Исходные данные для построения переходного процесса картушки

Магнитный момент картушки (АМ2)

Момент инерции картушки х 10-3 (г см2) (значит I=1,2 103)

Коэффициент демпфирования (с-1)

Момент трения х 107 (Н м)

Начальное отклонение картушки (град)

Напряженность Н магнитного поля Земли (А/м)

1,6

1,5

0,10

0,6

10

8,0

График переходного процесса картушки

1. ;

2.

3. ;

4. ;

Общее уравнение колебательного процесса имеет вид;

Определим величину застоя картушки

; = 0,21

Из полученного графика мы можем сделать вывод, что угол застоя картушки находится в пределах допустимых значений, можно определить, что система работает нормально.

2.2Анализ кривой девиации магнитного компаса

Таблица 2.2.1

Зависимость девиации магнитного компаса от курса судна

МК	
0	-8
45	0
90	6,6
135	6,0
180	5,0
225	-4
270	-10,4
315	-9,7

КК

= -0,23

= 1,71

= -6,05

= 0,20

= 3,25

Сравнивая параметры девиации, видно что в данном примере будет преобладать полукруговая и четвертная девиация порождаемая судовыми магнитными силами CH и EH , особенно от судовых магнитных сил «СМС» CH. Значения коэффициентов D и В свидетельствуют о том, что силы DH и ВH обуславливающие полукруговую и четвертную девиацию незначительны. Тоже можно сказать и о силе АH. Исходя из выше сказанного необходимо принять меры для устранения полукруговой и четвертной девиации.

Для этого на судах применяют способы: Способ Эри и Колонга, способ уничтожения четвертной девиации.

Уничтожение полукруговой девиации способом Эри

Преимущественное влияние на величин девиации оказывают составляющие Р и Q, обусловленные наличием на борту судна магнитотвердых материалов. Это дает основание уничтожать полукруговую девиацию с помощью постоянных магнитов. Составляющие cZ fZ., порождаемые магнитомягкими материалами, проявляют себя, в основном, в относительно высоких широтах и при необходимости их влияние может быть устранено дополнительно.

Рис.2.2.1

Уничтожение полукруговой девиации производится на четырех главных магнитных курсах судна. Порядок приведения судна на заданные курсы не имеет значения. Девиационные работы можно начинать с любого курса и в дальнейшем выбирать их и ходя из имеющейся навигационной обстановки и удобства маневрирования.

Рассмотрим взаимную ориентацию «CMC» на указанных курсах. Если судно идет на север, схема судовых магнитных сил примет вид показанный на рисунке слева (рис.2.2.1). Как следует из этого рисунка, девиация _N обусловлена наличием сил АH, СH, ЕH. Наша задача заключается в компенсации судовой магнитной силы СH. Но мы не знаем какую часть наблюдаемой девиации _N она порождает. А поэтому с помощью постоянных поперечных магнитов, размещаемых в девиационном устройстве, приводим отсчет картушки на 0°, т.е. полностью устраня­ем наблюдаемую девиацию. Сила, создаваемая корректирующими магнитами в данном случае будет равна f.

Для того, чтобы окончательно определить положение магнитов, при кото­ром устраняется только сила СH необходимо перевести судно на магнитный курс 180°. Схема судовых магнитных сил, соответствующая указанному курсу, показана на рисунке справа (рис.2.2.1). Результирующая сила, соз­дающая девиацию, будет определяться следующим выражением:

АH - СH + f = AH - СH + ЕH + АH + СH + ЕH = 2(АH + ЕH)

Поскольку на курсе 0° была допущена перекомпенсация на величину АH + ЕH, a «CMC», порождающая девиацию, равна удвоенному значению этой перекомпенсации, для ее устранения следует уменьшить наблюдаемую девиацию наполовину. Это достигается путем изменения степени влияния тех же поперечных магнитов. Следует иметь в виду, что при относительно больших значениях девиации МК уменьшение наблюдаемой девиации в два раза не вполне соответствует уменьшению наполовину судовых магнитных сил, ее порождающих. Однако, в большинстве практических случаев указанный прием вполне допустим.

Для уничтожения полукруговой девиации, порождаемой судовой магнит­ной силой ВH, следует на курсе 90° (или 270°) с помощью продольных магни­тов полностью устранить наблюдаемую девиацию, а на курсе 270° (или 90°) уменьшить ее вдвое.

Способ Эри достаточно простой в реализации и позволяет качественно выполнить планируемые работы.

