1

• 2.6. Sisteme funcţionale ale girocompaselor• Schema bloc a unui girocompas este prezentată în fig. 2.56:

• E.S. - elementul sensibil;

• S.A. - sistem de alimentare;

• S.U. - sistem de urmărire transf. giraţia navei în semnal electric, îl amplifică şi alim. motorul de giraţie

• S.T.S. - sistem de transmisie sincronă;

• S.R. - sistem de răcire rol de

menţinere a temp const.

• S.S. - sistem de semnalizare

semnalizează abaterile de

tensiune

2

• 2.6.1. Elementul sensibil

• 2.6.1.1. Elementul sensibil al girocompasului monogiroscopic cu mercur

• Elementul sensibil este organul principal al girocompasului, este format dintr-un motor asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit, de construcţie inversă(rotorul exterior statorului) prevăzut la partea exterioară cu o coroană din oţel ce constituie torul giroscopului.

• Ansamblul electromotor şi tor se numeşte giromotor.

• Giromotorul este în general motor asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit de construcţie inversă, rotorul exterior statorului (fig. 2.57)

• Giromotoral este introdus într-o carcasă din silumin, (aliaj Si+Al) închisă ermetic şi vidată. Carcasa constituie inelul cardanic orizontal (fig. 2.58a)

3

• În fig. 2.58a. sunt reprezentate următoarele elemente:

• 1 - lagărul braţului vaselor cu mercur; 2 - flanşa de fixare a jumătăţilor de carcasă; 3 - şurub pentru fixarea greutăţilor de echilibrare; 4 - nivelă; 5 - fereastră pentru verificarea sensului de rotaţie; 6 - locaş de bronz aş lagărelor axului principal xx;

• 7 - capacul locaşului; 8 -rulmentul axului orizontal yy.

Fig. 2.57 Secţiune prin giromotor a) b)

Fig. 2.58 Elementul sensibil monogiroscopic

4

• În fig. 2.58b. sunt reprezentate:

• 1 - inelul vertical; 2 - fusurile axului orizontal yy; 3 - lagărul de ghidare inferior; 4 - suporţii greutăţilor de compensare; 5 -greutăţile de compensare; 6 - adaosuri pentru fixarea roţilor de contact; 7 - suporţi pentru rotiţele de contact; 8 - cablu de suspensie din sârmă de oţel.

• Pe suprafaţa exterioară a carcasei se găsesc nervuri de întărire care măresc şi suprafaţa de răcire. Carcasa este formată din două părţi unite între ele printr-o flanşă. De carcasă este fixată o nivelă pentru controlul orizontalităţii axului giroscopului.

• În partea de sud se găseşte o fereastră cu geam prin care se poate observa spirala trasată pe tor pentru verificarea sensului de rotaţie şi turaţia cu ajutorul unui stroboscop.

• În partea de est şi cea de vest a carcasei sunt prevăzute adâncituri în care se introduc rulmenţii în care se fixează fusurile inelului cardanic vertical.

5

• În partea inferioară a carcasei este fixată o plăcuţă cu un lagăr ce intră în deschizătura unui braţ special care leagă giroscopul cu vasele comunicante.

• Orificiile prin care trec şuruburile de strângere a plăcuţei au o formă alungită de-a lungul liniei est-vest care permite deplasarea lagărului pe această direcţie pentru a se fixa excentricitatea "d".

• În partea dinspre nord a carcasei se montează un vacuumetru pentru controlul vidului.

• În partea de nord şi cea de sud a inelului vertical (fig. 2.58b) sunt prevăzute greutăţi de compensare prinse cu un braţ sau cu trei braţe.

• Inelul vertical este suspendat cu ajutorul unui cablu din oţel elastic în interiorul inelului de urmărire (fig. 2.59)

6

• În fig. 2.59a. sunt reprezentate:

• 1 - girocamera;2 - inel vertical;

• 3 - lagărul axului orizontal yy;

• 4 - suportul greutăţilor de

compensare;

• 5 - greutăţile de compensare;

• 6 - suportul traductorului de urmărire; • 7 - traductorul de urmărire; Fig. 2.59. Suspensia cardanică a elementului sensibil

monogiroscopic

• 8 -cablul de suspensie;

• 9 - cuiul de ghidare interior.

