1

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Морской государственный университет им. адм. Г. И. Невельского»

Кафедра технических средств судовождения

ГИРОКОМПАСЫ КОМПАНИИ TOKIMEC

Методические указания по выполнению лабораторной работы

по дисциплине технических средств судовождения для курсантов и студентов

специальности 26.05.05 «Судовождение»

Составители А.А.Касич,

В.В.Завьялов, А.И.Саранчин

Владивосток 2017

2

УДК 629.5.058.42.052.2

Касич, А. А. Гирокомпасы компании TOKIMEC

Методические указания / А. А. Касич, В. В. Завьялов, , А. И. Саранчин. – Владивосток : Мор. гос. ун-т, 2016. – 37 с.

Лабораторная работа соответствует разделу учебной программы «Ги-

рокомпасы с автономным чувствительным элементом. В лабораторную рабо-ту включены четыре темы, учебные цели которых соответствуют требовани-ям Конвенции ПДНВ на уровне эксплуатации. Для контроля качества усвое-ния материала после каждой темы приведены контрольные вопросы, в при-ложении дан образец отчета по лабораторной работе.

Предназначено для курсантов и студентов заочников судоводительской и радиотехнической специальностей высших морских учебных заведений, а также слушателей, обслуживающих технические средства навигации на су-дах морского флота.

Ил. 20, табл. 3, библиогр. 4 назв.

Рецензент: А.Н.Панасенко, профессор кафедры, МГУ им. адм. Г. И. Невельского

Гирокомпасы компании TOKIMEC

© КасичА.А., Завьялов В. В., ISBN Саранчин А. И., 2016 © Морской государственный университет им. адм. Г. И. Невельского, 2016

СОДЕРЖАНИЕ

3

№ стр 1 Общие организационно-методические указания 4

2 Лабораторная работа. ГИРОКОМПАСЫ КОМПАНИИ TOKIMEC

ГИРОКОМПАС TG-5000

Устройство ЧЭ ГК, следящего механизма, основного прибора. Со-

став комплекта.

7

8

3 ГИРОКОМПАС TG-6000 18

4 ГИРОКОМПАС TG-8000 27

6 Приложение 1. Образец отчета о лабораторной работе. 29

8 Список литературы 30

4

ОБЩИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

В настоящем пособии представлена лабораторная работа по эксплуата-ции ТСС, предусмотренная рабочей программой дисциплины «Технические средства судовождения» (раздел 2) для специальности 26.05.05 (180403) «Су-довождение».

Лабораторная работа соответствуют квалификации вахтенного помощ-ника капитана, определяемой спецификацией минимального стандарта ком-петентности для реализации функции «Судовождение на уровне эксплуата-ции», представленной в таблице А-II/1 Кодекса ПДНВ и частично закрыва-ет компетенцию, представленную в колонке 1.

В колонке 1 этой таблицы дана усвояемая компетенция «Планирование и осуществление перехода и определение местоположения»

Конкретно по отношению к гирокомпасам в колонке 2 определены зна-ние, понимание и профессиональные навыки указано на:

− Знание принципов гиро- и магнитных компасов, − Умение определять поправки гиро- и магнитных компасов, с использо-

ванием средств мореходной астрономии и наземных ориентиров, и учитывать такие поправки. В колонке 4 определены критерии для оценки компетентности, указа-

но на следующее: Проверка работы и испытание навигационных систем соответствуют

рекомендациям изготовителя и хорошей морской практике; Поправки гиро- и магнитных компасов определяются и правильно при-

меняются к курсам и пеленгам. В колонке 3, где методы демонстрации компетентности по отношению

к компасам, определены, как одобренная подготовка с использованием лабо-раторного оборудования, электронных средств навигации, компаса.

В модельном курсе Кодекса ПДНВ для вахтенных помощников капитана при несении навигационной вахты, одобренном ИМО 2013 года, по отноше-нию к гирокомпасам рекомендовано следующее:

Важно уметь проводить регулярные и частые сличения показаний ГК и МК, сличение репитеров с основным прибором ГК и особенно опре-деление поправки ГК. В документе для руководства IMO/ILO 1985 (R48) ре-комендован, чтобы для каждого типа ГК изготовителями должны прово-диться обучающие курсы. По возможности, вахтенные помощники должны

5

оканчивать такие курсы по гирокомпасу, наиболее схожему с тем, который они будут эксплуатировать, хотя по общей теории и эксплуатации ГК ими должны быть уже получены зачетные сертификаты. Задачи курса - ука-зать на особенности конструкции моделей необходимые для того, чтобы показать, как осуществляется на практике подвес, управление, демпфи-рование ЧЭ и индикация курса и дать стажерам опыт в обслуживании ГК. Для обучения необходимы Руководство от изготовителя и инструкции по техническому обслуживанию ГК. Ниже приведен оригинальный текст.

The importance of regular and frequent checking of the gyrocompass against magnetic compasses, of repeaters against the master gyro and of gyro-compass error should be emphasized. The IMO/ILO Document for Guidance, 1985, (R48) recommends that courses should be conducted by the makers of each type of gyro-compass and, if possible, that deck officers should attend the course appropriate to the gyro-compass they will use, although the general theory and use of gyro-compasses will have been covered in their certificate examination. Use of a particular make and model will be necessary in order to show how sup-port, control, damping and heading indication are achieved in a practical gyro-compass and to provide trainees with experience in operating a compass. The manufacturer's handbook and maintenance instructions for the compass used should be available.

