Кафедра “Технические средства судовождения”
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине:
Электронавигационные приборы
Выполнил: Руководитель:
курсант III курса должность
Ф. И. О. Ф. И. О.
Одесса – 2008г.
Методика выбора
исходных данных
Начальные параметры:
n – порядковый номер в списке группы;
l – последняя цифра номера группы;
m = n + l;
r – параметр, определяемый из условий:
0
,
приm
≤ 8;
1, при 8 < m ≤ 17;
r = 2, при 17 < m ≤ 26;
3, при 26 < m ≤ 35;
4, при m > 35.
Задание 1.(А):
φ (гр.) = 10о(m – 9r), принимает значение кратные 10о в интервале (0о – 80о);
ГКК1 = [360 + (-1)n·m], (град.);
ГКК2 = [180 + (-1)m·n], (град.);
ГКК1 = 360о ± 42о, ГКК2 = 180о ± 30о;
V1 = [10 + n – r], (уз.), где
r = 0 при (10 + n) ≤ 25,
r = 16 при (10 + n) > 25;
V2 = [10 + m – r], (уз.), где
r = 0 при (10 + m) ≤ 25,
r = 16 при 25 < (10 + m) ≤ 41,
r = 32 при (10 + m) > 41;
V1 и V2 = (10 – 25) уз.;
коэффициенты А, С, ψ – выдаются преподавателем.
Задание 1.(Б):
φ (град.), ГКК1(град.), ГКК2(град.);
V (уз.) = V1(уз.) из задания 1.(А);
Δtм (сек.) = 40 + l + n ;
коэффициенты N, M, ψ – выдаются преподавателем.
Задание 2.1.(А):
L = (20 + 0,1·m), (мили); (20,1 ≤ L ≤ 24,2);
А12 = (10·n + m), (град.); (12о ≤ А12 ≤ 342о);
ГКП1 = (А12 + 130 – n), (град.);
ГКП2 = (А12 + 50 + n), (град.);
tоб(сек.) = tэ1 – время первого экстремума кривой суммарной инерционной погрешности (СИП).
Задание 2.1.(Б):
L(мили), ГКП1(град.), ГКП2(град.); А12(град.), tоб(сек.) из задания 2.1.(А).
Задание 2.2.(А):
ГКК′1 = [180 + (-1)n·m], (град.);
ГКК′2 = [360 + (-1)m·n], (град.);
ГКК′1 = 180о ± 42о, ГКК′2 = 360о ± 30о;
V′1= (V1 + 5), (уз.); V′2 = (V2 – 5), (уз.);
V1 и V2 – из задания 1.(А);
tΔГК = 0 сек.
Задание 2.2.(Б):
данные из задания 2.2.(А).
Задание 2.3.(А, Б):
td1 и td2 – время первого и второго переходов через нуль кривой СИП соответственно ГК “Курс-4” и “Вега”.
Задание 3. Магнитный компас:
Для КМК от 0о до 360о через 45о находим КГК = КМК + В sinКМК + С cosКМК ;
В = 0,1(l + n), (гр.); С = 2 + 0,1(l – n), (гр.);
ΔГК = 0,01(l + n), (гр.); d = 0,01(l – n), (гр.).
Задание 4. Лаг:
Vи1 = 4 + 0,1(l + n), (уз.);
ΔV1 = (-1)n+1 [0,4 + 0,01(l + n)], (уз.);
Vи2 = 8 + 0,2(l + n), (уз.);
ΔV2 = (-1)n+1 [0,7 + 0,01(l + n)], (уз.);
Vи3 = 13 + 0,3(l + n), (уз.);
ΔV3 = (-1)n+1 0,005(l + n), (уз.);
М1 = 40 + (l + n).
Задание 5. Эхолот:
сэ = 1500 м/с.;
t,oC = 5r +5, (град. Цельсия);
S,‰ = (n + l)/2 + 20, (промилле);
hизм = 10(n + 2l), (м.);
γ = 10 + (n + l), (град.).
Задание 6. Анализ функционирования и эксплуатации ТСС:
задание выдается преподавателем.
1. Расчет суммарной инерционной погрешности
гирокомпасов
В настоящее время абсолютное большинство судов мирового транспортного флота оснащены гироскопическими компасами, в конструкции которых не предусмотрены какие-либо устройства для вычисления и исключения инерционных девиаций, возникающих при маневрировании судна. К указанным компасам относятся и два основных курсоуказателя, применяемые на судах в той или иной их модификации, – гирокомпасы “Курс-4” и “Вега”. По этой причине судоводителю следует считаться с тем, что показания гирокомпаса в процессе маневра и в течение некоторого времени после его окончания будут содержать погрешности.
С целью снижения влияния возникающих инерционных девиаций на точность и безопасность судовождения, необходимо принимать в расчет следующее:
1) факт существования инерционной девиации и поперечного смещения в результате маневрирования судна;
2) качественную картину их развития во времени в различных широтах плавания;
3) ориентировочную численную оценку возможной величины девиации и поперечного смещения, особенно их экстремальные значения.