• În fig. 2.59b. sunt reprezentate:

• 1 - girocamera;2 - inelul vertical;3-fereastra pentru observarea spirei torului;4 - locaşul pentru lagărul axului torului; 5 - colector de ulei; 6 - prezon pentru greutatea de echilibrare; 7 - cablu suspensie; 8 - şurub de blocare.

7

• Inelul de urmărire,(fig. 2.60 b) coplanar cu inelul vertical, este prevăzut cu sistemul de fixare a cablului de susţinere a inelului vertical, cu roata dinţată azimutală, cu roza gradată şi cu inelele colectorului (fig.2.60)

• În fig. 2 60a. sunt reprezentate:

• 1 - inelul de urmărire; 2 - bucşa suspensiei de sârmă; 3 - lagărul fusului vaselor cu mercur; 4 - placa pentru suportul roţii dinţate azimutale.

• În fig. 2.60 b. sunt reprezentate:

• 1 - inel de urmărire; 2 - traductor de urmărire; 3 - roată dinţată azimutală; 4 - suportul roţii dinţate azimutale; 5 - cârlig de blocare; 6 -lagăr de ghidare inferior; 7 - căpăcelul capacului suspensiei de sârmă; 8 - roza; 9 -lagărul radial; 10 - inelul colectorului electric de contact.

8

• De inelul de urmărire în partea estica este montat traductorul de urmărire, iar în partea est şi cea de vest se fixează sistemul Fig. 2.60 Inelul de urmărire al elementului sensibil

vaselor comunicante (fig.2.61). monogiroscopic cu mercur

• Sistemul vaselor comunicante este format dint-un cadru din fontă pe care sunt dispuse patru vase legate două câte două, două vase fiind în partea nordică iar două în partea sudică.

• În partea de mijloc a suporţilor de est şi vest sunt dispuse fusurile, care intră în lagăre practicate în inelul de urmărire.

• În fig. 2.61. sunt reprezentate: 1 - suport metalic; 2 - vase din oţel care conţin mercur; 3 - greutăţi de echilibrare;4 - fus; 5 - tub de legătură (comunicant); 6 - braţul vaselor comunicante.

Fig. 2.61 Sistemul vaselor comunicante

9

• Sistemul de vase, înainte de a fi umplute cu mercur, se echilibrează astfel ca centrul lor de greutate să corespundă cu centrul giroscopului. După umplerea vaselor cu mercur, centrul de greutate al sistemului se ridică puţin pentru a realiza un efect negativ de pendul, pentru compensarea deviaţiei remanente care ia naştere în timpul oscilaţiilor navei.

• Întregul ansamblu al elementului sensibil este susţinut de suport, (fig.2.62a) care se compune dintr-un postament, care este o piesă turnată din fontă de formă conică cu flanşă, dintr-o parte centrală cilindrică executată din alamă sau oţel şi dintr-un capac.

• În interiorul suportului se suspendă, pe arcuri elicoidale inelul de amortizare a vibraţiilor navei. În acest inel, pe diametrul paralel cu planul diametral al navei sunt fixate fusurile care intră în rulmenţii inelului cardanic. La unul din aceste fusuri se montează un amortizor cu ulei care măreşte perioada de oscilaţie a

elementului sensibil în suport în timpul ruliului navei. (pentru eliminarea erorii de balans)

10

• În inelul cardanic sunt dispuse în planul transversal al navei fusurile care intră în rulmenţii suporţilor cadrului cu cap de cruce, în care sunt suspendaţi elementul sensibil şi cel de urmărire. La unul din aceste fusuri se află de asemenea un amortizor cu ulei, care măreşte perioada de oscilaţie a elementului sensibil în habitaclu pe timpul tangajului navei (pentru eliminarea erorii de balans)

• Cadrul este o piesă rotundă turnată din metal, care are în interior un cap de cruce (fig. 2.62 b).

