Оценка точности показаний судовых технических средств навигации

КК=43° - компасный курс

 

           δ_и = 0,002°

Методическая погрешность:

δ_M =1,75*10 ^-2 ((π ²* Θ ²*р²*А_у )/(Н* ω₃*соs φ *g²* τ _к ² τ _иг ²))*sinКК

где

А_у=55*10 ^-3[Н*м²]   -  удельный   момент   по   горизонтальному

каналу

τ _иг =31[с] - постоянная времени индикатора горизонта

δ_M = 0,01 °

Карданная погрешность обусловлена  тем, что отсчёт курса происходит в плоскости палубы судна, а не в плоскости горизонта. Карданная погрешность характеризует изменение показаний ГАК при крене и дифференте судна по сравнению с показаниями при горизонтальном положении.

а) Точная формула

δ_K =KK-arctg(tgKK*(соs Θ /cosΨ)-sin Θ *tgΨ)

δ_K=0,28^о

 

б) Приближённая формула

δ_K =1,75*10 ^-2*( Θ *ΨcosKK+1/4(Θ ²-Ψ²)*sin2КК)

где

Ψ =2° - угол дифферента судна

δ_K =1,75*10 ^-2*(6*2* соs43°+1/4(6²-2²)*sin(2*43°))= 0,29°

Из точной формулы видно, что карданная ошибка достигает

максимума на четвертных курсах при  наличии только крена или

только дифферента, а при равных углах крена и дифферента на

курсах 0° и 180°. А отсутствует на курсах 90° и 270°.

1.2.3. Оценка точности  показаний корректируемого гирокомпаса в режиме гироазимута.

При отключении индикатора горизонта от горизонтального канала управления, корректируемый гирокомпас переходит в режим работы гироазимута. Это происходит потому, что перестаёт действовать горизонтальная коррекция и ГАК теряет свойства избирательности по отношению к меридиану. В идеальном случае гироазимут будет сохранять начальное положение независимо от направления. Но под воздействием вредных моментов, действующих вокруг оси прецессии, гироазимут будет иметь дрейф.

Расчёт величины дрейфа, вызванного смещением центра масс гироузла вдоль оси фигуры гироскопа:

 

ω_дpd = (M*g*d)/H

где

М=2,5* 10²[г]=0,25[кг] - масса гироскопа

Н=1,1*10⁷  [г* см²* с^-1]  = 2  [кг*м²*с^-1] - кинетический момент

гироскопа

g=9,8 [м/с²] - ускорение свободного падения

d=0.1 *10 ^-7[м] - смещение центра масс

ω_дpd = (0,25*9,8*0.1*10 ^-7)/1,1*10⁷ = 2,23*10^-15

Расчёт величины дрейфа вызванного неточным учётом широты при формировании момента L_у:

ω_дрφ =ω₃*cosφ*∆φ

где

ω ₃=7,29*10 ^-5 [с ^-1] - угловая скорость

φ =30° - широта плавания

∆φ =1°=0,0174 рад.

ω_дрφ = 7,29*10 ^-5 *соs30°*0,0174 = 1,09*10 ^-6

Расчёт   величины   дрейфа   вызванного   не учётом   линейной скорости судна:

w_дрv =( Vе/ R₃)*tgφ

где

R₃=6,4*10⁶ [м] -радиус Земли

ИК=10°; - курс судна

V_с=12[уз]=6,17[м/с] - скорость судна

V_Е=V_с*sinИК=6,17*sin10°=1,07 [м/с]

w_дрv  = (1,07/(6,4*10⁶))*tg30^о=9,65*10^-8 [м/с]

Расчёт величины дрейфа, вызванного использованием КК вместо ИК, при учёте линейной скорости:

 

w_дрКК =( V_N/R₃)* tgφ*α

 где

α =10°=0,1745 рад - отклонение главной оси гироазимута от истинного меридиана

V_N =V_с*соsИК=6,17*соs10°=6,07 [м/с]

 w_дрКК =(6,07/(6,4*10⁶))*tg30^o*0,1745=9,55*10^-8 [м/с]

 

Расчёт составляющей дрейфа:

w_др = ww_jww

w_др=√4,9729*10^-30+1,1881*10^-12+9,3132*10^-15+9,1202*10^-15 =1,098*10^-6[рад/сек]= 0,23[град/час]

 

 

 

 

 

 

1.3.        Гироскопический тахометр.