Задание 1.(А)
Произвести расчет и построение кривой суммарной инерционной погрешности гирокомпаса “Курс-4”, возникающей в результате маневрирования.
Исходные условия: в широте φ судно производит маневр изменением скорости и курса; при этом ГКК1, V1 , ГКК2 и V2 – курс и скорость судна соответственно до и после маневра.
Порядок выполнения расчета.
1. Расчет суммарной инерционной погрешности гирокомпаса производится по формуле
, (1)
где ΔVN– изменение северной составляющей судна, (м·с–1), расчет которой производится по формуле ΔVN=V2cosГКК2–V1cosГКК1;
А,С– постоянные интегрирования, (с·м –1),
m – коэффициент апериодического члена (с–1);
h– коэффициент затухания(с–1);
ωd– частота затухающих колебаний гиросферы (с–1);
ψ– начальная фаза, (градусы).
Значения постоянных интегрирования А и С и начальной фазы ψ задаются преподавателем в зависимости от варианта выполнения курсовой работы.
2. Для расчета кривой суммарной инерционной погрешности гирокомпаса “Курс-4” вначале необходимо найти значения ΔVN. Затем, располагая постоянными интегрированияА, С и значением начальной фазы ψ, используя данные таблицы 1, содержащей значения параметров m, h и ωd в зависимости от широты маневра φ, составить программу вычислений δj по формуле (1).
Программа составляется и приводится в курсовой работе исходя из имеющихся вычислительных средств – программируемый калькулятор, компьютер (например, программа обработки таблиц “Excel”), какой-либо язык программирования.
Таблица 1. Зависимость параметров от широты
|
φ |
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
|
m |
х 10−4 |
7,276 |
7,330 |
7,391 |
7,563 |
7,852 |
8,312 |
9,245 |
10,65 |
12,76 |
|
h |
х 10−4 |
3,862 |
3,835 |
3,805 |
3,718 |
3,575 |
3,344 |
2,878 |
2,175 |
1,120 |
|
ωd |
х 10−4 |
16,83 |
16,72 |
16,35 |
15,74 |
14,86 |
13,68 |
12,20 |
10,09 |
7,243 |
3. Суммарная инерционная погрешность δj гирокомпаса “Курс-4” рассчитывается в интервале времени от t = 0 до t = 7200 с. (шаг Δt = 180 с.). Результаты расчетов представить в табличном и графическом видах. Необходимо помнить, что аргументом тригонометрической функции sin в данной формуле является угол (ωdt + ψ), выраженный в радианах, поэтому начальную фазу ψ, заданную в условиях в градусной мере, необходимо представить в радианах, т.е. разделить на 57,3о. Это относится и к последующим подобным вычислениям.
По заданию 1.(А) необходимо представить:
а) программу расчета суммарной инерционной погрешности δj, соответствующую используемому вычислительному средству – компьютер, программируемый калькулятор;
б) численное значение ΔVN;
в) таблицу значений суммарной инерционной погрешности δj в зависимости от времени t, причем δj рассчитывается с точностью до двух знаков после запятой.
Пример расчета задания 1.(А).
Исходные данные: φ = 0, ГКК1 = 32о, V1 = 19 уз., ГКК2 = 201о, V2 = 15 уз, А = –5,18·10−4 с·м−1, С = 21,2·10−4 с·м−1, ψ = –42о.
1. Рассчитываем изменение северной составляющей скорости судна ΔVN.
ΔVN = 15·cos201 – 19·cos32 = –14,0 – 16,1 = – 30,1 уз.
Аргументом тригонометрической функции cos в данном случае является угол, выраженный в градусах; для перевода его в радианную меру необходимо значение угла разделить на 57,3о.
Выражаем ΔVN в м·с−1:
ΔVN
= –
30,1·
= – 15,5 м·с−1.
2. По формуле (1) рассчитываем значение δj с шагом Δt = 180 с.
.
Результаты расчета представляем в табл. 2 и на рис. 1.
Таблица 2. Результаты расчета δj
|
t |
δj |
t |
δj |
t |
δj |
t |
δj |
t |
δj |
|
0 |
1,71 |
1620 |
-0,86 |
3240 |
0,45 |
4860 |
-0,02 |
6480 |
-0,09 |
|
180 |
1,19 |
1800 |
-0,76 |
3420 |
0,50 |
5040 |
-0,08 |
6660 |
-0,06 |
|
360 |
0,68 |
1980 |
-0,62 |
3600 |
0,49 |
5220 |
-0,13 |
6840 |
-0,02 |
|
540 |
0,23 |
2160 |
-0,44 |
3780 |
0,48 |
5400 |
-0,14 |
7020 |
0,05 |
|
720 |
-0,17 |
2340 |
-0,25 |
3960 |
0,40 |
5580 |
-0,19 |
7200 |
0,04 |
|
900 |
-0,49 |
2520 |
-0,06 |
4140 |
0,33 |
5760 |
-0,20 |
|
|
|
1080 |
-0,71 |
2700 |
0,12 |
4320 |
0,25 |
5940 |
-0,19 |
|
|
|
1260 |
-0,85 |
2880 |
0,26 |
4500 |
0,15 |
6120 |
-0,16 |
|
|
|
1440 |
-0,89 |
3060 |
0,38 |
4680 |
0,07 |
6300 |
-0,15 |
|
|
Задание 1.(Б)
Произвести расчет и построение кривой суммарной инерционной погрешности гирокомпаса “Вега”, возникающей в результате маневрирования.