• Pe diametrul cadrului se află suporţi în care sunt fixaţi rulmenţii cu bile ai fusurilor inelului cardanic. În centrul capului de cruce se află o bucşă cilindrică de care se fixează suspensia de sârmă, iar pe ea se găseşte colectorul. Pe cadru se montează inelul de drum care se poate roti în jurul axului vertical. De inelul de drum şi cadru se fixează corectorul.

11

• În fig. 2.62a. sunt reprezentate:

1 - flanşa inferioară (postament);

2 - suport; 3 - capac; 4 - geam.

• În fig. 2.62 b. sunt reprezentate: 1 - cadru; 2 - cap de cruce; Fig. 2.62 Suportul şi cadrul girocompasului cu mercur

3 - suport;4 - bucşă; 5 - perii de contact; 6 - motor de urmărire;

7 - sesizor; 8 - corector;9 - placă de distribuţie;10 - lagărele inelului cardanic; 11 - inel de drum.

• La cadru este fixat motorul de urmărire şi transmiţătorul sistemului de repetitoare.

• Sistemul de urmărire foloseşte traductor de urmărire inductiv, iar sistemul de repetitoare este cu transmisie sincronă în curent continuu cu ajutorul motorului pas cu pas.

• Corectorul serveşte la corectarea erorilor girocompasului.

12

• 2.6.1.3. Elementul sensibil al girocompaselor bigiroscopice

• Compasele bigiroscopice sunt girocompase la care transformarea giroscopului în girocompas se face prin metoda pendulară (prin coborârea centrului de greutate), iar amortizarea oscilaţiilor se obţine cu ajutorul amortizorului hidraulic (principiul vaselor comunicante).

• Folosirea a două giroscoape se face din necesitatea eliminării erorii de balans, problemă care a fost tratată la capitolul "Erorile girocompaselor".Elementul sensibil este numit girosferă şi este o sferă închisă ermetic, în interiorul căreia sunt dispuse două giromotoare, cadrul de susţinere a giromotoarelor, amortizorul hidraulic, bobina de centrare şi legătura antiparalelogram (fig. 2.65)

13

Fig. 2.65 Secţiune prin elementul sensibil bigiroscopic

14

• Girosfera pluteşte în lichid în interiorul altei sfere numită sferă de urmărire.

• Giromotoarele sunt dispuse astfel ca centrul de greutate al girosferei să fie coborât faţă de centrul geometric pentru obţionerea efectului de pendul, iar axele principale (Ox) formează între ele un unghi de 90 .

• În fig. 2.65. sunt reprezentate următoarele elemente:

1 - arc;2 - tubul de aerisire al amortizorului hidraulic;3 - lagărul axei verticale a girocamerei;4 - vasul amortizorului;5 - tubul de curgere al uleiului din amortizorul hidraulic; 6 - electrodul rotund;

7 - lagărul principal al axei rotorului; 8 - stator; 9 - tor; 10 - lagărul radial-axial al axei verticale a girocamerei; 11 -dispozitivul de întrerupere al amortizării; 12 -ulei pentru ungerea rulmenţilor;13 - dop pentru scoaterea aerului; 14 - electrod polar inferior; 15 - bobina de centrare;16 - fitile pentru ungere; 17 - girocameră; 18 -electrod polar superior;19 - dop pentru introducerea hidrogenului;

20 - pârghie; 21 -braţ; 22 - giromotoare.

15

• Sfera se confecţionează din tablă de alamă cu grosimea de circa 0,5 mm, este construită din două calote sferice inegale, superioară şi inferioară lipite între ele cu cositor.

• Girosfera este acoperită cu ebonită pentru a o izola electric de lichidul de susţinere prin care se face alimentarea.

• La polii girosferei se află electrozii polari din grafit şi ebonită fixaţi printr-un şurub de o bucşă şi izolaţi de corpul girosferei.