Дополнительно согласно ФГОС необходимо знать: − принцип действия всех технических средств судовождения; − комплектацию и функциональные схемы приборов; − правила эксплуатации навигационных приборов; − принципиальные ограничения, которые имеют место при экс-

плуатации приборов в определенных условиях; уметь: – использовать информацию, получаемую с технических средств судо-

вождения; – обслуживать навигационные приборы при исполнении обязанностей

вахтенного помощника капитана; – определять поправки приборов, учитывать или компенсировать их; – контролировать работоспособность приборов и их готовность к нави-

гационному использованию;

6

– организовывать технический контроль при эксплуатации судна и судо-вого оборудования в соответствии с установленными процедурами;

– определять производственные программы по техническому обслужи-ванию, сервису, ремонту и другим услугам при эксплуатации судна;

– использовать информационные технологии при разработке эксплуата-ционных требований и эксплуатации новых видов транспортного оборудова-ния.

Конкретные умения и навыки определяются целью, сформулированной в начале каждой темы лабораторной работы.

Лабораторная работа выполняются в специализированной аудитории кафедры ТСС (кабинет 110), где размещен изучаемый навигационный при-бор. До начала занятия курсант обязан проработать материал соответствую-щей лекции (изучение конспекта и рекомендованной литературы). Перед вы-полнением работы следует ознакомиться с её содержанием, методическими указаниями, критериями оценки и, в случае необходимости, основными тео-ретическими положениями по теме работы. На занятии необходимо иметь курс (конспект) лекций, тетрадь для лабораторных работ по ТСС (30-50 стра-ниц) с указанием фамилии и номера группы курсанта на обложке, микро-калькулятор, прозрачную линейку (командирскую) с миллиметровой шкалой, циркуль, карандаш (типа М, ТМ), стирательную резинку. Порядок выполне-ния и вариант работы определяются преподавателем. В приложении лабора-торной работы предлагается бланк отчета, который заполняется индивиду-ально, либо группой. Защита ЛР осуществляется по предоставлению отчета и подтверждается ответами на контрольные вопросы.

При работе на действующей технике, проводится инструктаж по технике безопасности с росписью в журнале по ТБ.

Лабораторная работа оценивается преподавателем по завершении цикла занятий. Общие критерии оценки: 90-100% выполненных заданий (задач) – «отлично», 80-89% - «хорошо», 70-79% - «удовлетворительно», менее 70% - «неудовлетворительно». Более подробные требования к выполнению работы (в случае необходимости), указываются в методических указаниях к каждой теме лабораторной работы.

7

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ГИРОКОМПАСЫ КОМПАНИИ TOKIMEC

ТЕМА№1 ГИРОКОМПАС TG-5000

УСТРОЙСТВО ЧЭ ГК TG-5000, СЛЕДЯЩЕГО МЕХАНИЗМА, ОСНОВНОГО ПРИБОРА. СОСТАВ КОМПЛЕКТА

Цель работы. Изучить принцип действия гирокомпаса, устройство ЧЭ, основного прибора, следящего механизма, состав комплекта, принци-пиальные ограничения, которые имеют место при эксплуатации приборов в определенных условиях.

Время - 4 часа

Описание темы лабораторной работы

8

ГИРОКОМПАСЫ КОМПАНИИ TOKIMEC

1. Общая характеристика приборов Компания TOKIMEC (ранее TOKIO KEIKE) занята разработкой и вы-

пуском гирокомпасов с 1918 года после приобретения лицензии у амери-канской фирмы SPERRY и с тех пор является одной из ведущих компаний в мире по их производству. Она выпускает гирокомпасы, выполненные по своим оригинальным схемам для судов различного класса. Так, для круп-нотоннажных судов выпускается TG серия гирокомпасов, для судов сред-него тоннажа – ES серия, для малотоннажных судов –GM серия и для ско-ростных судов – KS серия. Все изделия отличаются хорошим соотноше-нием цена - качество в результате чего они активно приобретаются раз-личными судоходными компаниями.

Рассмотрим наиболее распространенные на практике образцы изделий данной компании.

Гирокомпас TG – 5000

1.1.Комплект гирокомпаса Гирокомпас TG – 5000 относится к одногироскопным компасам с ав-

тономным чувствительным элементом, подвешенным в виде маятника на торсионе . Он включает в себя основной прибор и блок трансляции курса

(Transmission Unit). Основной прибор уста-навливается на палубе судна в соответствие с типовыми требованиями, предъявляемыми к размещению приборов данного типа. Ка-ких либо специфических требований к ус-тановке блока трансляции нет.

Основной блок (рис. 1) включает в себя две секции. В верхней части блока распо-ложена компасная секция 1 с индикатором курса 4, в нижней – секция 2 питания при-бора, которая включает в себя силовой трансформатор, цепи питания, преобразова-тель напряжения (Inverter) с платой микро-процессора, а также панель управления 3.

В блок трансляции (рис. 2) входит сис-тема трансляции курса судна, панель 3 кор-рекции скоростной девиации, на которой расположена лампочка 2 сигнализации о

наличии неисправности в изделии, выключатель сигнализации 1, а также ручки для введения значений широты и скорости судна. Внутри блока рас-положен ревун 4.

Рис. 1

1

2

3

4

9

1.2. Основные системы гирокомпаса Чувствительный элемент рас-

сматриваемого прибора (рис.3) пред-ставляет собой герметичную сферу диаметром 108 мм, внутри которой располагается гиромотор с ротором, имеющим диаметр равный 90 мм, тол-щиной 30 мм и вращающийся со скоро-стью, равной 12000 оборотов в минуту. Ротор смонтирован таким образом, что его центр масс совпадает с геометриче-ским центром гиросферы и при изме-нении рабочей температуры практиче-ски не меняет своего положения.

