. Какое количество токоведущих электродов имеет гиросфера?
3. С какой целью гиросфера имеет два гиромотора?
4. Какую функцию выполняет обмотка электромагнитного "дутья"?
5. Почему гиросферу запрещается переворачивать?
6. Какой отсчет гиросферы направлен на север?
7. Для чего служит реле выключателя затухания?
8. Что такое метацентрическая высота гиросферы и для какой цели она
создается?
9. Для чего нужен антипараллелограмм?
10. Какова масса гиросферы в поддерживающей жидкости?
11. Какую роль выполняет масляный успокоитель?
12. Для какой цели отсеки масляного успокоителя разделены
вертикальными перегородками?
13. Чему равна масса гиросферы?
14. Чему равен диаметр гиросферы?
Список литературы
1. Воронов В.В. и др. Технические средства судовождения.
Конструкция и эксплуатация. - М.: Транспорт, 1988. - с. 46.
2. Блинов И.А. и др. Электронавигационные приборы. - М.: Транспорт,
1980.-С. 302.
3. Блинов И.А. и др. Электронавигационные приборы. - М.: Транспорт,
1973.-с. 318.
4. Воронов В.В. и др. Атлас электронавигационных приборов. - С. 10.
6
7
8