• La ecuatorul girosferei se află electrozii inelari realizaţi tot dion grafit oşi ebonită, neizolaţi de corpul girosferei. Ecuatorul girosferei este gradat de la 0 la 360 din grad în grad.

• Legatura antiparalelogram permite rotirea giromotoarelor in jurul axelor verticale (în limite de ±7 ) numai în sensuri opuse.

• Ungerea lagărelor rulmenţilor giromotoarelor se face cu ajutorul unor fitile care au capetele cufundate în ulei turnat în partea inferioară a girosferei.

16

• Torul giromotorului este confecţionat din aliaj de cromnichel-molibden. Cadrul carcaselor giromotoarelor şi montura bobinei de centrare sunt realizate din aliaj de siliciu-aluminiu-magneziu, aliaj foarte rezistent şi uşor.

• Amortizorul hidraulic (fig.2.66) este format din două vase de alamă, închise ermetic, umplute cu ulei de parafină. Pe tubul inferior este dispus dispozitivul de întrerupere a amortizării, care foloseşte la eliminarea erorii inerţiale de gradul II.

• Girosferă are o uşoară flotabilitate negativă () care pe timpul funcţionării este compensată de forţele electromagnetice create de bobina de centrare. Fig. 2.66 Dispozitivul hidraulic

• Alimentarea elementelor din intreriorul girosferei se face prin lichidul desusţinere cu ajutorul electrozilor corespondenţi de pe girosferă şi sfera de urmărire(fig.2.67). Lichidul de susţinere conţine 90% apă distilată; 165g glicerină; 0,06% acidsalicilic; 0,09% borax(tetraborat de sodiu) având conductibilitate

34 1

103cm

17

• Sfera de urmărire este formată din două emisfere şi o centură ecuatorială (fig.2.68), emisferele se confecţionează din aluminiu, suprafeţele exterioare şi interioare fiind acoperite cu ebonită. În interior sunt dispuşi electrozii polari realizaţi din grafit şi ebonită. Zona ecuatorială a sferei de urmărire este un cadru în formă de inel, prevăzut cu ferestre cu geam, prin care se pot citi indicaţiile pe girosferă. În părţile superioare şi inferioară a cadrului inelar, în partea interioară, sunt presate inele din grafit şi cărbune cu formează electrozii ecuatoriali.

• Sfera de urmărire nu este

etanşă, fiind cufundată în

lichidul de susţinere, se umple

cu acesta.

– Fig. 2.67. Dispunerea electrozilor

pe girosferă şi sfera de urmărire

18

• Între inelele cadrului ecuatorial sunt dispuşi doi electrozi de urmărire şi un electrod pentru alimentarea înfăşurării electromagnetului de întrerupere a amortizării.

• Sfera de urmărire este suspendată de elementele fixe pe o furcă din şapte braţe care se unesc la o şaibă rotundă, în centrul căreia este fixată o tijă, goală în interior prin care trec conductorii de alimentare ce fac legătura între inelele colectoare şi braţele de susţinere care folosesc şi pentru alimentare.

• Tija şi braţele de susţinere sunt acoperite cu ebonită.

• Fig. 2.68 Sfera de urmărire

19

• 2.6.1.3.1. Centrarea girosferei• Operaţia de centrare a girosferei (1) în interiorul sferei de

urmărire (2) se execută cu scopul de a se evita atingerea sferelor între ele, deoarece la atingere apar forţe de frecare care creează precesie şi scot girosfera din meridian.

• Centrarea urmăreşte şi păstrarea distanţelor dintre electrozii celor două sfere şi realizarea unei bune alimentări.

• Girosfera pluteşte în lichidul de susţinere (4) în interiorul sferei de urmărire.

• Sunt utilizate mai multe

metode de centrare dintre

care pot fi amintite:

a) centrarea cu o bobină de

centrare. Se utilizează la

girocompasele la care girosfera are o uşoară flotabilitate negativă (la girocompasul KURS) ( fig. 2.69a).