Кроме ротора гиросфера имеет две первичные обмотки датчиков сигнала, определяющих ее положение относи-тельно следящей сферы, которые раз-мещены по оси вращения гироскопа

диаметрально противоположно друг другу. Внутри гиросферы также раз-мещены конденсаторы, осуществляющие преобразование подаваемого од-нофазного напряжения в трехфазное, необходимое для питания гиромото-ра. С целью снижения аэродинамических потерь, гиросфера заполняется гелием, при этом обеспечивается пониженное его давление.

Рис. 5. 2

1 2 3

4

Рис.3

10

Гиросфера снабжается торсионным подвесом, схема которого пока-зана на рис.4. Подвес организован таким образом, чтобы два прово-лочных торсиона располагались строго симметрично относительно центра масс гиросферы. Указан-ные торсионы одновременно яв-ляются проводниками для снабже-ния гиросферы электропитанием, поэтому они электрически изоли-рованы от всех металлических частей прибора.

Изображенный на рис. 4 узел, включающий в себя гиросферу, помещается в контейнер, который будем называть следящим (рис. 5). Контейнер состоит из верхней и нижней части и заполняется сили-коновой жидкостью, имеющей вы-сокою вязкость. Плотность жидко-

сти такова, что в рабочем состоянии гиросфера имеет отрицательную пла-вучесть. Центр гидростатического давления совпадает с центром масс ги-росферы.

Узел крепления торсионов располагается в верхней части следящего контейнера и позволяет разместить гиросферу строго симметрично отно-сительно вторичных обмоток датчиков сигналов отклонения гиросферы, расположенных на его северной и южной стенке. В нижней части следяще-го контейнера установлена полусфера, ограничивающая отклонение чувст-вительного элемента во время качки судна.

Рис.4

Узел крепления

Торсионы

Токоподвод Токоподвод

Гиросфера

Рис.5

11

Следящий контейнер устанавливается на горизонтальном кольце ВК

системы его подвеса (рис. 6), ось которого коллинеарна главной оси гиро-скопа. Стабилизация следящего контейнера относительно плоскости гори-зонта осуществляется за счет его маятниковости и контура горизонтальной следящей системы. Этот контур включает в себя датчик сигнала ДС, уси-литель А и стабилизирующий двигатель Д1.

Горизонтальное кольцо ВК устанавливается в вертикальном полу-кольце НК, которое, в свою очередь, с помощью обычных подшипников монтируется на верхней плате П корпуса основного прибора. Для гашения собственных колебаний горизонтального кольца относительно плоскости горизонта на его оси в месте сочленения с вертикальным полукольцом ус-танавливается демпфер (на рисунке не показан). Вертикальное кольцо че-рез редуктор связано с двигателем Д2 азимутальной следящей системы, которая также включает в себя датчик сигнала ДС и азимутальный усили-тель А.

Информация об угле поворота вертикального кольца передается в корректор К скоростной девиации компаса, куда вводится одновременно информация о широте места судна и его скорости. Корректор, используя эти данные, рассчитывает величину необходимой поправки и подает соот-ветствующий сигнал на вход усилителя следящей системы шкалы прибора.

Рис. 6

12

Последняя включает в себя датчик угла ДУ, указанный усилитель и двига-тель Д3. Датчик угла ДУ имеет линейную характеристику и связан с шес-терней Ш, которая, в свою очередь, жестко связана с осью вертикального кольца. При отсутствии поправки, поступающей с корректора, следящая система обеспечивает такую азимутальную ориентацию шкалы, какую имеет главная ось гиросферы. Вводимая поправка разворачивает ее на угол, равный скоростной девиации прибора, относительно положения главной оси, обеспечивая тем самым компенсацию этой девиации. Сигнал о курсе судна вырабатывается датчиком СТ, связанным со шкалой прибо-ра, и передается в усилитель УТ системы трансляции курса, который пре-образует его к виду, необходимому для работы репитеров. Таким образом, в рассматриваемом приборе, как и двухгироскопном компасе, чувствительный эле-мент устанавливается в компасный меридиан, а шкала (рис. 6) и репитеры пока-зывают истинный курс судна.

Конструкция гиросекции показана на рис. 7. Здесь 1 – наружное полу-кольцо подвеса, 2 – контактные кольца токоподводов, 3 – верхняя крышка гирокомпаса, 4 –кольцевой зажим, 5 – шкала курса, 6 - смотровое стекло, 7

1

2

3 4 5

6 7 8 1 9

10

Рис. 7

13

– датчик угла ДУ (рис. 6), 8 – контактные щетки токоподводов, 9 – курсо-вая линия, 10 – лампочка подсветки шкалы.

1.3. Секция питания гирокомпаса Секция питания гирокомпаса обеспечивает изделие необходимыми

напряжениями питания и может быть разделена на четыре части: преобра-зователь напряжения (Inverter), цепи ускоренного приведения гироскопа в меридиан (sequence circuit), цепи питания инвертора напряжением посто-янного тока и панель управления работой гирокомпаса.