1.3.1. Расчёт чувствительности  гиротахометра и линейного сноса судна без коррекции курса. Чувствительность:

 

ω_Zmin= ± L_тр/Н

где :

L_Тр=0,5*10 ^-4[Н*м] - момент сил сухого трения выходной оси

прибора

Н=1[г*см²*с^-1] - кинетический момент гироскопа

ωZmin = ± 0,5*10 ^-4 [с ^-1]

Оценка величины линейного сноса  судна:

d ≤ (S²/2V_с)* ωZmin

 где :

S =0,5[км]=500[м] - расстояние, проходимое судном без коррекции курса

V_с=8уз = 4,1 м/с - скорость судна

d ≤ 1,52 м

 

1.4.        Эхолоты.

1.4.1. Расчёт поправок  эхолота.

1. Поправка, обусловленная  отклонением действительной скорости  распространения звука в воде  от расчётного значения:

 

dh_c = h_изм1*(С/С₀-1)

где :

h_изм1⁼ 400[м] - глубина, измеренная эхолотом

Со=1500 [м*с ^-1] - скорость звука на которую рассчитан эхолот

С=1536 [м*с ^-1] - действительное значение скорости

dh_c = 9,6 м

2. Поправка, обусловленная  наклоном дна:

∆hγ= ∆h_изм2*(sесγ-1)

где:

h_ИЗМ2 ⁼ 550[м] - глубина, измеренная эхолотом

γ = 5° - угол наклона морского дна

∆hγ = 550*(sес5°-1)=2,2 м

3. Поправка, обусловленная  отклонением скорости вращения двигателя указателя глубин или самописца от расчётного значения скорости:

∆h = h_изм3*(N/N₀ – 1)

где :

h_изм3 = 50[м] - глубина, измеренная эхолотом

N=3000[об/мин] - действительная скорость вращения двигателя

N₀=3150[об/мин] - расчётная скорость вращения двигателя

∆h = 50*(3000/ 3150 -1)=-2,38 м

 

 

 

 

4. Поправка, обусловленная  базами вибраторов:

∆h₁ = h_изм4  - √ h_изм4 ² +1/4*L²

где :

h_изм4 = 4.5  [м] - глубина, измеренная эхолотом

L=1,8 [м] - база вибраторов

 

∆h1= 4.5 - √ 4.5 ²+1/4*1,8² = -0,089м

 

 

 

 

 

 1.5   Магнитные компасы

1.5.1. Расчёт угла застоя магнитного компаса для порта Санкт Петербург

 

d₀ = 57,3**

где

Q = 0,04*10^-6 [Нм] - момент трения в опоре картушки

М = 1,5 [Ам²] - магнитный момент картушки компаса

В  [Тл] =3,45*10^-3 [Нм^-1А^-1]  - магнитная индукция

 

В = m*m₀*Н

где

m = 1 - магнитная проницаемость материала (среды)

m₀ = 1,256637 [НА] - магнитная проницаемость вакуума

Н =  160 [мЭ] = 2,01*10^-3 [Ам^-1] - напряжённость магнитного поля

 

В = 1*1,256637*2,01*10^-3 = 2,52*10^-3

 

d₀ =   0,61*10^-3 °

 

1.5.2. Расчёт изменения девиации магнитного компаса при плавании судна из порта Санкт Петербург в порт Мариуполь

 

В Санкт Петербурге полукруговая девиация скомпенсирована: В₁=0.

