5 Навигационное оборудование и системы связи на мостике
5.1 Магнитный компас
Все суда водоизмещением от 150 GT и выше должны быть оснащены рулевым компасом. Самые древние простые компасы – магнитные. Они используют земной магнетизм. Недостаток магнитного компаса – направление магнитного поля земли не совпадает с направлением оси вращения земли.
Южный полюс магнитной стрелки, если подвесить её свободно в воздухе, будет показывать на Северный магнитный полюс земли. Этот полюс сейчас расположен примерно в 100 милях в стороне от географического полюса. Стандартные магнитные компасы до сих пор должны быть на всех судах.
Положение магнитного северного полюса всё время меняется. Кроме того, магнитное поле, наблюдаемое на борту судна, находится под влиянием стали, из которой судно сделано. Поэтому компас должен быть откалиброван, чтобы компенсировать магнитное поле самого судна, при вводе в эксплуатацию, и в дальнейшем, когда девиация станет слишком большой. На компас также может влиять чувствительный к магнетизму груз.
Рисунок 5.1 - Стандартный магнитный компас
5.2 Гирокомпас
Суда водоизмещением 500 GT и выше должны быть оборудованы гирокомпасом. Существует 3 различных вида гирокомпасов:
- жидкостные
- сухие
- волоконно-оптические.
В противоположность магнитному компасу, гирокомпас зависит от угловой скорости земли, так как устанавливает себя вдоль оси вращения земного шара. По существу, гирокомпас состоит из гироскопа, который, вращаясь с высокой скоростью, поддерживает направление своей оси постоянным в пространстве, независимо от того, как поворачиваются или наклоняются поддерживающие диски. Это свойство известно, как устойчивость оси (в пространстве). Магнитные силы не влияют на установившееся направление.
Жидкостной гирокомпас устанавливается в нактоузе – специальном ящике, где гироскоп (волчок)находится в шарообразном кожухе. Шар плавает в специальной жидкости, где её удельный вес удерживает шар точно вертикально в другом кожухе, позволяя гироскопу находить своё направление в пространстве. Внутри плавающего шара установлен электромотор, гироскоп – его ротор. Электроконтакты подсоединяются через сложные скользящие механизмы.
При определённых условиях ось гироскопа устанавливается в направлении истинного севера. Из-за вращения земли ось (раскрутившегося) гироскопа должна двигаться (относительно нактоуза), при этом сохраняя своё направление в пространстве. Движение оси – сочетание дрейфа и крена, вместе образующие это кажущееся движение (можно сказать, что на самом деле это нактоуз движется относительно оси гироскопа – прим. перев.). Дрейф – это горизонтальное отклонение от выбранного направления в пространстве, из-за вращения земли. Величина и направление дрейфа зависят от широты места. При наличии трения (которое уже присутствует из-за жидкости, в которой плавает шар) ось гироскопа будет постепенно смещаться к направлению оси земли, т. е. истинному северу. Крен (наклон) – результат широты места. На экваторе направление оси гироскопа совпадает с горизонтом. В более высоких широтах это будет направление в точку над Северным полюсом Земли, образуя вертикальный угол наряду с горизонтальным.
Это может быть откорректировано силой тяжести, т. е. весом, или системой из регулируемых поплавков в ртути. Добавленный вес придаёт шару положение, параллельное горизонту. Настройки зависят от текущей широты места. Движение корабля может также вносить своё отклонение.
Гироскоп скорректирует свои показания до равнодействующей истинного курса судна и направление вращения Земли, на восток. Инструмент сам по себе имеет некое постоянное отклонение, эта девиация компенсируется электроникой.
Нактоуз обычно устанавливается в техническом помещении рядом с мостиком судна. Часто его помещают на нижних палубах (ближе к центру масс корабля – прим. перев.), чтобы уменьшить поперечные силы от движения корабля (качки). В различных местах, где это нужно, устанавливаются репитеры, показывающие курс судна, для навигации и других целей. Обычно это место рулевого, на обоих крыльях мостика, иногда около магнитного компаса для облегчения его калибровки.
Принцип действия сухого гирокомпаса тот же, что и у жидкостного. Большое его преимущество в том, что сухой гирокомпас не требует обслуживания на протяжении его срока между неисправностями (mean time between failure, MTBF).