Принцип действия инвертора можно пояснить, используя схему, приведенную на рис. 8. На первичную об-мотку трансформатора через переключатели S1 и S2 подается постоянное напряжение Е1. Указанные переключатели попеременно за-мыкают цепи питания трансформатора таким образом, что на его первичных обмотках об-разуется импульсное напряжение. В связи с тем, что токи в первичных обмотках транс-форматора в каждом полуцикле имеют про-тивоположные направления, во вторичной

обмотке за целый цикл коммутации образуется разнополярное прямо-угольное напряжение, частота которого определяется частотой коммута-ции.

На рис. 9 представлена схема инвертора, использованного в рассматри-ваемом приборе. Здесь роль описанных выше ключей играет триггер А3,

диоды CR7 и CR8, а также транзисторы Q3 и Q2. На вход СК триггера ступают импульсы с частотой 800 Гц, которые последовательно чают напряжение на выходных контактах триггера с 5 В на 0 В и обратно. Причем если на одном из указанных выходов напряжение равно 5 В, то на втором – 0 В. Указанные напряжения через диоды CR7 и CR8 управляют состоянием триодов Q3 и Q2, поочередно открывая их. В результате на выходе трансформатора образуется напряжение, частотой 400 Гц.

Рис. 8

Рис. 9

5 В

14

Включение гирокомпаса может осуществляться с предварительным ускоренным приведением его ЧЭ в меридиан и без него. Выбор режима производится переключателем 1 (рис. 10), установленным на панели

управления работой гирокомпаса. В первом случае он устанавливается в положение SLEW и процесс запуска разбивается на три этапа: Торможение

ротора гироскопа, если он на момент включения враща-ется;

Ускоренное приведение ЧЭ в меридиан; Непосредственно включение гирокомпаса. После установки переключателя 1 в положение SLEW (рис. 11)

срабатывает реле времени данного режима и примерно на 4 минуты под-ключает гироскоп к источнику постоянного напряжения, величиной 12 В. В результате, если ротор в момент подключения вращался, то он заторма-живается и останавливается. Одновременно реле времени режима RUN, обмотка которого в данном режиме оказывается под напряжением, вклю-

1

2

Рис. 10 9

RUN OFF SLEW

Позиция переключа-теля 1 Сигнал ре-ле времени SLEW

12 В 0 В

Индикатор SLEW

ВКЛ ВЫКЛ

~ 4 минуты Ускоренное приведение

Включение

Сигнал реле времени RUN

12 В 0 В

Напряжение питания ги-роскопа

~150 В ~ 110 В 0 В = 12 В

~ 2 мин

Привод шкалы

Следящие системы

ВКЛ ВЫКЛ

ВКЛ ВЫКЛ

Рис. 11

15

чает следящую систему шкалы и происходит ее согласование с азимуталь-ным положением ротора.

По истечении 4 минут включается индикатор SLEW, указывая на воз-можность осуществления ускоренного приведения в меридиан. Для приве-дения ЧЭ в меридиан необходимо переключить тумблер 2 вправо или вле-во и тем самым выставить на шкале индикатора курса необходимое его значение. По завершению указанной операции переключатель 1 следует последовательно перевести в положение OFF и далее в положение RUN.

После установки переключателя в указанное положение с целью ус-корения процесса разгона ротора гироскопа на его статорную обмотку в течение 2 минут подается повышенное (150 В) напряжение питания. По истечении указанного времени напряжение автоматически снижается до его номинального значения, равного 110 В. На этом процесс включения гирокомпаса заканчивается и в связи с тем, что в процессе разгона ротора он уходит от ранее выставленного курса, необходимо около 2-х часов для того, чтобы ЧЭ самостоятельно установился в меридиан с требуемой точ-ностью.

Для включения гирокомпаса без предварительного ускоренного при-ведения в меридиан необходимо переключатель 1 сразу поставить в поло-жение RUN. При этом процесс установки его ЧЭ в меридиан займет, при-мерно, 4 часа.

Для выключения гирокомпаса достаточно переключатель 1 поставить в положение OFF.

1.4. Панель корректора скоростной девиации

Панель корректора скоростной девиации (рис. 12) включает в себя ручки LATITUDE и SPEED, позволяю-щие ввести значе-ния широты и ско-рости движения судна, а также сиг-нальную лампочку ALARM и кнопку SILENCE для вы-ключения звуковой сигнализации.

Сигнализация предупреждает су-

доводителя о нарушении питания гирокомпаса напряжением переменного тока, вследствие чего он переключается на резервный источник питания. При этом основной прибор находится в рабочем состоянии, но репитерная система не функционирует. В этом режиме после отключения звуковой сигнализации лампочка 2 продолжает гореть красным цветом.

Рис. 12

1 2

16

После восстановления питания прибора вновь включается звуковая сигнализация. Для отключения этой сигнализации следует вновь нажать кнопку 2. При этом лампочка 2 также погаснет.

1.5. Система трансляции курса

В последнее время широкое применение на практике получили ша-говые дистанционные системы передачи информации. В основе репитеров, используемых этими системами, лежит шаговый мотор, механически свя-занный со шкалами. Каждый импульс, поступающий на обмотку шагового мотора, поворачивает его ротор на определенный угол. Наибольшее рас-пространение на практике получили шаговые дистанционные системы с разрешением 192 шага на один градус угла поворота шкалы и 6 шагов на один градус. Указанная система трансляции использована и в рассматри-ваемом гирокомпасе.

