Что такое поправка гирокомпаса

Способы определения поправки компаса

ГК = ИП– КП ; ГК= ИК– КК. (10)

Различие способов определяется лишь методикой получения истинного направления.

Определение поправки компаса по пеленгу навигационного створа. Навигационный створ представляет собой систему из двух-трех ориентиров, расположенных на линии с известным истинным на­правлением (рис. 7).

К= ИП_СТВ– КП_СТВ. (11)

Определение поправки гирокомпаса по пеленгу отдаленного ориентира. Способ применяется в порту, когда место стоянки судна у причала точно известно. В видимости с судна необходимо иметь отдален­ный ориентир Р, нанесенный на карту (рис. 9).

Для определения поправки гирокомпаса место судна наносят на карту крупного масштаба и с этой карты измеряют истинный пеленг ИПрссудна на ориентир Р. Гирокомпасный пеленг ГКПр на этот же ориентир измеряют с помощью пеленгатора.

Поправка гирокомпаса рассчитывается по формуле:

Определение поправки компаса по пеленгу светила. Способ приме­няется в основном при плавании в открытом море, если погодные условия позволяют измерить компасный пеленг на небесное светило (Солнце, Луну, планеты, навигационные звезды). За ис­тинный пеленг светила принимают счислимый азимут (расчетный пеленг) светила Ас, рассчитанный с использованием методов море­ходной астрономии.

Поправка компаса рассчитывается по формуле:

Определение поправки компаса по сличению. Способ применяется для определения поправки компаса К , когда на судне имеется второй курсоуказатель, поправка которого известна. При этом два наблюдателя одновременно замечают показания курса судна по двум компасам КК₁и КК₂. Исправляя показания второго компаса известной поправкой К , получают истинный курс суд­на ИК.

ИК₁= КК+ΔМК, ИК₂=ГКК+ΔГК. Исходя из понимания что ИК есть величина постоянная независимо каким измерителем получена уравняем эти два ИК.

ИК₁=ИК₂. тогда КК+ΔМК= ГКК+ΔГК. Если нам известна ΔМК то ΔГК получится

Если нам известна ΔГК то ΔМК получится

Расчет поправки магнитного компаса

Поправка магнитного компаса определяется по пе­ленгам отдаленного ориентира и по сличению, а также косвенно, как сумма магнитного склонения d и девиа­ции d, по формуле

Магнитное склонение, указанное на карте (в районе счислимого места), необходимо привести к году плава­ния, для чего:

— рассчитать изменение магнитного склонения Dd:

где Dd₁ — изменение магнитного склонения за один год (указывается в заголовке карты);

N_K — год, к которому приведено склонение на карте (указывается в заголовке карты);

— рассчитать магнитное склонение dв год плава­ния:

где ½d_K½ — абсолютная величина магнитного склонения, указанного на карте.

В формуле знак «плюс» использовать при уве­личении абсолютной величины склонения, знак «минус» — при его уменьшении.

Девиацию выбирать из таблицы девиации по задан­ному компасному курсу. Если по снятому с карты истинному курсу требуется рассчитать КК, то девиацию из таблицы нужно выбратьсначала по магнитному курсу: МК=ИК- d

А затем уточнить по рассчитанному компасному курсу.

ПримерКомпасный курс по магнитному компасу КК=194°. Определить девиацию и рассчи­тать DМК, если приведенное к году плавания склонение d = —4,6°.

Решение. 1. Из таблицы по КК= 194° выбираем девиацию: 8 = +2,1°.

ПримерУправление рулем — по маг­нитному компасу. Какой ККзадать рулевому, чтобы судно перемещалось по истинному курсу 15,0°? Приведен­ное к году плавания склонение d = +2,3°.

Решение. 1. Рассчитываем магнитный курс по формуле: МК = 15,0 — 2,3= 12,7°.

2. По МК=12,7°, интерполируя, из таблицы де­виации выбираем приближенное значение де­виации: 8 = —2,6°.

3. Рассчитываем по формуле приближенную по­правку компаса:

4. Рассчитываем приближенный КК по магнитному компасу:

5. По приближенному компасному курсу 15,3° из таб­лицы девиации выбираем уточненное значение девиа­ции: 8 = —2,4°.

6. Рассчитываем уточненную поправку магнитного компаса:

7. Уточненный компасный курс: КК= 15,0° — (—0,1°) = 15,1°.

