2.7 Суммарная инерционная девиация

Как правило, двухгироскопные ПК, находящиеся в эксплуатации на судах морского флота, являются неапериодическими и, кроме того, не все они имеют выключатель затухания. Это означает, что в общем случае при маневрированиях в показаниях ГК будут возникать одновременно инерционная девиация как первого рода так и второго рода. Результирующая этих девиаций называется суммарной инерционной девиацией , которую следует учитывать в течение некоторого интервала времени после завершения маневра.

На рис 2.21 приведены примеры графиков, характеризующих суммарную инерционную девиацию гирокомпаса «Курс - 4» при маневре, состоящем в наборе скорости от 0 до 25 узлов на курсе 180° в течение 360 сек.

Подробное исследование показывает, что ее характер зависит от соотношения широт: расчетной _* и фактической широты  маневра.

В широте девиации и в течение первой четверти периода затухающих колебаний противоположны по знаку и близки по величине, поэтому они будут взаимно погашаться. Следовательно, в широтах меньших расчетной нецелесообразно выключать затухание на время маневра.

Е сли же , то в течение первой четверти периода погрешности и имеют одинаковые знаки и суммарная погрешность может достичь значительной величины. В этом случае при маневре целесообразно выключать затухание.

Суммарная инерционная погрешность достигает особенно больших величин и очень медленно уменьшается при плавании в высоких широтах, где направляющая сила гирокомпаса мала, а период затухающих колебаний велик.

Начальная фаза затухающих колебаний , а также ее величина и знак на момент завершения маневра зависят не только от широты плавания, как было сказано, но и от параметров маневра. Поэтому в каждом конкретном случае кривая может начинаться как из области отрицательных значений так и из положительных либо с нулевых.

Определенный интерес представляет влияние повторных маневров на показания гирокомпаса, при этом может накапливаться.

Получение достоверных таблиц или графиков суммарной инерционной девиации представляет значительные трудности, да и их применение по ряду причин совершенно не оправдано.

Наиболее просто оценить влияние можно, вычислив предварительно перед маневром изменение меридиональной составляющей скорости судна по формуле

(2.12)

где , и , - значения скорости и курса судна соответственно после и до маневра.

Е

Рис. 2.21 Примеры графиков суммарной инерционной девиации

сли = 5 - 7 узлов, то суммарная девиация ГК незначительна и может не приниматься в расчет. Если > 7 уз., то тогда следует принимать во внимание, о чем подробнее будет указано ниже.

Влияние повторных маневров судна на гирокомпас. Если судно совершает ряд маневров, следующих один за другим через интервалы времени меньшие, чем это необходимо для того, чтобы от каждого предыдущего маневра практически исчезла до начала следующего, то ЧЭ ГК как бы «запоминает» девиацию от каждого отдельного маневра. Вследствие этого результирующая девиация представляет собой итог наложения всех составляющих с учетом времени возникновения каждой.

Анализ показывает, что возможна такая последовательность маневров, при которой результирующая девиация может достичь своего максимального значения в 2-2,5 раза превышающего значение при однократном маневре. Это произойдет при маневрировании вдоль меридиана, где имеет наибольшее значение при данной скорости, и если промежутки времени между маневрами примерно равны половине периода затухающих колебаний ГК в данной широте.

Предположим, что судно, следуя курсом 180 в широте =70 со скоростью V=22уз., совершило первый маневр: поворот вправо с КК₁=180 на КК₂=0. При таком маневре по формуле (2.12) V_N=44 уз. Эта ситуация характеризуется кривой 1 инерционной девиации, изображенной на рис. 2.22. На графике видно, что примерно через 70 мин. после момента начала первого маневра девиация достигает своего второго максимального значения.

Рис. 2.22 Влияние повторных маневров судна на гирокомпас

Взаимное расположение кривых 1 и 2 позволяет сделать вывод, что остаточное значение девиации от первого маневра налагается на девиацию от второго маневра таким образом, что происходит максимально возможное накопление девиации. Аналогичные рассуждения можно продолжить применительно к третьему маневру (вновь поворот с курса 180° на курс 0°). Его начало также отмечено стрелкой (кривая девиации 3).

График результирующей девиации после трех маневров представлен кривой 4. Поскольку девиация, возникающая после первого маневра, постепенно затухает после некоторого числа маневров (практически трех-четырех) максимум результирующей девиации достигнет наибольшего возможного значения и ее дальнейшее накопление прекратится.

Хотя приведенная последовательность маневрирования в реальных условиях плавания маловероятна, тем не менее, факт возможности накопления девиации при определенных условиях существует и это обстоятельство следует принимать во внимание особенно при маневрировании в высоких широтах.

Учет суммарной инерционной девиации при обсервациях. Если руководствоваться, например, графиком девиации, возникшей после однократного маневра (рис. 2.22, кривая 1), то видно, что еще в течение 1,5-2 часов имеется ощутимая погрешность в показаниях ГК. А в некоторых случаях, особенно в течение первого полупериода колебаний главной оси ЧЭ после завершения маневра, она может достигать значительной величины.

Рис. 2.23 Учет суммарной инерционной девиации при обсервациях

Наличие этой погрешности следует иметь в виду при определении места судна путем визуального пеленгования или радиопеленгования (гирокомпас связан с радиолокатором), так как ГК полностью войдет в погрешность определения.

Главная ось ЧЭ гирокомпаса определяет положение плоскости компасного меридиана N_К, относительно которого выполняется пеленгование объектов (рис. 2.23). Но информация о курсе судна, предоставляемая на репитере, освобождена от влияния скоростной погрешности, поэтому погрешность курсоуказания  равна сумме поправки гирокомпаса ГК и суммарной инерционной девиации после маневра.

