1

Fig.1.1 Giroscopul de laborator

2

Fig. 1.2. Mişcarea de rotaţie

Vectorul viteză unghiulară ( ) are ca suport axa de rotaţie şi sensul este dat de regula

burghiului drept (sensul de înaintare al burghiului drept când este rotit în sensul de rotaţie

al giroscopului).

Vectorul ( ) se scrie:

kk

3

• 1. 3. Proprietăţile giroscopului liber

• A. Inerţia (stabilitatea) giroscopului

Fig. 1.3 Proprietatea de stabilitate

• Alegând axa de simetrie ca axă Oz a triedrului mobil, solidar cu

rigidul, Mx= 0, My=0, Mz=0,şi de asemenea J1=J2, ec. lui Euler

devin 0231 zy

x JJdt

dJ

4

• B. Precesia giroscopului (Efectul giroscopic)

• Momentul cinetic , orientat în lungul axei de rotaţie, are

scalarul unde s-a notat cu J momentul de inerţie în

raport cu axa de rotaţie şi cu viteza unghiulară, foarte mare.

• Presupunem că asupra giroscopului

acţ. forţa ext. aplicată într-un

punct A de pe axa de rotaţie Ox

• Momentul acestei forţe în rap.cu

punctul fix O va fi al cărui

scalar este Mo=Fd . În baza

teoremei mom. cinetic

• sau

Fig. 1.4 Precesia giroscopului

• unde este vit. liniară a vârfului vectorului

K

JK

F

0M

VMdt

Kd0

dtMdK

0

K

v

V

5

• Asupra giroscopului acţionează

forţa F în planul OXZo , care dă

naştere momentului My după

axa Oy.

• Ec tehnice ale giroscopului devin

• Integrând a doua ec. pt. t=0 rezultă

• Rezolvând în raport cu obţinem

Fig. 1.5 Nutaţia giroscopului

• Înlocuind pe şi împărţind la coef. lui obţinem

cu soluţia parţială

iar sol. ec. omogene are forma

yMHI

0

HI

0;0 00

I

H

I

M

I

H y

2

2

2H

IM y

r

02

2

I

H

qtCqtC sincos 21

6

Fig. 1.6 Componentele vitezei unghiulare diurne a

Pământului

7

Fig. 1.7 Mişcarea aparentă a axei giroscopului

8

Fig. 1.8 Traiectoria axei giroscopului datorită mişcării

aparente

9

Fig. 2.1 Coborârea centrului de greutate al giroscopului

10

Fig. 2.2 Ataşarea vaselor comunicante cu mercur

11

Fig. 2.3 Acţionarea electromagnetică a girocompasului

12

Fig. 2.4 Fixarea indicatorului Fig. 2.5 Variaţia întrefierului

de girocompas indicatorului

13

• Reluctanţa magnetică în fier este mică şi poate fi neglijată.

Deasemeni se neglijează fluxul de dispersie, considerând numai

reluctanţele magnetice ale întrefierurilor, schema echivalentă a

circuitului magnetic va fi:

• Se aplică teoremele lui

Kircoff în circuitul din fig. 2.6.

Fig. 2.6 Circuitul magnetic

echivalent complet

21

220 RmRmU mm

110 RmRmU mm

1122 RmRm

12

12

21

RmRm

Rm

21

12

RmRm

Rm

14

Fig. 3.1 Oscilaţiile neamortizate

15

Fig. 3.2 Oscilaţiile periodice neamortizate faţă de meridian

• T = perioada oscilaţiilor neamortizate (perioada pendulului

gravitaţional)

16

Fig. 3.3 Analiza analitică a oscilaţiilor

17

Fig. 3.4 Dispunerea amortizorului hidraulic

18

Fig. 3.5 Înclinarea amortizorului hidraulic

19

Fig. 3.6 Diagrama oscilaţiilor amortizate

20

• viteza de precesie principală proporţională cu unghiul

înclinare faţă de planul orizontal şi cu sensul spre E sau W funcţie

de sensul de înclinare

• viteza de precesie suplimentară proporţională cu surplusul de

ulei în unul din vase şi cu sensul spre E sau W funcţie de vasul în

care este surplus de ulei

• Când girocompasul nu este alimentat girosfera care este

suspendată în lichid are o uşoară flotabilitate negativă şi cade pe

fundul sferei de urmărire, punctul de suspensie nu mai este în

centrul geometric al girosferei ci în partea

inferioară a sa (fig. 3.7), punctul O2.