Поправка магнитного ком­паса изменяется с переменой курса (так как каждому курсу соответствует своя девиация). Для контроля на каждом курсе определяется DМК по сличению с гиро­компасом и рассчитывается по склонению и девиации. Расхождение между определенным по сличению значе­нием поправки компаса и ее расчетным значением не должно превышать 1,0° для главного компаса и 1,5° для путевых компасов (при отсутствии резко переменного маневрирования и сильной качки).

Источник

Гирокомпас, его устройство и принцип работы

Гирокомпас — это навигационное устройство, указывающее строго на северный географический полюс и работающий по принципу гироскопа. То есть это устройство имеет некоторые общие черты с магнитным компасом, но устройство его, размеры и правила применения отличаются от таковых у компаса магнитного.

На фото — стандартный судовой гирокомпас:

У гирокомпаса имеются как определенные достоинства перед магнитным компасом, за счет которых его применяют в том числе в областях, в которых требуется более высокая точность, так и недостатки, из-за которых, например, в туризме он не нашел применения. И о таких плюсах и минусах, и о принципе его действия мы далее и поговорим.

Принцип работы гирокомпаса

В основу работы гирокомпаса положен принцип работы гироскопа, что вполне понятно из названия этого средства навигации. Будучи раскрученным, гироскоп сохраняет свое положение благодаря кардановому подвесу, всегда указывая в одном направлении.

Однако сам по себе гироскоп не может служить гирокомпасом по двум основным причинам. Во-первых, будучи отклоненным от плоскости меридиана, гироскоп не возвращается к ней, а во-вторых, ось гироскопа совершает колебания около плоскости меридиана, что также мешает точности определения курса при навигации.

Для того, чтобы гироскоп стал гирокомпасом, нужно каким-либо образом сделать так, чтобы ось его вращения постоянно находилась в плоскости меридиана. Это становится возможным благодаря смещению центра тяжести гироскопа ниже уровня его подвеса. Такой гирокомпас со смещенным вниз центром тяжести называется маятниковым.

В современных гироскопах вместо карданового подвеса используют камеры с разными способами снижения сопротивления при вращении гироскопа. Например, в судовых гирокомпасах используется герметичная сферическая камера, заполненная водородом и имеющая в придонной части небольшое количество смазывающего масла. Чтобы исключить соприкосновение камеры с дном сосуда и крышкой, в самых современных вариантах гироскопа ее удерживают в подвешенном состоянии с помощью водной струи, что получается дешевле старых вариантов, использующих различные жидкие смеси и ртуть.

В гирокомпасе во время его работы может возникать прецессия (колебания), которая пытается выровнять ось гирокомпаса параллельно оси вращения Земли. Девиации (отклонения в показаниях) гирокомпаса возникают во время движения транспорта, на котором установлено это навигационное устройство. Они возникают также при смене широты и курса и требуют поправок.

Современные сложные модели гирокомпасов самостоятельно устраняют девиации с помощью специальных схем с микропроцессором, но на случай сбоя электроники прилагаются таблицы, позволяющие сделать поправки самостоятельно.

Устройство прибора

Строение гирокомпаса достаточно сложно, поэтому здесь рассмотрим лишь его основные компоненты. Например, армейский гирокомпас состоит из:

Строение других гирокомпасов может частично отличаться от строения армейского варианта, но неотъемлемой частью абсолютно любого из вариантов является гироскопическая система. Из-за массивности и больших размеров её вся конструкция компаса оказывается очень большой, и потому применять его в качестве «карманного» средства навигации не получается.

Где используется гирокомпас?

Гирокомпасы получили широкое применение в морском и военном деле, а также в ракетной технике. Так, например, на сегодняшний день в Интернете можно найти и купить множество разных моделей гирокомпасов — от простых до сложных, от бюджетных до дорогих — для морских судов и других транспортных средств.

Многие слышали, что в современных средствах связи — телефонах, смартфонах и планшетах — также используются гироскопы. Здесь гироскопы применяют для упрощения эксплуатации устройства, а также для различных видеоигр.

Возникает вполне нормальный вопрос «Как же такое большое и массивное устройство, как гироскоп, может вместиться в такой маленький телефон?».

Ответ прост. Дело в том, что в этих гаджетах наряду с другими датчиками используется не обычный гироскоп, а микросхема, которая улавливает любые изменения в положении устройства, а также скорость этих изменений. Тем не менее, из-за ограничений в подаче сигналов от датчика к схеме, обрабатывающей этот сигнал, со временем показания гироскопа могут значительно отклоняться от истинных. Для того же, чтобы подкорректировать работу гироскопа, устройство связи обычно укомплектовывают еще одной микросхемой — акселерометром.

