2. Классификация и типы гироскопов.

Классификация гироскопов.

По количеству степеней свободы:

-2-степенные,

-3-степенные.

По принципу действия:

-механические гироскопы,

-оптические гироскопы.

По режиму действия гироскопы делятся на:

-датчики угловой скорости,

-указатели направления.

Типы гироскопов.

Механические гироскопы.

Среди механических гироскопов выделяется роторный гироскоп - быстро вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого способна изменять ориентацию в пространстве. При этом скорость вращения гироскопа значительно превышает скорость поворота оси его вращения. Основное свойство такого гироскопа — способность сохранять в пространстве неизменное направление оси вращения при отсутствии воздействия на неё моментов внешних сил. Впервые это свойство использовал Фуко в 1852 г. для экспериментальной демонстрации вращения Земли. Именно благодаря этой демонстрации гироскоп и получил своё название от греческих слов «вращение», «наблюдаю».

Вибрационные гироскопы.

Вибрационные гироскопы — устройства, сохраняющие свои колебания в одной плоскости при повороте. Данный тип гироскопов является намного более простым и дешёвым при сопоставимой точности по сравнению с роторным гироскопом. В зарубежной литературе также употребляется термин «Кориолисовы вибрирующие гироскопы» — так как принцип их действия основан на эффекте силы Кориолиса, как и у роторных гироскопов.

Разновидности вибрационных гироскопов

пьезоэлектрические гироскопы

твердотельные волновые гироскопы

камертонные гироскопы

вибрационные роторные гироскопы

Оптические гироскопы.

Делятся на волоконно-оптические и лазерные гироскопы. Принцип действия основан на эффекте Саньяка и теоретически объясняется с помощью специальной теорией относительности (СТО). Согласно СТО скорость света постоянна в любой инерциальной системе отсчёта. В то время как в неинерциальной системе она может отличаться от c. При посылке луча света в направлении вращения прибора и против направления вращения разница во времени прихода лучей (определяемая интерферометром) позволяет найти разницу оптических путей лучей в инерциальной системе отсчёта, и, следовательно, величину углового поворота прибора за время прохождения луча.

3. Циркуляция судна и ее элементы. Способы определения элементов циркуляции судна.

Циркуляция судна и ее элементы.

Циркуляцией называют траекторию, описываемую ЦТ судна, при движении с отклоненным на постоянный угол рулем. Циркуляция характеризуется линейной и угловой скоростями, радиусом кривизны и углом дрейфа. Угол между вектором линейной скорости судна и ДП называют углом дрейфа (β). Эти характеристики не остаются постоянными на протяжении всего маневра. Циркуляцию принято разбивать на три периода: маневренный, эволюционный и установившийся.

Маневренный период – период, в течение которого происходит перекладка руля на определенный угол. С момента начала перекладки руля судно начинает дрейфовать в сторону, противоположную перекладке руля, и одновременно начинает разворачиваться в сторону перекладки руля. В этот период траектория движения ЦТ судна из прямолинейной превращается в криволинейную с центром кривизны со стороны борта, противоположного стороне кладки руля; происходит падение скорости движения судна.

Эволюционный период – период, начинающийся с момента окончания перекладки руля и продолжающийся до момента окончания изменения угла дрейфа, линейной и угловой скорости. Этот период характеризуется дальнейшим снижением скорости (до 30 – 50%),

изменением крена на внешний борт и резким выносом кормы на внешнюю сторону.

Период установившийся циркуляции – период, начинающийся по окончании эволюционного, характеризуется равновесием действующих на судно сил: упора винта, гидродинамических сил на руле и корпусе, центробежной силы. Траектория движения ЦТ судна превращается в траекторию правильной окружности или близкой к ней.

Геометрически траектория циркуляции характеризуется следующими элементами:

Dо – диаметр установившейся циркуляции – расстояние между диаметральными плоскостями судна на двух последовательных курсах, отличающихся на 180º при установившемся движении;

Dц – тактический диаметр циркуляции – расстояние между положениями ДП судна до начала поворота и в момент изменения курса на 180º;

l₁ – выдвиг – расстояние между положениями ЦТ судна перед выходом на циркуляцию до точки циркуляции, в которой курс судна изменяется на 90º;

l₂ – прямое смещение – расстояние от первоначального положения ЦТ судна до положения его после поворота на 90º, измеренное по нормали к первоначальному направлению движения судна;

l₃ – обратное смещение – наибольшее смещение ЦТ судна в результате дрейфа в направлении, обратном стороне перекладки руля (обратное смещение обычно не превышает ширины судна В, а на некоторых судах отсутствует совсем);

Тц – период циркуляции – время поворота судна на 360º.

Обычно величины Dо; Dц; l1; l2; l3 выражаются в относительном виде (делят на длину судна L) – легче сравнивать поворотливость различных судов. Чем меньше безразмерное отношение, тем лучше поворотливость.

Скорость на циркуляции для крупнотоннажных судов снижается при повороте на 90º с перекладкой руля на борт на 30%, а при повороте на 180º – вдвое.