Fig. 3.7 Poziţia girosferei în interiorul

sferei de urmărire când girocompasul

nu este alimentat

03

V

4V

21

Fig. 3.8 Diagrama de orientare în meridian

22

Fig. 3.9 Deplasarea centrului de greutate la girocompasul

cu mercur

23

Fig. 3.10. Apariţia precesiei suplimentare la înclinarea

axului girocompasului

24

Fig. 3.11. Oscilaţiile amortizate ale girocompaselor cu

vase comunicante cu mercur

25

Fig. 3.12. Oscilaţiile amortizate ale girocompasului electromagnetic

26

Fig.4.1. Apariţia erorii de viteză

27

Fig. 4.2 Determinarea erorii de viteză

aN Dsin

28

Fig. 4.3 Corectorul automat cu discuri

29

Fig. 5.1 Componentele acceleraţiei inerţiale

30

Fig. 5.2 Deplasarea balistică Ma - meridianul adevărat;

Mg1 - meridianul giro corespunzător vitezei navei înainte de manevră;

Mg2 - meridianul giro corespunzător vitezei navei la terminarea manevrei.

Mx1 - meridianul indicat de girocompas la terminarea manevrei

31

Fig. 5.3 Componentele vitezei navei pe meridian

32

Fig. 6.1. Eroarea inerţială de gadul I

33

Fig. 6.2 Acţiunea acceleraţiei inerţiale asupra

uleiului din dispozitivul hidraulic

34

Fig. 6.3. Traiectoria axului girocompasului

sub influenţa acceleraţiei inerţiale

35

Fig. 6.4. Eroarea inerţială pentru diferite latitudini

36

Fig. 6.5. Dispozitivul Fig. 6.6. Acceleraţia de

întrerupere a amortizării de balans

37

Fig. 6.7 Influenţa acceleraţiei de balansasupra

girocompasului

38

Fig. 6.8. Eliminarea erorii de balans

39

7. Sisteme funcţionale ale girocompaselor

• Schema bloc a unui girocompas este prezentată în fig. 7.1:

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 constante

S.S. - sistem de semnalizare,

semnalizează abaterile de

tensiune

Fig. 7.1 Schema bloc

girocompas

40

Fig. 7.2 Secţiune prin giromotor

41

• În fig. 7.3a. 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. 7.3.a Elementul sensibil monogiroscopic

42

• În fig. 7.3b. 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.

Fig. 7.3.b Elementul sensibil monogiroscopic

43

În fig. 7.4a. sunt reprezentate:

1 - girocamera;

2 - inel vertical;

3 - lagărul axului orizontal xx;

4 - suportul greutăţilor de compensare;

5 - greutăţile de compensare;

6 - suportul traductorului de urmărire;

7 - traductorul de urmărire;

8 -cablul de suspensie;

9 - cuiul de ghidare interior.

Fig. 7.4.a Suspensia cardanică a elementului sensibil monogiroscopic

44

În fig. 7.4b. 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.

Fig. 7.4.b Suspensia cardanică a elementului sensibil monogiroscopic

45

• În fig. 7.5a sunt reprezentate:

1 - inelul de urmărire;

2 - bucşa suspensiei de sârmă;

3 - lagărul fusului vaselor cu mercur;

4 - placa pentru suportul roţii dinţate azimutale.

Fig. 7.5 a Inelul de urmărire al elementului sensibil

monogiroscopic cu mercur

46

• În fig. 7.5 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.

Fig. 7.5 b Inelul de urmărire al elementului sensibil monogiroscopic cu mercur

47

• În fig. 7.6. 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. 7.6 Sistemul vaselor comunicante

48

• În fig. 7.7a. sunt reprezentate:

1 - flanşa inferioară (postament);

2 - suport;

3 - capac;

4 - geam.

Fig. 7.7 a Suportul şi cadrul girocompasului cu mercur

49

• În fig. 7.7 b. sunt reprezentate:

1 - cadru;

2 - cap de cruce;

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.

Fig. 7.7 b Suportul şi cadrul girocompasului cu mercur

50

Fig. 7.8 Secţiune prin elementul sensibil bigiroscopic

51

• Giromotoarele sunt dispuse astfel ca centrul de greutate al

girosferei să fie coborât faţă de centrul geometric pentru obţinerea

efectului de pendul, iar axele principale (Ox) formează între ele un

unghi de 900. (legătura antiparalelogram).

• În fig. 7.8. 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;

52

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.

• 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.

