69. Судовые эхолоты. Принцип измерения глубин. Источники погрешностей и учет их в судовождении. Эксплутационные проверки.

Судовые эхолоты предназначены для измерения глубин под килем судна. В днище судна находится гидроакустическая антенна, которая служит для посылки и приема ультразвуковых импульсов. В определенные моменты времени эта антенна посылает ультразвуковой импульс и ожидает его возвращения. Импульс достигает дна, отражается от него и распространяется в противоположном направлении, достигая гидроакустической антенны он принимается ею т фиксируется интервал времени между посылкой и приемом ультразвукового импульса. За этот интервал времени ультразвуковой импульс проходит двойное значение глубины: от антенны до дна, а затем от дна до антенны. Для определения глубины под килем судна интервал времени между посылкой и приемом эхо-сигнала умножается в эхолоте на скорость распространения ультразвука в воде, которая в среднем равна 1500м/с. Полученный результат делится пополам, т.к. интервал времени соответствует удвоенной глубине.

Частота посылки ультразвуковых импульсов зависит от диапазона измеряемых глубин. Чем больше измеряемая максимальная глубина, тем больше интервал времени между посылками импульсов, т.е. меньше частота посылки.

Основной погрешностью эхолота является погрешность за скорость распространения ультразвука в воде.

Действительная скорость зависит от солености и температуры морской воды, и, как правило, отличается от 1500 метров в секунду. Поэтому, зная температуру и соленость воды, можно рассчитать действительную скорость звука в воде и определить поправку за скорость звука.

Второй основной поправкой эхолота является поправка за наклон дна. Если дно имеет уклон, то измеряется не глубина до дна, а кратчайшее расстояние до него.

К эксплутационным проверкам относятся: проверка работы курсографа, постоянство оборотов электродвигателя времени.

Для работы гидроакустической антенны используются прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты.

При прямом эффекте электрический импульс, подаваемый на антенну, преобразуется в акустический, а при обратном эффекте происходит наоборот: отраженный акустический импульс преобразуется в электрический.

70. Гирокомпасы как датчики направлений. Принципы работы гк, их особенности. Эксплутационные проверки.

ГК служит для определения азимутальных направлений: курса судна, пеленгов ориентиров и азимутов светил. Все указанные азимутальные направления измеряются от Северной части истинного меридиана, поэтому гирокомпас определяет направление плоскости меридиана и удерживает ЧЭ (чувствительный элемент) в этой плоскости. В ГК используется трехстепенной гироскоп (имеющий 3 степени свободы). Гироскоп - техническая система, которая может обнаружить и в случае необходимости измерить угловую скорость в инерциональном пространстве (в системе координат, связанной со звездами).

В морских гирокомпасах гироскоп представляет собой быстро вращающийся ротор, помещенный в подвес, который обеспечивает ротору произвольную ориентацию в пространстве. Для любого ГК используются первое и второе свойства гирокомпаса, суточное вращение плоскости истинного горизонта и вертикальное направление силы тяжести. В общем случае, 3-х степенной гироскоп имеет 3 свойства: Первое свойство заключается в том, что если на гироскоп не действуют внешние силы (то есть, он является свободным), то главная ось гироскопа х-х сохраняет неизменное направление в инерциальном пространстве.

Второе свойство гирокомпаса характеризует движение главной оси гироскопа х-х под действием внешней силы (если на гироскоп действует внешняя сила, момент которой не совпадает с главной осью, то эта ось перемещается не по направлению действующей силы, а перпендикулярно ему).

Такое движение главной оси гироскопа под действием внешней силы называется прецессией.

Из-за суточного вращения Земли плоскость истинного горизонта вращается относительно полуденной линии NS. Причем независимо от полушария, восточная часть плоскости истинного горизонта опускается, а западная - поднимается (все светила восходят на востоке и заходят на западе).

Для работы гирокомпаса центр тяжести 3-х степенного гироскопа понижают относительно центра подвеса. Если главная ось ЧЭ находится в плоскости истинного меридиана, то она не изменяет своего положения относительно плоскости истинного горизонта. Если она отклонена к востоку, то из-за 1 свойства гироскопа и вращения плоскости истинного горизонта она поднимается над плоскостью истинного горизонта. Если плоскость отклонена к западу относительно плоскости истинного меридиана, то она опускается относительно плоскости горизонта.

При подъеме главной оси относительно плоскости истинного горизонта сила тяжести ЧЭ пытается вернуть его в начальное положение, так как она приложена к пониженному центру тяжести. В этом случае она создает управляющий момент, который вызывает движение главной оси ЧЭ в азимуте в сторону плоскости истинного меридиана. Если ось хх опускается, то она будет перемещаться под действием силы тяжести к востоку (опят к плоскости истинного меридиана). Таким образом, под действием силы тяжести, создающей управляющий момент, главная ось ЧЭ совершает незатухающие колебания относительно плоскости истинного меридиана и истинного горизонта, причем траектория движения главной оси ЧЭ имеет форму эллипса.

Для превращения незатухающих колебаний в затухающие, служит масляный (жидкостный) успокоитель. Он представляет собой 2 сообщающих сосуда, расположенных по главной оси ЧЭ хх, которые заполнены вязкой жидкостью. При наклонах по высоте жидкость перетекает из сосуда в сосуд, причем процесс перетекания жидкости отстает на 90 градусов по фазе относительно процесса наклонов и возникает демпфирующий момент, который гасит незатухающие колебания и обеспечивает устойчивое положение главной оси ЧЭ в плоскости истинного меридиана.

Гирокомпас, которого ЧЭ имеет пониженный центр тяжести, называется маятниковым гирокомпасом или гирокомпасом с твердым маятником.

Помимо этого типа гирокомпаса существует ГК с гидравлическим маятником. У этого гирокомпаса образуется управляющий момент, который приводит главную ось ЧЭ от избытка жидкости гидравлического маятника.

Третий тип гирокомпаса использует косвенное управление ЧЭ. В этом гирокомпасе управляющий момент создается с помощью индикатора горизонта и датчика горизонтального момента.

Гашение незатухающих колебаний производится датчиком вертикального момента. К эксплуатационным проверкам гирокомпаса относится сличение гирокомпаса с магнитным гирокомпасом, которое производится вахтенным помощником каждый час. К эксплуатационным проверкам гирокомпаса также относятся проверка следящей системы, (скорость отработки), согласование репитеров ГК с основным прибором.