Уничтожение полукруговой девиации способом Колонга

В отличие от способа Эри в рассматриваемом случае уничтожение полукруговой девиации осуществляется на четырех главных компасных курсах. При этом принимается, как правило, имеющее место на практике допущение об относительной малости «СМС» АH и ЕH.

При выполнении работ устраняется или уменьшается не наблюдаемая девиация, а непосредственно «CMC» ее вызывающие. С этой целью на указанные выше компасных курсах судна производится измерение горизонтальной составляющей Н судового магнитного поля. При принятых допущениях эта составляющая на курсах 0° и 180° будет определяться судовыми магнитными силами H, ВH и DH.

Рис.2.2.2

Как следует из (рис.2.2.2);

H_N = H cos_N + DHcos_N + BH

H_S = H cos_S + DHcos_S - BH

Совместное использование указанных равенств позволяет отделить силы порождающие интересующую нас полукруговую девиацию, от сил ее не порождающих. Действительно, если вычислить среднее значение 0,5(H_N + H_S) напряженностей магнитного поля, измеренных на противоположных курсах суд­на, то это значение не будет зависеть от «CMC» BH:

Нср = 0,5(H_N + H_S) = (H + DH)cos

Следовательно, значение силы BH будет определяться разностью между H_N или H_S и Нср.

Напряженность судового магнитного поля измеряется с помощью дефлектора, путем компенсации измеряемого поля полем его магнитов. Принимая во внимание сказанное, становится очевидной методика устранения полукруговой девиации. Действительно, зная величину Нср и выставив ее значение на дефлекторе, установленном на пеленгаторе компаса, мы с его помощью компенсируем указанную составляющую судового магнитного поля на одном из рассматривае­мых курсов (N или S). В этих условиях на картушку будет действовать только сила BH, которая осталась не скомпенсированной Названная сила устраняется с помощью продольных постоянных магнитов, расположенных в нактоузе магнитного компаса.

Уничтожение «CMC» СH производится аналогично рассмотренному на курсах 90° и 270°.

Уничтожение четвертной девиации

Четвертная девиация вызывается магнитомягким судовым железом и, следовательно, для ее устранения необходимо использовать магнитомягкий материал, размещаемый в районе картушки магнитного компаса. Это материал, намагничивается судовым магнитным полем, создает свое собственное поле, которое, как и судовое, вызывает отклонение картушки магнитного компаса. Задача сводится к подбору параметров компенсаторов и размещению их таким образом, чтобы девиация, порождаемая ими, была равна по величине и противоположна по знаку девиации, порождаемой судовым полем. Это возможно только тогда, когда коэффициенты D и Е четвертной девиации, обусловленной судовым полем, равны, соответственно, коэффициентам Dк и Ек девиации, порождаемой компенсаторами, и имеют противоположные знаки.

Рассмотрим принцип компенсации «СМС» DH ( ЕH уничтожается теми же компенсаторами, которые используются для устранения силы DH, при этом несколько изменяются размеры брусков или шаров, а они сами разворачиваются в горизонтальной плоскости на определенный угол. Параметры брусков подбирают по величине; , а угол разворота вычисляют по формуле; )

Коэффициент силы определяется следующим равенством;

Как видно из (рис.2.2.3) судовые параметры и е имеют отрицательный знак. На практике, к тому же, численное значение параметра меньше, чем параметра е. Это свидетельствует о том, что судовой коэффициент четвертной девиации имеет положительный знак. Следовательно, коэффициент Dк должен быть меньше нуля.

Рис.2.2.3

В качестве компенсаторов могут быть взяты элементы любой формы, но в основном применяют продольные и поперечные бруски или шары. Компенсатор намагничивается продольной (+Х) и поперечной (+У) составляющими земного поля (рис.2.2.4).

Рис.2.2.4

В точке О (центр компаса) такой компенсатор создает силы (- кХ) и (+екУ). Это значит, что параметр к будет отрицательным, а параметр ек положительным. В результате коэффициент всегда будет отрицательным.

Таким образом, элемент из мягкого ферромагнетика, установленный сбоку от компаса может стать компенсатором четвертной девиации, если будет выполнено условие lDкl = lDl.

Для компенсации девиации обычно берут два бруска или шара и устанавливают их симметрично относительно продольной плоскости магнитного компаса. Размеры брусков подбирают по специальной методике, эта методика была рассмотрена выше.