53

Fig. 7.9 Dispozitivul hidraulic

54

Fig. 7.10. Dispunerea electrozilor pe girosferă şi sfera

de urmărire

55

Fig. 7.11 Sfera de urmărire

56

Fig. 7.12. Centrarea cu o bobină de centrare

57

Fig. 7.13. Centrarea cu două bobine de centrare

58

Fig. 7.14. Centrarea cu două bobine şi pernă de mercur

59

Fig. 7.15. Centrarea cu pernă de mercur şi pivot central

60

Fig. 7.16. Alimentarea girosferei

61

Fig. 8.1 Formarea rezistenţelor dintre electrozii de urmărire

62

Fig. 8.2 Schema simplificată a sistemlui de urmărire

63

Fig. 8.3 Sistem de urmărire în punte cu inductanţe

64

Fig. 8.4 Suspendarea elementului sensibil cu fir de oţel

65

Fig. 8.5 Dispunerea traductorului inductiv

Fig. 8.6 Schema simplificată a sistemului

de urmărire cu traductor inductiv

67

Fig. 8.7 Circuitul echivalent simplificat al traductorului

inductiv

68

Fig. 8.8 Modificarea întrefierului la giraţia navei

69

Fig. 8.9 Schema de conexiuni a selsinelor în regim de indicator

70

Fig. 8.10 Transmisia sincronă în curent continuu

71

Fig. 8.11. Vedere generală, secţiune şi schema electrocinematică a repetitorului

72

l. selsin repetitor;

2. tambur canelat;

3. ghidaje;

4. cărucior;

5. diagramă de înregistrare;

6. peniţă de drum;

7. peniţă pentru cadrane

8. tambur de antrenare;

9. tambur debitor;

10. tambur colector;

11. discul cadranelor;

12. resort elicoidal;

13. roţi dinţate;

14. curea transmisie;

15. motoraş de timp.

Fig. 8.12 Schema cinematică a înregistratorului cu tambur

73

1. braţul peniţei de drum;

2. ghidaje;

3. camă;

4. bielă;

5. resort

Fig. 8.13 Schema cinematică a înregistratorului cu camă (simplificată)

74

Fig. 8.14 Secţiune prin termostat

75

Fig.8.15 Funcţionarea termostatului

76

77

78

(SRG) – repetitor giro (TR) – traductorul de reacţie

(TI) – traductorul de intrare ( ) – tensiunea de eroare

(Ui) – tensiune de intrare (EE) – elementul de execuţie

(CD) – comparatorul diferenţiar (IC) – instalaţia cârmei

(Ur) – tensiunea de reacţie inversă

Fig. 10.1. Pilotul automat, schema bloc

U

79

(RG) repetitorul giro (A) amplificatorul

(TP) traductorul proporţional (ME) mecanismul de execuţie

(ED) elementul de derivare (IC) instalaţia cârmei

(EA) elementul de adaptare (TR) traductorul de reacţie

(EI) elementul de integrare (G) girocompasul

(S) elementul de sumare (N) nava

(CD) comparatorul diferenţial

Fig. 10.2 Pilotul automat PID, schema bloc

80

11. Elemente caracteristice piloţilor automaţi

11.1. Traductoare proporţionale pentru piloţi automaţi

• La bordul navei pilotul automat este dispozitivul cu ajutorul căruia

se automatizează instalaţia de guvernare.

• Se folosesc piloţi automaţi proporţionali (P); proporţionali

derivativi (PD) şi proporţionali, integrativi, derivativi (P.I.D). Ca

urmare în cadrul pilotului automat se folosesc traductoare

proporţionale care au rolul de a transforma unghiul de abatere al

navei de la drum în semnal electric care variază între anumite

limite ale variaţiei unghiului de abatere al navei de la drum (fig.

11.1).

Fig. 11.1 Caracteristica de

ieşire a traductorului proporţional

81

Fig. 11.2 Schema electrică a T.R.L

Fig. 11.3 Caracteristica de ieşire a TRL

82

Fig. 11.4 Graficul variaţiei mărimilor şi

83

Fig. 11.5 Graficul variaţiei mărimii pe timpul revenirii navei la drum

Fig.11.6 Variaţia optimă a mărimilor şi pe perioada revenirii navei la drum şi a cârmei în ax

84

Fig.11.7 Schema tahogeneratorului

Fig. 11.8 Circuite CR derivative

85

Fig. 11.9 Amplificator derivativ

86

Fig. 11.10 Circuite integrative

Fig. 11.11 Amplificator operaţional integrativ

87

Fig. 11.12 Schema de principiu a redresorului sensibil la fază

88

Fig. 11.13 Comparator diferenţial

89

a) b) c)

Fig. 11.14 Circuitul logic SAU

a) b)

