Устройство основного прибора компаса

Все основные системы гирокомпаса смонтированы на несущей плате 3 (рис. 3.3). Эта плата выполнена из алюминиевого сплава и имеет на своей внешней стороне ребра 2, предназначенные для увеличения теплоотдачи. Следящая сфера 6 совместно с чувствительным элементом и помпой подвешена на шаровой опоре, расположенной внутри сильфона 5. Фен 4, с помощью которого осуществляется регулировка рабочей температуры ГК, в данной конструкции так же связан с несущей панелью. Непосредственно под панелью расположена электронная плата 1. Прибор закрывается кожухом 7.

Более подробная схема крепления элементов гирокомпаса к несущей панели показана на рис. 3.4. Сильфон 7 совместно с шаровым маятниковым подвесом и платой 8, используемой для крепления следящей сферы, приводится во вращение с помощью шагового мотора 6, жестко связанного с несущей платой. Для этого используется зубчатая ременная передача 1. Измерение угла поворота подвижной системы относительно несущей платы, которая при установке ГК строго ориентируется по отношению к диаметральной плоскости судна, производится импульсным датчиком 4 с разрешением 2¹² импульсов на один оборот. Питание на следящую сферу подается посредством скользящих контактных переходов, собранных на 11 контактных кольцах 3. Как уже отмечалось, непосредственно под несущей панелью смонтирована электронная плата 2.

На несущей плате имеется окно, через которое виден 4-х разрядный цифровой дисплей. Этот дисплей отображает некорректированный (компасный) курс судна.

Следящая сфера состоит из верхней 12 и нижней 14 половин, связанных между собой шестью винтами (рис. 3.5). Внутри следящей сферы размещена гиросфера 4. На нижней полусфере установлена помпа 15, обеспечивающая циркуляцию поддерживающей жидкости внутри следящей сферы (см. рис 2.3). Благодаря указанной циркуляции гиросфера центрируется относительно следящей сферы. Перетекание жидкости из верхней части следящей сферы в помпу обеспечивается по трубке 3, внутри которой установлен чувствительный элемент 1, регистрирующий движении жидкости. Полусфера имеет полярный электрод 2 и электроды 13 датчика угла

следящей системы.

На верхней полусфере смонтирована печатная плата 6, которая электрически связана со скользящими контактными кольцами. На плате расположены: датчик 5 температуры поддерживающей жидкости, емкость, работающая в цепи питания помпы и устройства защиты прибора от перегрева. Подогрев поддерживающей жидкости осуществляется нагревателем 11. Верхняя полусфера имеет свой полярный электрод 7, через который подводится питание к гиросфере. В верхней части полусферы также имеется специальная емкость 10, в которую наливается дистиллированная вода 8. Эта вода автоматически добавляется в поддерживающую жидкость в процессе испарения последней и понижения ее уровня. Текущий уровень поддерживающей жидкости определяется с помощью поплавка 9.

Гиросфера компаса (рис. 3.6) содержит два гиромотора 1 и 4, связанные между собой системой типа антипараллелограм и пружиной 2, заполнена гелием для снижения энергетических затрат и герметично запаяна. Она имеет также два полярных электрода 3 и 6, через которые поступает питание на гироскопы, а также экваториальные электроды 5, обеспечивающие работу следящей системы.

Электронная плата (рис. 3.7), установленная под несущей панелью, решает следующие основные задачи:

Ø регистрирует сигнал импульсного датчика угла поворота следящей сферы и преобразует его в последовательный цифровой выходной сигнал;

Ø возвращает импульсный датчик в нулевое состояние;

Ø

преобразует сигнал датчика следящей системы и управляет работой шагового мотора, осуществляющего ее привод;

Ø обеспечивает питание гиромоторов и помпы напряжением 55 В, частотой 400 Гц;

Ø контролирует положение гиросферы по высоте и проводимость поддерживающей жидкости;

Ø регулирует рабочую температуру прибора;

Ø отображает информацию о курсе судна на цифровом дисплее 5;

Ø контролирует скорость вращения гироскопов и включает следящую систему.

На плате расположены трансформатор 1, охлаждающие элементы 2 и 4, разъемы 3, цифровой дисплей 5 и процессор 6. Плата электрически связана с кольцами скользящей контактной системы, с шаговым мотором, датчиком угла поворота следящей сферы и вентилятором.

Схема питания следящей сферы показана на рис. 3.8. Однофазное напряжение для питания гиромоторов подводится через полярные контакты и с помощью конденсаторов, расположенных внутри гиросферы, преобразуется в трехфазное. Схема бесконтактного датчика угла представляет собой измерительный мост сопротивлений, элементами которого являются две первичные обмотки W 1 и W2 трансформатора Тр (рис. 3.9) и два переменных сопротивления r₁ и r₂, образованные экваториальным электродом 2 гиросферы с электродами 6 и 7 следящей сферы. По существу они равны сопротивлению условных столбов жидкости, по которым протекает ток между названными контактами. В согласованном положении гиросферы и следящей сферы площади взаимного перекрытия электродов 6 и 2, а также 2 и 7 равны друг другу. В этих условиях по первичным обмоткам W₁ и W₂ трансформатора Тр будут протекать одинаковые токи, но в разных направлениях. Эти токи создадут в сердечнике трансформатора равные, но противоположно направленные магнитные потоки Ф₁ и Ф₂. Результирующий магнитный поток сердечника будет равен нулю и во вторичной обмотке W₃ трансформатора э.д.с. индуктироваться не будет, а следовательно, и будет отсутствовать выходной сигнал датчика угла. В том случае, если возникает рассогласование, например, за счет поворота следящей сферы по часовой стрелке, площадь взаимного перекрытия электродов 6 и 2 уменьшается, а электродов 2 и 7 увеличивается. В результате сопротивление r₁ становится больше сопротивления r₂, нарушается равенство токов в первичных обмотках трансформатора Тр и на выходе схемы появляется напряжение U_ду, величина которого будет пропорциональна углу рассогласования, а фаза - указывать направление рассогласования.

После усиления это напряжение преобразуется в сигнал управления шаговым мотором с разрешением 6 или 192 шага на 1⁰ поворота ротора мотора.

Графики работы системы терморегулирования показаны на рис. 3.10. При включении ГК включаются системы, обеспечивающие нагрев прибора. Следящая система включается после того, как температура поддерживающей жидкости достигнет 45⁰ С. При этой же температуре начинается снижение мощности источников тепла, которое прекращается при температуре 50⁰ С. После того, как температура превысит 51⁰ С, включается вентилятор. Дальнейшее увеличение температуры приведет к включению информации о наличии высокой температуры (более 65⁰ С) и опасной температуры (более 70⁰ С). Если текущая температура продолжает повышаться, то при превышении значения, равного 77⁰ С, все источники тепла выключаются.