При переходе в порт Мариуполь она будет равна:

 

В₂ = *l* * 57,3°

где

С = -0,07 - безразмерный судовой параметр

l = 0,9 - безразмерный судовой параметр

Из магнитных карт находим:

Z₁ = 490 [мЭ] = 6,15*10^-3 [Ам^-1] -  составляющая напряжённости магнитного поля Земли в Санкт Петербурге.

Z₂ = 440 [мЭ] = 5,52*10^-3 [Ам^-1] -  составляющая напряжённости магнитного поля Земли в Мариуполе.

Н₂ = 220 [мЭ] = 2,76*10^-3 [Ам^-1] -  составляющая напряжённости магнитного поля Земли в Мариуполе.

 

В₂ = 0,89^о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВТОРОЙ  РАЗДЕЛ

Регулировка лагов на мерной линии.

2.1. Гидродинамические лаги.

Погрешности лага определяются на мерной линии  для трёх скоростей и вычисляются  по следующей формуле:

Δδvi =  ((V_Лi -V_Иi) / V_Иi) * 100,                        где :

V_л1 = 4,3 [уз] - скорость по лагу на малом ходу

V_л2 =8,6 [уз] - скорость по лагу на среднем ходу

V_л3 =12,6[уз] - скорость по лагу на полном ходу Vи1=4,1[уз] - истинная скорость на малом ходу

V_{и2 =} 8,2[уз] - истинная скорость на среднем ходу V_из⁼12,1[уз] - истинная скорость на полном ходу

δ_V1= +4,9%

δ_у2= +4,9%

δ_у3= +4,1%

Определение установочных значений регуляторов  «А» и «В» производим при помощи специальной номограммы и таблицы.

 

Установочное значение регулятора «А» = +4.6%

V = 25 - (А% /4)

V = 23,8 уз

Установочное значение регулятора «В» = +13.6%

2.2. Индукционные лаги.

Расчёт значения масштабного  коэффициента М₂ для лага ИЭЛ-2М по результатам испытаний на мерной линии.

М₂ = К_л*M1

где :

           М₁=26,8[уз] - отсчёт скорости,  который соответствует данному эталонному                напряжению К_л - коэффициент лага

            К_л = S/ РОЛ_ср

где :

S=1,2 мили - истинное плавание (расстояние)

РОЛ_ср - среднее значение разности отсчётов лага для трёх пробегов

РОЛ_ср = (РОЛ₁+2*РОЛ₂+РОЛ_з)/4

где:

РОЛ₁=1,22 мили - разность отсчётов лага при первом пробеге

РОЛ₂=1,21 мили - разность отсчётов лага при втором пробеге

РОЛ₃=1,23 мили - разность отсчётов лага при третьем пробеге

РОЛ_Ср = 1,22 мили

К_л = 0,98

М₂ = 26,3 уз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Технические средства судовождения: Учеб. для вузов / В.И. Дмитриев, В.Ф. Евменов, О.Г. Каратаев, В.Д. Ракитин. - М.: Транспорт, 1990.

 

2.Электронавигационные приборы:  Учеб. для вузов ММФ / И.А. Блинов, А.В. Жерлаков, В.К. Перфильев, Е.Л. Смирнов, А.А. Якушенков. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1982.

 

3. Авторулевые и указатели скорости  поворота судна: Учеб. пособие / В.Д. Ракитин. - Л.: РАО ЛИВТа, 1982.

 

4. Магнитные компасы. В.В. Кожухов,  В.В. Воронов, В.В. Григорьев. - М.: Транспорт, 1981.

 

5. Эксплуатация электронавигационных  приборов на морских судах.  И.А. Блинов и др. - М.: Транспорт, 1976.

 

6. Индукционный электронный лаг  ИЭЛ-2: Техническое описание и  инструкция по эксплуатации.

7. Судовые измерители  скорости. А.А. Хребтов и др. - Л.: Судостроение, 1978.