Fig. 11.15 Circuitul logic ŞI

90

Fig. 11.16 Circuitul logic NU

a) b) c)

Fig. 11.17 Circuitul logic SAU-NU

91

a) b) c)

Fig. 11.18 Circuitul logic ŞI-NU; a) simbol de reprezentare; b) schema de principiu cu diode şi tranzistor(LDT); c) schemă de

principiu cu tranzistori(LTT)

92

Fig. 11.19 Modulul de bază ŞI-NU realizat sub formă de circuit integrat (LTT)

Fig. 11.20 Realizarea circuitelor logice fundamentale cu ajutorul circuitului ŞI-NU

93

Fig. 12.1 Fenomenul curbării Fig. 12.2. Fenomenul curbării

undelor - vara undelor - iarna

94

Fig. 12.3 Cristalul de cuarţ Fig. 12.4 Fenomenul de

piezoelectricitate direct

z

i i

95

Fig. 12.5 Fenomenul de piezo- Fig.12.6 Alungirea barei în câmp

electricitate invers magnetic constant

96

Fig. 12.7 Fenomenul de magneto-stricţiune invers

97

H1 - adâncimea apei de la linia de plutire;

H - adâncimea apei sub vibratori;

h - adâncimea vibratorilor sub linia de plutire (pescajul navei).

Fig. 13.1. Principiul măsurării adâncimilor

98

I - indicatorul de adâncime; V.E - vibratorul de emisie;

Ig. - înregistratorul de adâncime; V.R - vibratorul de recepţie;

G.I - generatorul de impulsuri; A - amplificatorul.

Fig. 13.2. Schema bloc a sondei ultrason

99

1-tolă 6-dop purjare

2-garnitură cauciuc 7- presetupă

3-carcasă 8-capac

4-miez magnetic 9-şurub fixare în bordajul navei

5-înfăşurare de excitaţie

Fig.13.3. Vibrator tip bandă

100

a) –înfăşurare b) - secţiune prin vibrator

1-cutie de legături 7-bordajul navei

2-recipient 8-suport axial

3-capac 9- apă

4-oscilaţii acustice 10-reflector cu pereţi dubli

5-cauciuc 11- dop umplere cu apă

6-miez magnetic cilindric

Fig. 13.4. Vibrator inelar

101

1 – disc 6 – contacte

2 – reductor 7 – came

3 – motorul electric 8 – bec cu neon

4 – regulatorul automat 9 – secundarul transformatorului rotitor

5 – scală 10 – primarul transformatorului rotitor

Fig. 13.5 Construcţia indicatorului analogic

102

1- termocatodul (K)

2 - electrodul modulator (W)

3 - anodul accelerator (A1)

4 - bobina de focalizare (B)

5 - bobinele de deviaţie XX şi YY

6 - ecranul luminescent (E)

7 - stratul de grafit (G).

Fig. 13.6 Elementele tubului catodic

103

OP - oscilator pilot; DA - dispozitiv afişare;

DF - divizor de frecventă; BC - bloc de comandă;

FI - formator de impulsuri; A - amplificator;

CP - circuit poartă; GI - generator de impulsuri;

NZ - numărător zecimal; T - traductor.

Fig.13.7 Schema bloc a indicatorului digital

104

1-sensul de deplasare al echogramei 5-riglă metalică

2-placă metalică 6-peniţa de înregistrare

3-echogramă 7-rolă

4-sensul de deplasare al peniţei 8-curea de antrenare

Fig. 13.8 Sensurile de deplasare ale peniţei şi ecogramei

105

a

1-electromotorul de acţionare; 5 -dispozitivul de înscriere;

2 - regulatorul automat de turaţii; 6- mecanismul de antrenare a ecogramei;

3 -reductorul de turaţii; A - amplificator;

4 - dispozitivul de comandă a G.I. generator de impulsuri.

emisiei;

Fig.13.9 Înregistratorul de adâncime cu înscriere circulară

A

106

1 – amplificator 7 - riglă de înregistrare

2 - motorul de acţionare 8 - tambur de scriere

3 – came 9 - tambur colector

4 - generatorul de impulsuri 10 - tambur de antrenare şi strângere

5 – ecograma 11 - contacte de emisie

6 – tambur debitor

Fig. 13.10 Înregistrator cu tambur cu spiră

107

1 – ecogramă 6 – generatorul de impulsuri

2 – riglă metalică 7 – sursa de alimentare peniţă

3 – rolă de antrenare 8 – placă metalică

4 – magneţii 9 - micro contact

5 – peniţă

Fig. 13.11 Înregistrator cu bandă