Необходимо отметить и следующие положения:

а) начальная скорость оказывает влияние не столько на Dо, сколько на ее время и выдвиг, и только у высокоскоростных судов заметны некоторые изменения Dо в большую сторону;

б) с выходом судна на траекторию циркуляции оно приобретает крен на внешний борт, значение которого по правилам Регистра не должно превышать 12º;

в) если во время циркуляции увеличивать число оборотов ГД, то судно совершит поворот более крутой;

г) при выполнении циркуляции в стесненных условиях следует учитывать, что кормовая и носовая оконечности судна описывают полосу значительной ширины, которая становится соизмеримой с шириной фарватера.

Способы определения элементов циркуляции судна.

Натурные методы определения основных маневренных элемен­тов основаны на последовательных определениях места судна по каким-либо ориентирам в процессе выполнения заданных маневров. Обсервации, по-возможности, выполняются через короткие про­межутки времени, засекаемые с помощью секундомера, пущенного

в начале маневра. После окончания наблюдений обсервованные точки наносят в масштабе на планшет и соединяют плавной лини­ей, т. е. получают траекторию судна в процессе любого выполнен­ного маневра. Такая траектория позволяет снять в принятом мас­штабе нужные элементы маневрирования, а домеченные по секун­домеру моменты дают возможность получить соответствующие временные характеристики.

Достоинством такого метода является наглядность и возмож­ность обнаружения промаха, если таковой был допущен при ка­кой-то обсервации.

При определении маневренных испытаний глубины в районе маневрирования должны быть достаточно большими, чтобы ис­ключить влияние мелководья, а сам район не должен находиться на пути движения других судов во избежание ситуации опасного сближения.

Определение маневренных элементов судна с использова­нием СРНС. Точность определения места судна по современным спутниковым радионавигационным системам (СРНС) в дифферен­циальном режиме позволяет использовать имеющиеся на судах приемоиндикаторы (ПИ) СРНС при проведении стандартных ма­невров для определения маневренных элементов судна. Опти­мальным вариантом является использование официальных элек­тронных карт, сопряженных с ПИ СРНС, так как в этом случае на электронной карте отображается траектория движения судна (по­лоса движения) в масштабе карты с распечаткой контура корпуса судна в основные моменты выполняемого маневра. Для фиксиро­вания положения судна на электронной карте и получения траек­тории движения суша используются стандартные функциональ­ные команды (типа «Event», «МОВ» и т. д.). Распечатка электрон­ной карты заменяет миллиметровый планшет, на котором обычно строятся кривые движения судна при выполнении маневра.

Использование ПИ СРНС, не сопряженного с электронной кар­той, накладывает на судоводительский состав, проводящий натур­ные испытания дополнительные обязанности по фиксированию достаточного количества обсерваций в различные этапы маневра, так как некоторые модели ПИ СРНС имеют ограниченное количе­ство точек, фиксирующих текущее положение судна и хранящихся в памяти ПИ СРНС (точки типа «Event», «МОВ» и т. д.). По гео­графическим координатам судна, записанным во время маневра.

строится кривая движения судна. Следует иметь в виду возмож­ную разницу в геодезических основах СРНС и бумажной карты, на которой будет строиться траектория движения судна.

Наблюдения с помощью PЛC. Данный способ основан на оп­ределениях места по пеленгу и дистанции относительно точечного ориентира. Этому требованию удовлетворяют буй или веха, снаб­женные радиолокационным пассивным отражателем или металли­ческими предметами, его заменяющими.

Пеленги ориентира можно измерять как с помощью PJIC, так и визуально по оптическому пеленгатору. Визуальные пеленги не­сколько точнее радиолокационных.

На мостике, кроме руководителя испытаний, должны находить­ся три наблюдателя: у PJIC, у пеленгатора, у тахометра, а также регистратор с секундомером и бланками для записи наблюдений. В процессе выполнения маневров через короткие по возможно­сти промежутки времени (15-30 с) берут пеленги и дистанции ориентира по исполнительным командам руководителя или реги­стратора. Регистратор в момент команды замечает и записывает отсчет по секундомеру, а затем вносит в бланк сообщаемые на­блюдателями отсчеты в заранее установленной последовательно­сти, например: курс, пеленг, дистанция.

Наблюдатель у тахометра со вторым секундомером ведет само­стоятельные измерения с записью на отдельном бланке. Рекомендуется пускать секундомеры и начинать измерения еще до начала маневра. Несколько предварительных измерений позво­лят наблюдателям освоиться и войти в ритм, а полученные резуль­таты дадут возможность впоследствии при прокладке проконтро­лировать надежность траекторных измерений в начале маневра.

В зависимости от того, какой маневр выполняется, регистратор должен фиксировать моменты отдельных событий, характери­зующих данный маневр.