Электрическая схема шагового мотора, исполь-зуемого в системе, приведе-на на рис. 13. Он содержит три пары обмоток, располо-женных на полюсах магни-топровода, оси которых по-вернуты друг относительно друга на угол, равный 600. Ротор мотора выполнен из феромагнитного материала и имеет крестообразную фор-му. Положение ротора отно-

сительно полюсов зависит от того, какие обмотки в данный момент нахо-дятся под напряжением. В том случае, если напряжение подано на клемму 5 и обмотку 1, магнитный поток, создаваемый этой обмоткой будет замы-каться через полюса, на которых она намотана, и эти полюса притянут к себе полюса А и С ротора, в результате чего его ориентация будет соответ-ствовать показанной на рисунке.

Для того чтобы из этого положения повернуть ротор на один шаг необ-ходимо подать напряжение одновременно на две обмотки, например 1 и 2. В этом случае произойдет поворот на 150 против часовой стрелки, в ре-зультате которого зубцы расположатся симметрично относительно осей указанных обмоток (линия а – а будет проходить по биссектрисе угла ме-жду ними) и силы притяжения ротора с их стороны будут уравновешивать друг друга. Для того чтобы произошел поворот на следующий шаг, следует подать напряжение только на обмотки 2. В этом случае зубцы В и D со-вместятся с направлением оси обмоток 2.

Таким образом, каждый шаг у рассматриваемого мотора равен 150, а полный оборот его ротора будет происходить после подачи 24 импульсов

3

3

Рис. 13

а

а

17

управляющего напряжения. Ротор мотора связан со шкалой с помощью ре-дуктора с передаточным отношением 1/90. В результате этого для поворо-та шкалы репитера на 1 градус необходимо подать на шаговый мотор 6 импульсов.

Импульсы, подаваемые на шаговый мотор, формируются специальным датчиком, схема которого представлена на рис. 5.14. По своей сути он

представляет собой трансформатор, пер-вичная обмотка кото-рого уложена на маг-нитопроводе таким образом, что она соз-дает магнитный по-ток, замыкающийся через его полюса и ротор, так как это по-казано стрелками. Обмотка через клем-мы К1 и К2 подклю-чена к источнику пе-ременного тока, на-пряжением 110 В,

частотой 400 Гц. Вторичные обмотки намотаны на полюсы магнитопрово-да и соединены между собой так, как это показано на схеме.

Выходные концы N, S1, S2, S3 вторичных обмоток через каналы усиле-ния их сигналов связаны с клеммами 5, 1, 2, 3, соответственно, шагового мотора (рис. 5.13), а ротор – со шкалой основного прибора. Нетрудно ви-деть, что при положении ротора, показанном на рис. 14, основная часть магнитного потока будет замыкаться через полюсы, на которых намотана обмотка NS2 и, как следствие, максимальное выходное напряжение будет на клеммах N и S2.

При повороте ротора на один шаг (150) по часовой стрелке максималь-ный поток будет уже замыкаться через полюсы, на которых расположены обмотки S1 и S2, и с которых будет снят выходной сигнал. После поворота на следующий шаг выходное напряжение формируется на клеммах N и S1. По аналогичному алгоритму формируются и все последующие выходные сигналы, необходимые для работы шагового мотора.

Строго говоря, при любом положении ротора датчика сигналов на всех его обмотках формируются выходные напряжения частотой 400 Гц, однако их значения не одинаковые и в каналах усилителя, связывающего датчик и шаговый мотор, отбираются лишь те напряжения, величина которых пре-вышает заданный пороговый уровень.

Рис. 14

18

2. Гирокомпас TG – 6000

2.1. Особенности устройства

Гирокомпас TG – 6000, сохраняя основные особенности устройства, присущие рассмотренной выше модели, является более компактным и

совершенным образцом, допускающим работу в со-ставе навигационных ком-плексов. К его достоинст-вам можно также отнести высокую точность работы, меньшее потребление энергии и больший срок службы. Он включает в се-бя два прибора (рис. 15): основной прибор 1, в ко-тором установлен ЧЭ ги-рокомпаса, и прибор управления 2. Основные технические ха-рактеристики прибора сво-дятся к следующему: Среднеквадратичная погреш-ность определения кур-

са………………………..0,10 Погрешность в сложных условиях плавания…………………………… .менее 0,50 Время установки в меридиан в ускоренном режиме………………………………………………………….около 2 час в обычном режиме………………………………………………………………около 4 час Скорость отработки следящей системы………………………………………….24 0/сек Напряжение питания………………………………….110/220 В , частотой 50/60 Гц Резервный источник питания………………………..постоянное напряжение 24 В Потребляемая мощность в режиме разгона……………………………………………………………………….140 ВА в рабочем режи-ме………………………………………………………………………….70ВА Допустимая кач-ка…………………………………………………………………………………450 Рабочая температура ……………………………………………..……………….-10÷+500С Выходные сигналы:………………импульсы 24 В, на 9 репитеров, мах. 8,5 А Цифровые……………….………RS422 – 4 порта, NMEA 0183 – 2 порта аналоговый об угл. скорости………………………………….±5 В - 1 порт Входные сигналы: Скорость ………………………..импульсы 200 имп/мм – 1 порт, GPS (широта, долгота, скорость) …….. …..RS 422 – 1 порт Габаритные размеры:

Рис.15

1

2

19

основной прибор…………………………………………………………….430х360х340 мм прибор управления…………………………………………………………570х334х182 мм Масса основного прибора…………………………………………………….25 кГ Масса блока управления ……………………………………………………..16,5 кГ

Гирокомпас имеет несколько отличную от ранее рассмотренной моде-ли функциональную схему, которая представлена на рис. 16. Как это видно

из рисунка, в компасе отсутствует следящая система шкалы курса, с по-мощью которой вводились поправки в показания прибора и, в частности, устранялась его скоростная девиация. В указанной модели определение значений скоростной девиации производится по сигналам о скорости суд-на и его широте, поступающим на плату 12, осуществляющую ввод внеш-ней информации в прибор и вывод информации о курсе судна. Найденная девиация учитывается в показаниях репитеров.

