Гирокомпасы как датчики направлений. Принципы работы ГК, их особенности. Эксплутационные проверки.

ГК служит для определения азимутальных направлений: курса судна, пеленгов ориентиров и азимутов светил. Все указанные азимутальные направления измеряются от Северной части истинного меридиана, поэтому гирокомпас определяет направление плоскости меридиана и удерживает ЧЭ (чувствительный элемент) в этой плоскости.
В ГК используется трехстепенной гироскоп (имеющий 3 степени свободы). Гироскоп - техническая система, которая может обнаружить и в случае необходимости измерить угловую скорость в инерциональном пространстве (в системе координат, связанной со звездами).

В морских гирокомпасах гироскоп представляет собой быстро вращающийся ротор, помещенный в подвес, который обеспечивает ротору произвольную ориентацию в пространстве.
Для любого ГК используются первое и второе свойства гирокомпаса, суточное вращение плоскости истинного горизонта и вертикальное направление силы тяжести.
В общем случае, 3-х степенной гироскоп имеет 3 свойства:
Первое свойство заключается в том, что если на гироскоп не действуют внешние силы (то есть, он является свободным), то главная ось гироскопа х-х сохраняет неизменное направление в инерциальном пространстве.

Второе свойство гирокомпаса характеризует движение главной оси гироскопа х-х под действием внешней силы (если на гироскоп действует внешняя сила, момент которой не совпадает с главной осью, то эта ось перемещается не по направлению действующей силы, а перпендикулярно ему).

Такое движение главной оси гироскопа под действием внешней силы называется прецессией.

Из-за суточного вращения Земли плоскость истинного горизонта вращается относительно полуденной линии NS. Причем независимо от полушария, восточная часть плоскости истинного горизонта опускается, а западная - поднимается (все светила восходят на востоке и заходят на западе).

Для работы гирокомпаса центр тяжести 3-х степенного гироскопа понижают относительно центра подвеса.
Если главная ось ЧЭ находится в плоскости истинного меридиана, то она не изменяет своего положения относительно плоскости истинного горизонта. Если она отклонена к востоку, то из-за 1 свойства гироскопа и вращения плоскости истинного горизонта она поднимается над плоскостью истинного горизонта. Если плоскость отклонена к западу относительно плоскости истинного меридиана, то она опускается относительно плоскости горизонта.

При подъеме главной оси относительно плоскости истинного горизонта сила тяжести ЧЭ пытается вернуть его в начальное положение, так как она приложена к пониженному центру тяжести. В этом случае она создает управляющий момент, который вызывает движение главной оси ЧЭ в азимуте в сторону плоскости истинного меридиана.
Если ось хх опускается, то она будет перемещаться под действием силы тяжести к востоку (опят к плоскости истинного меридиана). Таким образом, под действием силы тяжести, создающей управляющий момент, главная ось ЧЭ совершает незатухающие колебания относительно плоскости истинного меридиана и истинного горизонта, причем траектория движения главной оси ЧЭ имеет форму эллипса.

Для превращения незатухающих колебаний в затухающие, служит масляный (жидкостный) успокоитель. Он представляет собой 2 сообщающих сосуда, расположенных по главной оси ЧЭ хх, которые заполнены вязкой жидкостью. При наклонах по высоте жидкость перетекает из сосуда в сосуд, причем процесс перетекания жидкости отстает на 90 градусов по фазе относительно процесса наклонов и возникает демпфирующий момент, который гасит незатухающие колебания и обеспечивает устойчивое положение главной оси ЧЭ в плоскости истинного меридиана.

Гирокомпас, которого ЧЭ имеет пониженный центр тяжести, называется маятниковым гирокомпасом или гирокомпасом с твердым маятником.

Помимо этого типа гирокомпаса существует ГК с гидравлическим маятником. У этого гирокомпаса образуется управляющий момент, который приводит главную ось ЧЭ от избытка жидкости гидравлического маятника.

Третий тип гирокомпаса использует косвенное управление ЧЭ. В этом гирокомпасе управляющий момент создается с помощью индикатора горизонта и датчика горизонтального момента.

Гашение незатухающих колебаний производится датчиком вертикального момента.
К эксплуатационным проверкам гирокомпаса относится сличение гирокомпаса с магнитным гирокомпасом, которое производится вахтенным помощником каждый час. К эксплуатационным проверкам гирокомпаса также относятся проверка следящей системы, (скорость отработки), согласование репитеров ГК с основным прибором.