При выполнении торможения с помощью реверса двигателя на­чалом маневра считается момент передачи команды по машинно­му телеграфу. Затем нужно также зафиксировать момент начала снижения оборотов винта (начало пассивного периода), момент начала вращения винта назад (начало активного периода), а также момент полной остановки судна относительно воды (конец манев­ра). При выполнении циркуляции началом маневра считается мо­мент подачи команды о перекладке руля.

Во время наблюдений следует отмечать, с какого крыла — пра­вого или левого берутся пеленги, чтобы затем при прокладке тра­ектории можно было учесть поправки на полуширину судна.

Стандартная (средняя квадратическая) круговая погрешность обсервации (в метрах) по пеленгу и дистанции одного ориентира определяется, как известно из навигации, по формуле

где: — стандартная погрешность пеленга, град.;

— стандартная погрешность измерения расстояния по РЛС, м;

— расстояние до ориентира, м.

Стандартную погрешность измерения небольших дистанций для современных РЛС с использованием шкалы ближнего обзора можно принять в среднем равной ± 15 м, а точность визуального пеленга при маневрировании ± 1°. Для этих значений при манев­рировании на расстоянии 4,5 кбт от ориентира получим М≈ 20 м (формула 2.69).

Среднюю дистанцию до ориентира 4,5 кбт следует считать оп­тимальной при маневрировании, так как на этом расстоянии оба навигационных параметра дают приблизительно равноточные ли­нии положения.

4. Правило МППСС – 72 (Правило 27) Суда, лишенные возможности управляться и ограниченные возможности маневрировать.

   Правило 27

   Суда, лишенные возможности управляться или ограниченные в возможности маневрировать

1. Судно, лишенное возможности управляться, должно выставлять:

1. два красных круговых огня, расположенные по вертикальной линии на наиболее видном месте;

2. два шара или подобных знака, расположенные по вертикальной линии на наиболее видном месте;

3. если судно имеет ход относительно воды, то в дополнение к огням, предписанным этим пунктом, - бортовые огни и кормовой огонь.

2. Судно, ограниченное в возможности маневрировать, за исключением судна, занятого работами по устранению минной опасности, должно выставлять:

   1. три круговых огня, расположенные по вертикальной линии на наиболее видном месте. Верхний и нижний из этих огней должны быть красными, а средний - белым;

   2. три знака, расположенные по вертикальной линии на наиболее видном месте. Верхний и нижний из этих знаков должны быть шарами, а средний ромбом;

   3. если судно имеет ход относительно воды, то в дополнение к огням, предписанным подпунктом (i), - топовый огонь или огни, бортовые огни и кормовой огонь;

   4. если судно стоит на якоре, то в дополнение к огням или знакам, предписанным подпунктом (i) и (ii), - огонь, огни или знак, предписанные Правилом 30.

      3. Судно с механическим двигателем, занятое такой буксировочной операцией, которая значительно ограничивает возможность буксирующего и буксируемого судов отклоняться от своего курса, должно, в дополнение к огням или знакам, предписанным Правилом 24 (а), выставлять огни или знаки, предписанные подпунктами (i) и (ii) пункта (b) настоящего Правила.

      4. Судно, занятое дноуглубительными работами или подводными операциями, когда оно ограничено в возможности маневрировать, должно выставлять огни и знаки, предписанные подпунктами (i), (ii) пункта (b) этого Правила, и, если существует препятствие для прохода другого судна, должно дополнительно выставлять;

1. два красных круговых огня или два шара, расположенные по вертикальной линии, - для указания стороны, на которой существует препятствие;

2. два зеленых круговых огня или два ромба, расположенные по вертикальной линии, - для указания стороны, с которой может пройти другое судно;

3. если оно стоит на якоре, - огни или знаки, предписанные этим пунктом, вместо огней или знаков, предписанных Правилом 30.

5. Если размеры судна, занятого водолазными работами, практически не позволяют ему выставлять все огни и знаки, предписанные пунктом (d) этого Правила, оно должно выставлять:

1. три круговых огня, расположенные по вертикали на наиболее видном месте. Верхний и нижний из этих огней должны быть красными, а средний огонь белым;

2. флаг «А» по Международному своду сигналов, изготовленный в виде жесткого щита высотой не менее 1 м. Должны быть приняты меры к тому , чтобы обеспечить круговую видимость этого флага.

6. Судно, занятое работами по устранению минной опасности, в дополнение к огням, предписанным для судна с механическим двигателем Правилом 23, либо к огням или знаку, предписанным для судна на якоре Правилом 30 соответственно, должно выставлять три зеленых круговых огня или три шара. Один из этих огней или знаков должен выставляться вблизи топа фок-мачты, а два других – на ноках фока-рея. Эти огни или знаки указывают, что другому судну опасно приближаться к судну, занятому работами по устранению минной опасности, на расстояние менее 1000 м.

7. Суда длиной менее 12 м, за исключением судов, занятых водолазными работами, не обязаны выставлять огни и знаки, предписанные этим Правилом.

8. Сигналы, предписанные этим Правилом, не являются сигналами судов, терпящих бедствие и требующих помощи. Такого рода сигналы приведены в Приложении 1V к настоящим Правилам.