20

• Bobina de centrare (3) este dispusă în interiorul girosferei (1) în partea inferioară (fig. 2.69a).

• Înfăşurarea este alimentată cu tensiunea alternativă ce alimentează girosfera.

• Bobina parcursă de curentul (i1) va produce un câmp magnetic alternativ de inducţie ce va induce în corpul sferei de urmărire (3) curenţi circulari (i2).

• Între bobina de centrare parcursă de curentul (i1) şi corpul sferei de urmărire parcurs de curentul (i2) vor interacţiona forţe Lapllace de forma:

• unde: d - distanţa dintre bobina de centrare şi corpul sferei de urmărire

• K - constantă de proporţionalitate

• Se constată din expresia (2.191) că forţele sunt invers proporţionale cu distanţa (d) dintre cele două sfere.

d

iiKF 12

B

21

• Forţele F sunt orientate spre centrulgirosferei (fig. 2.69a). Forţele ( ) pot fi descompuse după componente reciproc perpendiculare: componentele verticale ( ) şi componentele orizontale ( ).

• Condiţia de centrare este:

• În situaţia că nu sunt centrate cele doră sfere, cresc forţele din zona unde distanţa este mai mică şi scad în zona unde distanţa este mai mare (fig. 2.69b), girosfera va fi deplasată în sensul centrării.

• Fig. 2.70. Centrarea cu două

bobine de centrare

• b) centrarea cu două bobine.

Se utilizează la girocompasele

la care girosfera are flotabilitate

neutră (fig.2.70a).

F

V

H 0V

0H

c) b)

Fig. 2.70. Centrarea cu două bobine de centrare

22

• În interiorul girosferei sunt dispuse două bobine de centrare: una dispusă în calota inferioară şi una în calota superioară. Condiţia de centrare este:

• În cazul că cele două sfere nu sunt centrate vor creşte forţele în zona unde distanţa este mai mică (fig. 2.70b) şi girosfera va fi deplasată în sensul centrării cu sfera de urmărire.

• c) centrarea cu două bobine de centrare şi pernă de mercur.

Se utilizează la girocompasele care au girosfera cu flotabilitate uşor negativă, dispuse la navele care navigă timp îndelungat în zone grele de navigaţie

(pescadoare, nave militare)

, permite o gamă mai largă

a temperaturii lichidului de

susţinere (fig.2.71a)

0V 0

H

23

• În fig. 2.71 sunt reprezentate:

1 - sferă de urmărire; 2 - lichid de susţinere; 3 - girosferă; 4 - bobine de centrare; 5 - pernă de mercur.

• d) centrarea cu pernă de mercur şi pivot central. Se utilizează la girocompase din dotarea navelor care navigă în condiţii grele de navigaţie (fig. 2.72), permite un interval mare al temperaturii lichidului de susţinere.

• De corpul sferei de urmărire

este fixat un pivot care pătrunde

până în centrul girosferei şi care

limitează deplasarea girosferei

pe verticală în sus sau lateral.

• Girosfera pluteşte în lichidul de susţinere pe o pernă de mercur existentă în partea inferioară a sferei de urmărire.

24

• 2.6.1.3.2. Alimentarea girosferei• Având în vedere că tipului giromotoarelor din construcţia

girosferei, motoare asincrone trifazate cu rotorul în scurtcircuit alimentate la o frecvenţă cuprinsă între 330Hz 500Hz necesară obţinerii turaţiei corespunzătoare a torului giromotorului, girosfera se alimentează cu tensiunea corespunzătoare prin intermediul lichidului de susţinere.

• În interiorul girosferei elementele sunt alimentate de la electrozii polar superior (faza I), polar inferior (faza II) electrodul ecuatorial (faza III) care este chiar corpul girosferei (fig. 2.73a).

• Unele girocompase au girosfera alimentată în bifazat, a treia fază a giromotoarelor fiind alimentate printr-un condensator (fig. 2.73b).

25

• Fig. 2.73. Alimentarea girosferei

26