При отсутствии погрешности на момент измерений было бы получено место судна М. Точность знания этого места оценивается погрешностью ГК и средней квад-ратической погрешностью пеленгования m = 0,7° (по РШСУ – 98).

Если же наблюдения необходимо производить в момент времени вскоре после маневра, то полученное место следует считать неточным. Возможную погрешность места судна (при известной величине ) определяют по формуле:

где MM₁ - линейная погрешность в определении места;

D - расстояние между объектами наблюдения;

θ - угол между пеленгами.

Для примера считаем, что сразу после завершения маневра (в момент времени равный 10 мин. по графику - кривая 1 рисунка 2.22) суммарная инерционная девиация равна 4,0°. При расстоянии между ориентирами D = 10 миль и угле между пеленгами θ=50° величина линейной погрешности ММ₁ обусловленная влиянием только лишь инерционной погрешности, составит:

ММ₁ = (l/57,3)4,0-cosec50° = 0,9 мили.

Этот пример иллюстрирует возможную погрешность в определении места судна вследствие инерционной девиации гирокомпаса. Но поскольку действительное значение в реальных условиях плавания неизвестно, то данный вид наблюдений рекомендуется производить до маневра или спустя 1,5 - 2,0 часа после маневра.

Поперечное смещение судна. Так как в показаниях ГК в результате маневрирования судна возникает инерционная девиация, существующая определенное время, то это значит, что судно, управляемое по гирокомпасу, в течение этого времени будет следовать неверным курсом - отличным от заданного. В таких условиях неизбежно появится поперечное линейное, иначе говоря, боковое смещение по отношению к линии пути, проложенного на карте.

На (рис. 2.24, а) приведен для примера типичный график инерционной девиации и по отмеченным на нем характерным моментам времени t₁ и t₂ построена интегральная кривая, характеризующая боковое смещение судна (рис.2.24, б).

Ось абсцисс нового графика одновременно является и осью времени, и той линией пути, которая проложена на карте и по отношению к которой возникает поперечное линейное смещение судна. К моменту времени t₁, поскольку девиация имеет неизменный знак, смещение судна достигает максимального значения d_1max в данном случае влево от намеченного пути.

К моменту времени t₂, вследствие того, что девиация изменяет свои знак, не только компенсируется все смещение, возникающее к моменту t₁, но и достигает максимального значения смещения противоположного знака d_2max. Последующие максимумы малы и их игнорируют.

Рассчитав смещения d_1max и d_2max на моменты t₁ и t₂ соответственно, можно определить максимальную ширину полосы d_max=d_1max+d_2max, которую захватит судно в процессе движения (рис. 2.24, в).

	Рис. 2.24 Поперечное смещение судна: а) –пример графика инерционной девиации; б) – интегральная кривая бокового смещения судна; в) – полоса безопасного движения судна.

Отсюда вытекает, что если выдерживать заданный курс ЗК по показаниям гирокомпаса после маневра, то судно будет отклоняется в обе стороны от линии курса, захватывая полосу, которую называют полосой сноса или полосой безопасного движения. Это необходимо учитывать особенно при плавании в стесненных условиях, например в узкостях, мелководных районах, вблизи затонувших объектов.

Ширина полосы зависит от характера маневра и от широты плавания. Конечное боковое смещение через 1,5 - 5,0 часа после маневра соответственно в широтах от 0° до 80° практически обращается в ноль.

Практические рекомендации по снижению влияния суммарной инерционной девиации гирокомпаса на точность и безопасность судовождения. В целях снижения инерционных девиаций на точность и безопасность судовождения могут быть предложены следующие практические рекомендации, которые соответствуют требованиям РШСУ - 98.

1. Поправку гирокомпаса целесообразнее всего определять на стоянке перед выходом судна в море по береговым ориентирам, когда это можно выполнить с максимально возможной степенью точности.

2. Систематическую проверку стабильности поправки гирокомпаса во время плавания надо выполнять в условиях, когда судно не менее 1,5 - 2,0 ч., а в высоких широтах не менее 3,0 ч., следует неизменным курсом с неизменной скоростью.

3. Сличение показаний гирокомпаса и магнитного компаса выполнить сразу после окончания поворота на тот случай, чтобы знать поправку магнитного компаса хотя бы с точностью инерционной девиации, если гирокомпас выйдет из строя. Затем сличение показаний выполнить через 1,5-2,0 ч. и полученную поправку магнитного компаса принимать к учету в дальнейшем.

4. В течение 1,5-2,0 ч. после маневра избегать определения места судна по пеленгам двух ориентиров, а определять место судна способами, не связанными с пеленгованием.

5. Определение девиации магнитного компаса по сличению с гирокомпасом будет выполнено с высокой степенью точности, если судно будет разворачиваться по курсу с помощью подруливающего устройства или буксиров, т.е. практически оставаться на месте.

6. Следует избегать, особенно при плавании в высоких широтах, повторных маневров, следующих один за другим через интервалы времени, примерно равные половине периода затухающих колебаний гирокомпаса в широте места маневра. Особенно нежелательно в указанном случае маневрирование вдоль меридиана, связанное с изменением скорости или поворотом судна на 180°.

7. Имея в виду возникновение поперечного линейного смещения судна после маневра, следует, если это возможно, последний маневр перед входом в узкость или стесненные воды выполнять настолько заблаговременно, чтобы максимальные линейные смещения судна имели место до входа в указанные районы. Если выполнение данной рекомендации невозможно, то контроль места судна и коррекция его пути должны обеспечиваться в соответствии с требованиями точности в конкретной ситуации.

Все приведенные выше рекомендаций имеют смысл только в том случае, если при маневре нордовая составляющая скорости судна V_N составляет не менее 5-7 узлов. При меньшем значении V_N влияние маневра судна на гирокомпас становится незначительным.