Это значит, что в качестве компаса гироскоп из гаджета работать не способен. Если в телефоне и приложение, указывающее на север, то работа его никак не связана с гироскопом.

Достоинства и недостатки

Гирокомпасы имею ряд преимуществ перед магнитными компасами.

Во-первых, гирокомпасы всегда указывают на истинный географический полюс Земли, в то время как магнитные компаса в лучшем случае могут показать приблизительное направление на магнитные полюса, которые не совпадают с географическими, о чем мы подробно рассказывали здесь (Куда показывает стрелка компаса).

Во-вторых, гирокомпасы дают точные показания в зонах магнитных аномалий, а показания магнитных компасов могут сильно искажаться на этих территориях.

И, наконец, в-третьих, гирокомпасу не страшны магнитные девиации, что актуально при использовании такого средства навигации на транспорте (например, судне или самолете). В отличии от него, магнитный компас, не оснащенный системой магнитов, устраняющих погрешности магнитной девиации, на том же морском судне будет давать колоссальные ошибки. И даже при наличии устройства, корректирующего показания, система устранения магнитных девиаций через время сама будет нуждаться в корректировке.

Корректировка показаний гирокомпаса требуется в очень редких случаях

Тем не менее на случай поломки гирокомпаса на судне желательно наличие магнитного компаса.

Несмотря на свои достоинства, из-за больших размеров, массы, а также необходимости электропитания, гирокомпасы не могут быть применены в туризме, и по-прежнему спутником любого туриста, охотника и выживальщика остается магнитный компас.

Источник

НАВИГАЦИЯ. Глава 2. §§ 15-16. Поправка компаса и способы ее определения. Расчет компасных, магнитных и истинных направлений.

Глава 1 Земной эллипсоид

Ориентирование корабля в море.

§ 15. Поправка компаса и способы ее определения

Повторение, как говорят, – мать ученья, к тому же, цитата из предыдущего параграфа здесь к месту:

«. В результате суммарного воздействия магнитного склонения и девиации стрелка магнитного компаса. находится не в плоскости истинного меридиана, а устанавливается в плоскости так называемого компасного меридиана.»

Поправкой магнитного компаса будет являться угол, заключённый между нордовой частью истинного меридиана и нордовой частью компасного меридиана.

Поправка магнитного компаса ΔМК может быть положительной, когда компасный меридиан отклонен от истинного к востоку, и отрицательной, когда компасный меридиан расположен к западу от истинного.

Поправка магнитного компаса, как видно из рис.68, представляет собой сумму двух ее составляющих: магнитного склонения и девиации магнитного компаса:

ΔМК = d + δ

Расчет истинных направлений по известным компасным направлениям и поправке магнитного компаса осуществляется по формулам:

ИК = КК + ΔМК ИП = КП + ΔМК

С карты снято d = —4,5°; КК= 217,0°; δ = +1,8°. Рассчитать δ, используя таблицу девиации на рис. 66 (из предыдущей статьи, §§13-14), величину и знак ΔМК.

При пользовании магнитным компасом, когда определить его поправку на данном курсе путем непосредственных наблюдений не представляется возможным, последняя вычисляется по формуле

ΔМК = d + δ

на основе рассчитанного для года и района плавания магнитного склонения и выбранной из таблицы на заданный компасный курс девиации.

В практике кораблевождения могут быть применены следующие способы определения поправки компаса:

• по пеленгу створа, истинное направление которого известно;

• по пеленгу ориентира, место которого нанесено на карту;

• по сличению с другим компасом, поправка которого известна;

• по пеленгу небесного светила.

Определение поправки компаса по пеленгу створа

практически идентичн определению девиации, подробно описаному в предыдущей статье.

Определение поправки компаса по пеленгу ориентира, место которого нанесено на карту.

Сущность этого способа состоит в сравнении истинного пеленга на отдаленный предмет с измеренным на него компасным пеленгом. Для этого необходимо, чтобы местá судна и наблюдаемого объекта (т. е. их координаты) в момент наблюдений были известны.

Истинный пеленг с корабля на маяк может быть рассчитан (при известных координатах того и другого) аналитически или снят непосредственно с карты крупного масштаба, компасный пеленг измеряется с помощью компаса. Тогда определяемая поправка компаса найдется по формуле

ΔМК = ИП – КП

Вследствие того, что место наблюдаемого ориентира, как правило, бывает известно с высокой точностью, ошибка в определяемой поправке компаса зависит главным образом от того, насколько точно известны координаты судна. Поэтому рассматриваемый способ определения поправки компаса применяется чаще всего при стоянке судна в гавани или на рейде, когда место корабля может быть определено с высокой точностью.