1

А3

2 3 4

5

6

7 8

9

10

ПУ

БП

11

12

Рис. 16

УУ

Шаговый вых.

V NMEA вых.

RS422. ~110/220 V

=24 V.

Пит

ание

пр

ибор

а

V

GPS

Пит

ание

пр

ибор

а

Основной прибор

Блок управления

20

Кинематика прибора также несколько изменена. Чувствительный эле-мент 4 и его кольца подвеса 1 и 2 смонтированы на нактоузе и имеют ниж-нюю точку опоры. Шкала курсов 3 жестко связана с осью кольца 2. На внутреннем кольце установлен безредукторный шаговый датчик моментов 9, обеспечивающий слежение контейнера ЧЭ за наклонами главной оси ро-тора относительно плоскости горизонта. При наличии рассогласования по-ложения гиросферы и следящего контейнера напряжение, снимаемое с датчика 5, поступает в устройство управления 6, в котором осуществляется его фильтрация и демодуляция, выделение необходимого сигнала управле-ния и преобразование его в импульсную форму. После усиления сигнала управления усилителем А2, он поступает на датчик моментов 9, который и устраняет рассогласование. Аналогичным образом устраняется рассогла-сование относительно наружной оси каналом, включающим в себя датчик 5, устройство управления 6, усилитель А1 и шаговый мотор 8 с коэффици-ентом передачи 240 имп/град. Питание основного прибора спецнапряже-ниями производится от инвертора 10 и платы контроллера 7.

Блок управления включает в себя панель управления ПУ, устройство управления УУ с вычислителем, усилитель У3 системы трансляции курса на репитеры с приводом от шаговых моторов, устройство 12 ввода – выво-да, согласующее устройство 11 для цифровых репитеров и основной блок питания БП.

Состав панели управления представлен на рис. 17. Здесь 1 – ручка

включения гирокомпаса, 2 – кнопка включения дисплея, 3 – выбор уста-навливаемых параметров, 4 – кнопка изменения задаваемых параметров и регулировки освещения, 5 – кнопка ввода параметров в процессор, 6 – включение тестирования, 7- кнопка выключения сигнализации, 8 - свето-

GYRO-COMPASS TG-

TOKI-

Рис.

21

вая сигнализация, 9 –дисплей, 10 – индикаторы отображаемых параметров, 11 – индикатор состояния гирокомпаса.

Устройство управления УУ является основным блоком, вырабаты-вающим с помощью включенного в него центрального процессора управ-ляющие сигналы. Его основными функциями являются: мониторинг состояния основного прибора и отображение его на дис-

плее; расчет значений скоростной девиации и истинного курса судна, выра-

ботка сигналов для трансляции этих курсов на репитеры; формирование сигнала для отображения на дисплее информации о ско-

рости судна; осреднения выходной информации о курсе судна с постоянной времени

от 2 с до 10 с с шагом, равным 2 с; вычисление текущей широты места судна с использованием вводимой

информации о скорости судна и его текущем курсе; сохранение в памяти основных настроек гирокомпаса и его текущих

параметров. Устройство основного прибора гирокомпаса представлено на рис.

5.18. Здесь 1 - демпфер, обеспечивающий при наличии качки судна гаше-ние колебаний внутреннего горизонтального кольца 6 подвеса ЧЭ; 2 – пла-та шагового мотора, обеспечивающего привод наружного вертикального кольца 21; 3 – амортизаторы; 4 – включатель освещения; 5 – блок шагового мотора; 7 – окно указателя курса; 8 – отсчетный индекс; 9 - осветитель; 10 – чувствительный элемент; 11 – монтажное кольцо; 12 – горизонтальная ось; 13 – корпус чувствительного элемента; 14 – основание гиросекции; 15 – кнопка крепления кожуха; 16 – нактоуз; 17 – токосъемные кольца; 18 – внешняя контактная колодка; 19 – блок инвертера; 20 – шестерня азиму-тального редуктора; 21 – наружное кольцо подвеса; 22 – датчик момента горизонтальной оси; 23 – гиросфера; 24 – пузырьковый уровень; 25 – кур-совая шкала.

Как следует из рисунка, в рассматриваемой модели ЧЭ установлен в корпусе основного прибора в несколько иной конструктивной компоновке, что позволило сократить размеры изделия и упростить его обслуживание.

22

2.2. Порядок включения Операции включения и выключения прибора производятся в последова-тельности, представленной на рис. 19. Начало операции включения допус-кает возможность вращения ротора при включении изделия в силу того что он не успел остановиться после предыдущего выключения (например, в процессе проведения сервисных работ), поэтому на первом этапе осущест-вляется его торможение В этом режиме индикатор STANDBY мигает.

1 2

3

4 5

6

7 8 9

1

1

1

1

1

1

1

11

1

2

2

2

2

22

Рис. 18

23 Рис. 19

24

На этом этапе, когда мигает индикатор 10 (SPEED/LATITUDE) дисплея, можно ввести последовательно информацию о скорости движения судна и его широте.