Исходные данные: в широте φ судно совершает маневр изменением курса при неизменной скорости V, причем поворот производится с постоянной угловой скоростью ω. Значение курса до маневра ГКК1, после – ГКК2, продолжительность маневра Δtм.
Порядок выполнения.
1. Расчет суммарной инерционной погрешности гирокомпаса “Вега”, производится по формуле
, (2)
где V – скорость судна (м·с–1);
ω – угловая скорость поворота (с–1);
N, M – постоянные интегрирования (с2м–1);
m – коэффициент апериодического члена, не зависящий от широты (25,65·10−3 с−1);
h – коэффициент затухания, также не зависящий от широты (3,875·10−4с−1);
ωd– круговая частота затухающих колебаний гиросферы (с–1), значение которой в зависимости от широты выбирается из табл. 3;
ψ– начальная фаза, (градусы).
Таблица 3. Зависимость круговой частоты ωd от широты
|
φ |
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
|
ωd |
х 10−3 |
1,064 |
1,036 |
1,008 |
0,98 |
0,91 |
0,82 |
0,70 |
0,54 |
0,27 |
Значения постоянных интегрирования N, M и начальной фазы ψ задаются преподавателем в зависимости от варианта выполнения курсовой работы.
2. Для расчета кривой суммарной инерционной погрешности гирокомпаса “Вега” вначале необходимо найти значение средней угловой скорости поворота судна ω (с–1) по формуле
, (3)
где Δtм – продолжительность маневра (с.).
3. Используя полученное значение ω, заданные величины N, M и ψ, а также данные табл. 3, по формуле (2) составить программу (по аналогии с заданием 1.(А)) и рассчитать суммарную инерционную погрешность δj гирокомпаса “Вега” в интервале времени от t = 0 до t =7200 с. (шаг Δt = 180 с.). Результаты расчета представить в табличном и графическом виде.
По заданию 1.(Б) необходимо представить:
а) программу расчета кривой суммарной инерционной погрешности;
б) численное значение ω;
в) таблицу вычисленных значений и график суммарной инерционной погрешности δj в зависимости от времени t рассчитывается с точностью до двух знаков после запятой.
Пример расчета задания 1.(Б).
Исходные данные: φ = 0о, V = 15 уз., ГКК1 = 180о, ГКК2 = 0о, Δtм = 90 c., N = 0,0356 с2м–1, M = 0,108 с2м–1, ψ = 70о.
1. Рассчитываем значение средней угловой скорости поворота судна ω по формуле (3):
2. Выражаем V в м·с–1:
V
= 15
= 7,72 м·с–1.
3. По формуле (2) рассчитываем значение δj с шагом Δt = 180 с.
δj
=57,3·7,72·0,035
.
Результаты расчета представляем в табл. 4 и на рис. 2.
Таблица 4. Результаты расчета δj
|
t |
δj |
t |
δj |
t |
δj |
t |
δj |
t |
δj |
|
0 |
2,12 |
1620 |
0,17 |
3240 |
-0,48 |
4860 |
0,03 |
6480 |
0,13 |
|
180 |
1,54 |
1800 |
0,00 |
3420 |
-0,44 |
5040 |
0,07 |
6660 |
0,11 |
|
360 |
1,45 |
1980 |
-0,15 |
3600 |
-0,39 |
5220 |
0,11 |
6840 |
0,09 |
|
540 |
1,32 |
2160 |
-0,27 |
3780 |
-0,33 |
5400 |
0,13 |
7020 |
0,07 |
|
720 |
1,15 |
2340 |
-0,36 |
3960 |
-0,27 |
5580 |
0,15 |
7200 |
0,05 |
|
900 |
0,97 |
2520 |
-0,43 |
4140 |
-0,20 |
5760 |
0,16 |
|
|
|
1080 |
0,77 |
2700 |
-0,48 |
4320 |
-0,14 |
5940 |
0,16 |
|
|
|
1260 |
0,56 |
2880 |
-0,50 |
4500 |
-0,08 |
6120 |
0,15 |
|
|
|
1440 |
0,36 |
3060 |
-0,50 |
4680 |
-0,02 |
6300 |
0,14 |
|
|