Определение поправки компаса по сличению показаний двух курсоуказателей.

Поправка компаса может быть определена путем сличения его показаний с показаниями другого компаса, поправка которого известна. Сущность способа состоит в том, что в один и тот же момент по сигналу замечаются курсы по обоим компасам. После наблюдений показания второго компаса исправляются его поправкой и из сравнения рассчитанного истинного курса с наблюденным компасным курсом исследуемого компаса находится искомая поправка:

Разность одновременно замеченных показаний курсов двух компасов

Таким образом, определяемая поправка компаса равна сличению плюс поправка компаса, с которым производится сличение.

В этом примере, ввиду того что небольшое судно, коим является парусная яхта, вряд ли будет оборудовано гирокомпасом, буквами ГК обозначается Главный Магнитный компас, поправка которого известна.

Определение поправки компаса по пеленгу небесного светила.

Сущность способа состоит в том, что поправка компаса находится как разность рассчитанного истинного пеленга на небесное светило (Солнце, Луну, планету, звезду) и наблюденного на него компасного пеленга. Расчет истинного пеленга светила на момент наблюдения компасного пеленга производится по формулам сферической тригонометрии с применением специальных таблиц.

Результаты вычислений истинного пеленга (ИП) на светило и наблюдений его с помощью компаса (КП) реализуются для получения искомой поправки компаса по формулам уже известным, выше приведённым в статье формулам.

§ 16. Расчет компасных, магнитных и истинных направлений

В практике кораблевождения при определении (вычислении) направлений приходится решать задачи двух типов:

• исправление направлений, или исправление румбов: по известным компасным направлениям определять для дальнейшего использования в прокладке истинные направления;

• перевод направлений, или перевод румбов: по заданным (снятым с карты) истинным направлениям рассчитывать соответствующие им направления по компасу.

Исправление румбов.

С первым типом задач штурман встречается чаще всего при прокладке на карте курсов и пеленгов по результатам наблюдений.

Расчет истинных направлений производится по формулам, а при необходимости строится чертеж. Все необходимые для этого формулы выведены в предыдущих параграфах.

При решении задач магнитное склонение, девиацию и поправку компаса следует рассматривать как соответствующие поправки, которыми должны быть исправлены «неверные», т. е. содержащие ошибки, направления для получения «верных» – истинных направлений.

Полезно запомнить, что для получения верной величины поправку следует придать с ее знаком к «неверной» величине.

Применительно к рассматриваемым нами категориям «верными» надо считать истинные направления относительно магнитных и компасных, магнитные направления— относительно компасных.

Для исправления компасного курса и компасного пеленга, наблюденных по магнитному компасу, необходимо из таблицы выбрать девиацию (на аргумент КК), а с карты снять магнитное склонение. Придав девиацию и склонение к наблюденным компасным курсу и пеленгу, получают исправленные (истинные) курс и пеленг:

ИК = КК + d + δ = КК + ΔМК; ИП = КП + d + δ = КП + ΔМК.

Нужно твердо запомнить, что при расчете истинных направлений аргументом для выбора девиации из таблицы служит только компасный курс, так как девиация магнитного компаса зависит от компасного курса

При исправлении компасных (или обратных компасных) пеленгов девиацию из таблицы надо выбирать на тот компасный курс, которым следовал или на котором находился корабль, когда измеряли пеленг.

Чертеж вычерчивается в такой последовательности:

Отыскание после таких построений магнитных и истинных направлений по выполненному чертежу не составит особого труда.

Построение чертежа рекомендуется начать с проведения линии компасного меридиана. Это пригодно для случаев, когда в качестве заданных величин даны компасные направления. В других случаях построение чертежа следует начинать с того меридиана, положение которого задается курсом или пеленгом.

Дано: KK= 106°; d=5,3°W. Расчитать δ по таблице девиации (рис.69), найти истинный курс. Сделать чертёж.

Второй тип задач соответствует случаям, когда требуется рассчитать для рулевого курс по компасу, удерживая который корабль будет следовать по заданному истинному курсу. Такую же задачу приходится решать, когда требуется рассчитать, например, компасный пеленг на ориентир, соответствующий месту начала поворота корабля на новый курс.

Переход от истинных направлений к направлениям относительно компасного или магнитного меридиана осуществляется таким образом:

Суть этого метода применительно к рассматриваемой задаче состоит в следующем:

С выбранной на магнитный курс приближённой девиацией рассчитывается приближённый компасный курс. На этот приближённый компасный курс из таблицы выбирается уточнённая девиация. По уточнённой девиации и известному магнитному курсу рассчитывается уточнённый компасный курс, который затем можно вновь использовать для выбора более точной девиации. Обычно последующие приближения излишни, так как они улучшат результат не более чем на 0,1—0,2°.