После остановки ротора шкала прибора начнет вращаться по часовой стрелке до тех пор, пока не установится на курс, соответствующий момен-ту его последнего выключения. Если этот курс верный (соответствует те-кущему курсу судна), следует нажать кнопку ENT. Для того чтобы выста-вить другое значение курса, следует вначале убедиться в том, что все ин-дикаторы 10 (рис. 17) не светятся. В случае невыполнения этого условия следует нажимать кнопку DISP (2) до тех пор, пока все индикаторы не по-гаснут. После этого необходимо нажать кнопку SET (3) и ввести желаемое значение курса с помощью кнопок 4. Далее следует нажать кнопку ENT (5).

Спустя 3 минуты произойдет включение следящих систем и в течение 2-х минут будет разгоняться ротор гироскопа. При этом включится инди-катор RUNNING (11).

Ввод устанавливаемых параметров в систему гирокомпаса осуществ-ляется в следующей последовательности: кнопкой DISP включают на таб-ло 10 интересующий параметр, нажимают кнопку SET и кнопками 4 вво-дят требуемое значение параметра, после чего нажимают кнопку ENT.

Согласование репитеров производится по показаниям цифрового таб-ло 9, на котором после устранения скоростной девиации отображается ис-тинный курс судна.

Гирокомпас устанавливается в меридиан примерно за 2 часа при на-чальном отклонении ЧЭ, не превышающем 50. В иных ситуациях это время может возрасти до 4-х часов.

Если в процессе включения гирокомпаса в течение 10 минут не вклю-чится индикатор RUNNING, то прибор следует выключить и повторить попытку включения вновь.

Перед выходом в рейс следует убедиться в правильности ввода ин-формации о широте и скорости судна. Для этого необходимо сверить пока-зания дисплея прибора с показаниями GPS и лага.

2.3. Система диагностики Гирокомпас имеет встроенную систему диагностики и систему сигна-

лизации о наличии неисправности в приборе. Характер неисправности можно определить по ее коду, выводимому на дисплей. Значения каждого кода приведены в таблице 5.1.

При включении сигнализации о наличии неисправности следует на-жать кнопку 7 (рис. 17) (ALARM STOP). Если включение сигнализации произошло из-за случайного сбоя в системе, то после нажатия указанной кнопки звуковая и световая сигнализации отключатся. Если этого не про-изошло, значит неисправность не устранена и требуется ее устранение. Ес-ли случаются несколько отказов одновременно, то на дисплее отобража-ются все их номера, например Е 1.2 3. В том случае, когда число неис-

25

правностей превышает три, то точка в конце кода не ставится и остальные цифры можно посмотреть, нажав кнопку «+» (4, рис. 5.17). Вернуться на-зад можно с помощью кнопки « - ».

Таблица 2.1

Alarm List Error Code

Alarm content Possible cause

E-l Main power is abnormal When the main power (AC power source) is lost. E-2 Power is abnormal Power supply unit in the control box becomes over current or over voltage. E-3 Inverter is abnormal Inverter in the master compass becomes over current or over voltage. E-4 Control power is abnormal Anomaly generates in the control unit power voltage in the master compass. E-5 Rotor current is abnormal Gyro rotor current is abnormal. E-6 Rotor tilting angle is abnormal Gyro rotor tilts abnormally in the direction of north and south. E-7 Servo loop is abnormal Anomaly generates in azimuth and horizontal servo loop. E-8 Zero cross is abnormal Anomaly generates in the reference angle sensor in the master compass azimuth. E-9 Memory is abnormal The memory (nonvolatile) in the control box is abnormal. E-A Communication error (1) Communication in the master compass is abnormal. E-b Communication error (2) Communication in the control box is abnormal. E-c GPS communication off When GPS system is stopped or serial signal from GPS is cut. E-d GPS data abnormal Serial signal from GPS is abnormal. E-E MAG communication off When operation of magnetic compass system is stopped or serial signal from magnetic compass system is cut E-F MAG data abnormal Serial signal from magnetic compass system is abnormal.

Требования к техническому обслуживанию гирокомпаса приведены в оригинале из [7]:

2.4. Maintenance The routine maintenance and check of the Gyrocompass is very simple, however since correct handling is the only way to maintain good

26

characteristics of the gyrocompass over a long term, it is required to pay full attention on maintenance works.

Routine Check

Check the following items at least once a day. 1) Check synchronization between the true heading display of the control box and the repeater compass. Synchronize them when there is a deviation. 2) Make sure that the latitude display of the control box matches with lati-tude of the current position. If there is a deviation, reset the latitude. 3) Check the error by measuring heading if possible. 4) Make sure the power supply voltage is constantly maintained. 5) Normal running of the master compass generates no noise, vibration or overheating, etc. It is very effective to know normal running conditions well and to compare them with current running conditions for early detec-tion of abnormalities.

Periodical Check

The gyrocompass has a high speed spinning top and many other moving parts. These moving parts are lubricated with high-grade lubricating oil, which is unavoidable deteriorated with time elapsed. Packings and other parts may also be degraded. Therefore, the gyrocompass needs periodical check and cleaning overhaul by a service engineer. Please contact your nearest service station when the time for periodical check comes.

The cleaning overhaul requires special technology, equipment and tools. Never disassemble the gyrocompass by yourself, as it may cause further trouble.

Other Check

The gyrocompass does not need check or maintenance other than above. However, check for looseness of wiring terminal screws, oil adhering or compo-nent wear from time to time, and make adjustment when necessary.

