2.6 Инерционная девиация первого и второго рода

2.6.1 Инерционная девиация первого рода

Большинство гирокомпасов являются неапериодическими и для них, как было установлено ранее, условие апериодического перехода выполняется только в расчетной широте. При маневрировании судна в любой другой широте , и . Следовательно, в момент I, начала маневра возникает переменная инерционная девиация первого рода , достигающая своего максимального значения на момент окончания маневра (точки 3 и 4 на рис. 2.18). Затем при работающем масляном успокоителе она постепенно исчезает и ось ЧЭ устанавливается в положение , обусловленное необходимым приращением скоростной девиации.

Обратим внимание на то, что если маневр выполняется в то перемещение оси ГК в новое положение динамического равновесия происходит медленнее из-за возросшего значения периода незатухающих колебаний: . Значит, главная ось прибора в конце маневра не дойдет до положения (на рисунке точка 3) и наоборот – при , ось ГК "перегонит" гироскопический меридиан, ее движение происходит быстрее (точка 4).

Итак, (2.11)

Выполнив несложные преобразования выражения (2.11) и учитывая формулу (2.9), в итоге получим

.

Этот вариант формулы для наиболее четко отражает причину появления инерционной девиации первого рода, - существование неравенства периода гирокомпаса периоду М.Шулера .

Из преобразований выражения (1) можно получить еще один вариант формулы, удобной для расчета:

Знак девиации зависит от разности значений скоростных девиаций в конце и начале маневра, а также от различия между широтами плавания и расчетной.

Можно сформулировать следующие основные особенности инерционной девиации первого рода [7].

1. Возникновение ее обусловлено силами инерции, возникающими при маневрировании, и определяется пониженным центром тяжести ЧЭ.

2. Проявляется у неапериодических ГК, если судно маневрирует не в расчетной широте ( ) так, что изменяется меридиональная составляющая его скорости.

3. Возникает в момент начала маневра, практически линейно увеличивается и достигает максимальной величины в момент окончания маневра.

4. Максимальное значение пропорционально величине и тем больше, чем больше широта места судна отличается от расчетной , а знак этого значения одинаков со знаком при .

5. Наибольшую величину имеет при поворотах судна с курса на курс S и обратно; в этих случаях на быстроходных судах и в высоких широтах она может быть 5° - 6° и больше.

6. После завершения маневра колебательно уменьшается с частотой собственных колебании чувствительного элемента, имея период затухающих колебаний под действием маслиною успокоителя

7. Инерционная девиация не проявляется в расчетной широте (для ГК типа «Курс» Т₀ = 84,4 мин).

8. Получить в "чистом виде" можно при выключении затухания перед началом маневра.

9. Предотвратить можно при выполнении равенства .

2.6.2 Инерционная девиация второго рода

Наличие жидкости в сосудах успокоителя при действии сил инерции нарушается апериодический переход главной оси в новое положение динамического равновесия и, следовательно, приводит к погрешностям в показаниях ГК.

Погрешность, возникающая при маневре судна из-за наличия в чувствительном элементе гирокомпаса включенного масляного успокоителя колебаний, называется инерционной погрешностью второго рода.

Рис.2.19 Влияние сил инерции на жидкостный успокоитель	Рис.2.20 Инерционная девиация второго рода

Пусть характер выполнения маневра будет таким же как и в предыдущем примере (рис. 2. Лекция 4) с той лишь разницей, что маневр совершается в расчетной широте . Инерционной погрешности первого рода в этом случае не возникает (Т₀ = 84,4 мин.) Сила инерции , приложенная к пониженному центру тяжести G гиросферы, имея плечо , создает момент относительно оси Y-Y (рис. 2.19). Главная ось прибора будет совершать инерционное перемещение (прецессировать) в сторону нового гироскопическою меридиана - к точке 2 как показано на рис. 2.20.

В то же время, поскольку сосуды успокоителя не перекрыты, под действием сил инерции масло начнет перетекать из северного сосуда в южный. В южном сосуде постепенно будет увеличиваться избыток жидкости, момент силы тяжести которого действует так же вокруг оси Y-Y, но в противоположном моменту направлении. Следовательно, скорость инерционного движения (под действием момента ) замедлится и главная ось ЧЭ к концу маневра не дойдет до нового положения , а займет позицию в точке 3. В показаниях прибора появится инерционная погрешность второю рода .

В момент окончания маневра сила инерции становится равной нулю, перетекание масла из северного сосуда в южный прекратится, исчезнет момент , вызывающий инерционное перемещение главной оси ЧЭ к . Однако, существующий избыток жидкости в южном сосуде еще будет создавать момент , который будет постепенно (обусловлено вязкостью жидкости и конструкцией успокоителя) уменьшаться, но сохраняя при этом свой прежний знак.

В течение четверти периода ось гиросферы будет все дальше отходить в сторону первоначального положения гироскопического меридиана , уменьшая скорость своего движения. Вследствие выравнивания уровней масла в сосудах успокоителя и возрастания маятникового момента (восточная часть горизонта непрерывно опускается в пространстве) указанное движение прекратится (точка 4); инерционная погрешность второго рода достигает своего максимального значения . В этом положении последствия маневра исчезают и главная ось, совершая затухающие колебания, придет в новое положение гироскопическою меридиана _.

Инерционная девиация второго рода в обычных условиях плавания не превышает , однако на быстроходных судах и при резких маневрах она может достигать . Для ее устранения в некоторых конструкциях гирокомпасов предусмотрен выключатель затухания (ВЗ), перекрывающий на время маневра соединительную трубку сосудов успокоителя.

Сформулируем основные особенности инерционной девиации второго рода [7].

1. Причина появления - наличие не выключенного демпфирующего устройств (гидравлическою успокоителя колебаний).

2. Достигает своего максимального значения по времени примерно через четверть периода затухающих колебаний после окончания маневра - запаздывающая погрешность.

3. Величина зависит только от характера маневра и не зависит от широты места.

4 Максимум всегда направлен в сторону первоначального гирокомпасного меридиана.

5. Проявляется в "чистом" виде у неапериодических гирокомпасов в расчетной широте.

6. Предотвращение возникновения обеспечивается выключением на время маневра успокоителя колебаний: если , то использование выключателя затухания целесообразно; если , то использование выключателя затухания неэффективно.