Составление чертежа, иллюстрирующего задачу на расчет направлений, начинается с

Основа верного построения чертежа состоит в правильном нанесении на чертеж магнитного и компасного меридианов по найденному магнитному склонению и девиации магнитного компаса.

Дано: ИК=258°; d=4,1°. Расчитать δ по таблице девиации (рис.69). Найти курс по магнитному компасу. Результат округлить до целых градусов, сделать чертёж.

Источник

Гирокомпас. От теории к практике.

Гирокомпас широко используется в морской навигации. Его главная привилегия перед магнитным компасом – находить истинный Северный полюс земли, в то время как магнитный компас находит магнитный Северный полюс.

Конструкция гирокомпаса:

Принцип действия

Не буду изобретать колесо, поделюсь тем, что уже было растолковано до меня в википедии:

Гирокомпас — это, по существу, гироскоп, то есть вращающееся колесо (ротор), установленное в кардановом подвесе, который обеспечивает оси ротора свободную ориентацию в пространстве.
Предположим, ротор начал вращаться вокруг своей оси, направление которой отлично от земной оси. В силу закона сохранения момента импульса, ротор будет сохранять свою ориентацию в пространстве. Поскольку Земля вращается, неподвижный относительно Земли наблюдатель видит, что ось гироскопа делает оборот за 24 часа. Такой вращающийся гироскоп сам по себе не является навигационным средством. Для возникновения прецессии ротор удерживают в плоскости горизонта, например, с помощью груза, удерживающего ось ротора в горизонтальном положении по отношению к земной поверхности. В этом случае сила тяжести будет создавать крутящий момент, и ось ротора будет поворачиваться на истинный север. Поскольку груз удерживает ось ротора в горизонтальном положении по отношению к земной поверхности, ось никогда не может совпадать с осью вращения Земли, только на экваторе они будут параллельны.

Определение поправки гирокомпаса

Гирокомпас относится к навигационным устройствам мостика судна и ежедневно используется для управления кораблем, обнаружения позиции и слежением за курсом. Но в зависимости от скорости судна,
курса и координат возникают неточности в показанных гирокомпасом данных. Чтобы избавиться от неточных данных прибора используются расчеты на поправки гирокомпаса.

Метод 1. По створам

Один из популярных способов определения поправки устройства – по створам. Движемся в сторону створ, изменяем и держим курс так чтобы створы были друг за другом, на одной линии. Держим курс примерно 1-2 минуты для лучшей достоверности полученных данных и снимаем курс с гирокомпаса. Полученный курс минус рекомендованный курс на навигационной карте будет равен погрешности гирокомпаса.

Минусы данного способа:
1. Створы не везде встретишь, только в портах или речках.
2. Не всегда есть возможность идти по створам, особенно когда судно управляется по рекомендациям лоцмана.

Метод 2. По пеленгам трех объектов на карте.

При навигации рядом с берегом можно попробовать данный способ.

Данный способ хорош, но придется снимать пеленги и координаты судна очень быстро, чтобы поправки вышли максимально точными.

Метод 3. Определение поправки гирокомпаса по солнцу, звёздам, луне и полярной звезде.

Определение поправки гирокомпаса по небеным светилам занимает чуть больше времени, поэтому чтобы вам не читать мутату, советую посмотреть следующие ролики, которые помогут разобраться как определять поправки гирокомпаса по небесным объектам.

Самый быстрый способ расчета поправки гирокомпаса будет сравнение данных с другим гирокомпасом, поправка которого известна.

Плюсы и минусы гирокомпаса

Преимущества:
1. Всегда показывает истинный Северный полюс земли.
2. Имеет несколько репитеров.
3. Может быть подключен к радару, авторулевому, эхолоту, электронной карте.
4. Не использует магнитные поля земли для получения данных.
5. Значения не будут искажены от внешних элементов как магнит, металл и т.д.

Недостатки:
1. Зависим от электричества.
2. Если показания гирокомпаса были сбиты, то потребуется время для настройки гирокомпаса. Если показания были сбиты на 20 градусов, то потребуется 5-6 часов для восстановления.

Судоводители каждый день используют гирокомпас для навигации в морях и реках.

Задумывались ли вы, как бы изменилась безопасность в море, если бы корабли все еще ходили по магнитным компасом?

Источник