27

3. Гирокомпас TG – 8000/8500 Гирокомпасы TG -8000 и TG – 8500 появились как результат даль-

нейшего усовершенствования модели TG -6000. При этом модель TG – 8500 была адаптирована для использования на скоростных (до 70 уз) су-дах. Указанные модели отличает наличие скоростных цифровых выходных сигналов в стандарте IEC61162-2, повышенная скорость работы следящей системы, наличием совмещенного блока управления для использования 2-х гирокомпасов в одном комплекте, возможность подключения внешних источников информации о курсе судна.

Основные технические характеристики прибора сводятся к следующему:

Среднеквадратичная погрешность определения курса………………………..0,10 Погрешность в сложных условиях плавания…………………………… .менее 0,50 Время установки в меридиан в ускоренном режиме………………………………………………………….около 2 час в обычном режиме………………………………………………………………около 4 час Скорость отработки следящей системы………………………………………….75 0/сек Напряжение питания………………………………….110/220 В , частотой 50/60 Гц Резервный источник питания………………………..постоянное напряжение 24 В Потребляемая мощность в режиме разгона……………………………………………………………………….140 ВА в рабочем режиме……………………………………………………………………….70 ВА репитерами…(9 портов)………………………………………………………………150 ВА Допустимая кач-ка…………………………………………………………………………………450 Рабочая температура ……………………………………………..……………….-10÷+500С

Рис. 20

28

Выходные сигналы:………………импульсы 24 В, на 9 репитеров, мах. 8,5 А Цифровые………(5 портов)……………………IEC61162-1ed2 или IEC61162-2 аналоговый об угл. скорости…(до 300/мин)…………………….±5 В (до 120 или 3000/мин)…….. ±10 В- 3 порта Входные сигналы: Скорость ………………………..импульсы 200 имп/мм – 1 порт, IEC61162-1ed2 GPS (широта, долгота, скорость) ……. IEC61162-1ed2.– 1 порт Внешние датчики курса……………… IEC61162-1ed2 или IEC61162-2 Габаритные размеры: основной прибор…………………………………………………………….438х360340 мм прибор управления…………………………………………………………420х363х182 мм совмещенного блока управления…………………………………….561х467х182 мм Масса основного прибора…………………………………………………….23 кГ Масса блока управления ……………………………………………………..16 кГ Масса совмещенного блока управления…………………………………23 кГ

29

Приложение 1

ОТЧЕТ по ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

ГИРОКОМПАС ГК TG-5000

Фамилия_____________________группа_______________дата________

1) Таблица сравнения конструктивных особенностей ГК

№ ДАННЫЕ СРАВНЕНИЯ СМZ-700В TG-5000

1 ТИП ГК 2 ТИП ЧЭ 3 ПОДВЕС ЧЭ 4 ПЛАВУЧЕСТЬ ЧЭ 5 ЦЕНТРИРОВАНИЕ ЧЭ 6 ПОДВОД Э/ПИТАНИЕ

ГИРОСКОПОВ

7 КОЛИЧЕСТВО ФАЗ Э/ПИТАНИЕ ГИРОСКОПОВ

8 СОСТАВ ПЖ 9 ДАТЧИК УГЛА 10 ДЕМПФИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО 11 РЕГУЛИРОВКА ТНК 12 ВВОД СКОРОСТНОЙ ПОПРАВКИ 13 ИНЕРЦИОННАЯ ПОГРЕШНОСТЬ 1

РОДА

14 ИНЕРЦИОННАЯ ПОГРЕШНОСТЬ 2 РОДА

15 ПОТРЕБЛЕНИЕ Э/ЭНЕРГИИ 16 ВИД ОХЛАЖДЕНИЯ 17 ТЕМПЕРАТУРА СТАБИЛИЗАЦИИ

ПЖ

18 ПОДВЕС СЛЕДЯЩЕЙ СФЕРЫ 19 НАЛИЧИЕ УСТРОЙСТВА УСКО-

РЕННОГО ПРИВЕДЕНИЯ В МЕРИ-ДИАН

2) Сравнительная таблица определенной и расчетной скоростной поправки. 3 примера:

№ КМКМ022 Крепитер Vфакт V Vрасч 1 2 3

Вывод:

30

f1 = α1 / α2 ; f2 = α2 / α3.;…

3) График затухающих колебаний ГК Т(мин) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Курс Т(мин) 90 100 110 130 150 170 190 210 230 Курс

Расчеты

№ п/п

Проверки Допустимые погрешности Результа-

ты

1. Фазные токи < 0.35А в течении 20 мин. после за-пуска

2. Проверка време-ни готовности

В широтах до 70° от 2 ч до 4ч

3. Определение периода Тd

4. Определение фактора fd

Вывод:

Отметка о выполнении работы __________преподаватель_________

-40,0

-20,0

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104

112

120

128

136

144

152

160

168

176

184

192

200

208

216

224

232

240

248

256

Тd = (Тd1 + Тd2 + … + Тdn )/n

22 20350 ),()sec,(

31

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воронов В.В., Перфильев В.К., Яловенко А.В. Технические средства

судовождения. Конструкция и эксплуатация. - М: Транспорт, 1988.

2. Полковников В.Ф., Абрамович Б. Г., Артемьев А.В. Гирокомпасы

«Курс – 4М» и «Курс – 4МВ».-Владивосток. МГУ им. адм. Г.И. Не-

вельского, 2007-105 с

3. Users Manual TG-5000 Gyrocompass TOKIMEC

4. Смирнов Е. Л., Яловенко А. В., Якушенко А. А. «Технические сред-

ства судовождения». М.: «Транспорт», 2004г.