Суммарная инерционная девиация

На практике в двухгироскопных компасах, снабженных гидравлическим успокоителем колебаний, обе рассмотренные девиации существуют одновременно, складываясь в общую суммарную инерционную девиацию. Величина этой девиации зависит от параметров ГК, широты места судна, значения расчетной широты и параметров маневра. Аналитические зависимости, описывающие закон изменения рассматриваемой девиации достаточно громоздки и практически неприемлемы для оценки ее текущего значения вахтенным помощником капитана без привлечения вычислительной техники и информации о параметрах маневра. Однако ему необходимо иметь представление об особенностях проявления указанной девиации и, если в ГК отсутствуют устройства для ее компенсации, уметь снизить ее негативное влияние до минимума.

На рис. 2.16 приведены кривые, рассчитанные на ЭВМ для параметров, соответствующих гирокомпасу “Курс-4”, которые характеризуют закон изменения суммарной инерционной девиации при равноускоренных маневрах длительностью 60 и 360 секунд, произведенных в различных широтах. Равноускоренное движение представляло собой набор скорости от нуля до 25 узлов при неизменном курсе судна, равном 180⁰. Указанные кривые и основные выводы, полученные в результате их анализа, заимствованы из учебника [13]. Несмотря на то, что эти кривые приведены для сугубо частных случаев движения судна, результаты их анализа, носят достаточно общий характер и могут быть использованы в большинстве практических случаев. Всего на упомянутом рисунке представлены: четыре графика суммарной инерционной девиации, определяющие закон ее изменения во времени при манерах в широтах ниже расчетной; два графика для расчетной широты, равной 60⁰; и два графика для широт, которые выше расчетной. Сравнивая эти графики между собой можно придти к следующим выводам:

· Значение первого максимума девиации сильно зависит от широты места маневра. Указанное значение уменьшается по мере приближения широты места судна к расчетной. В расчетной широте девиация меняет свой знак и в сильной степени возрастает в широтах, которые выше расчетной;

· В диапазоне широт от φ =0° до φ^*=60° значение первого максимума девиации в значительной степени зависит от продолжитель­ности маневра.

· Чем маневр длительнее, тем меньше значение первого максимума. В диапазоне широт, лежащих выше расчетной, значение первого максимума девиации практически не зависит от продолжительности маневра.

· С увеличением широты места маневра в диапазоне широт от φ =0° до φ^*=60° знак первого максимума девиации остается неизменным. В расчетной широте φ^* и выше знак первого максимума меняется на противоположный.

· Нарастание значения девиации в течение времени маневра от 0 до момента t₁ его окончания происходит практически по линейному закону.

· Значение второго максимума девиации в любой широте мес­та маневра практически не зависит от его длительности.

· Значение второго максимума девиации в диапазоне широт от φ =0° до φ <φ^* практически не зависит от широты места. В диапазоне широт выше расчетной значение второго максимума в силь­ной степени возрастает с увеличением широты места.

· Возможен перерасчет значения девиации для случая равноус­коренного движения на иное значение ускорения, чем принятое для расчета графиков, аналогичных приведенным на рис. 2.16, но только для какого-либо одного из фиксированных значений длительности маневра. Для перерасчета можно использовать следующую формулу:

(2.46)
где - значение девиации, взятое на интересующий момент времени из имеющейся таблицы или графика, построенного для маневра, в результате которого северная составляющая скорости судна изменилась на величину , - изменение северной составляющей скорости судна в результате проведенного вами маневра.

Особого внимания заслуживает рассмотрение влияния повтор­ных маневров на показания гирокомпаса. Как и в предыдущем случае, затрагивая эту тему, воспользуемся хорошо изложенным материалом, касающимся данного вопроса, в учебнике [13].

Существенное значение при анализе влияния повторных маневров на величину суммарной инерционной девиации имеет явление «наследственности» колебаний гирокомпа­са, открытое акад. А. Н. Крыловым (1863—1945). Суть этого явле­ния состоит в следующем. Если судно совершает ряд маневров, следующих один за другим через интервалы времени, меньшие, чем это необходимо для того, чтобы девиация от каждого предыду­щего маневра практически исчезла до начала следующего, то чув­ствительный элемент гирокомпаса как бы «запоминает» девиацию от каждого отдельного маневра и полностью ее воспроизводит во времени одновременно и независимо от девиаций, возникающих под действием других маневров. Вследствие этого результирующая девиация представляет собой итог наложения всех составляющих с учетом времени возникновения каждой из них. Суммарная девиация, возни­кающая при повторном маневрировании, может существенно от­личаться как по значению, так и по характеру изменения во вре­мени от той, которая появляется в результате однократного маневра.

Наибольший интерес здесь представляют следующие задачи:

§ При каком характере повторных маневров, и при какой их последовательности во времени результирующая девиация вслед­ствие явления «наследственности» колебаний гирокомпаса, на­капливаясь, достигает максимально возможных значений ?

§ Каково максимально возможное значение результирующей девиации , которое может накопиться при повторных манев­рах судна?

Анализ показывает, что возможна такая последовательность маневров, при которой в результате «наследственности» колеба­ний гирокомпаса инерционные девиации накапливаются в такой степени, что могут достичь значения, в 2—2,5 раза большего того, которое может иметь место при однократном маневре.

На основании логических рассуждении можно прийти к мысли, что это произойдет при маневрировании вдоль меридиана и в том случае, если маневры совершаются через про­межутки времени, приблизительно равные половине периода затухающих колебаний гирокомпаса в данной широте места. Действительно, при указанных условиях «пиковые» значения девиаций сум­мируются.

Обратимся к графику зависимости от времени, для V=25 уз, φ=70° и времени полу­циркуляции с курса 180° на курс 0° t₁ =360 с (рис. 2.17). После первого маневра, отвечающего указанным данным, закон изменения девиации будет определяться кривой 1. Примерно через 70 мин после момента начала первого маневра девиация достигает второго максимального зна­чения.

Если немного раньше этого момента (отмечено стрелкой) сде­лать повторный маневр, также представляющий собой правую по­луциркуляцию, но с курса 0° на курс 180°, то график 2 девиации от этого маневра будет зеркальным отображением графика девиации после первого маневра, только сдвинутым вперед по времени примерно на 58 мин. Взаимное расположение кривых 1 и 2 позволяет сделать вывод, что остаточное значение девиации от первого маневра налагается на девиацию от второго маневра та­ким образом, что происходит максимально возможное ее накопление. Аналогичные рассуждения можно продолжить примени­тельно к третьему маневру (вновь поворот с курса 180° на курс 0°). Его начало также отмечено стрелкой (график девиации 3).

Суммарный график де­виации, полученной в результате трех маневров, приведен на рис. 2.18. По­скольку девиация, возникающая после первого маневра, посте­пенно затухает, после некоторого числа маневров (практически трех-четырех) максимум резуль­тирующей девиации

дос­тигнет наибольшего возможного значения и ее дальнейшее на­копление прекратится.

Для количественной оцен­ки максимально возможной девиации, которая может накопиться в ре­зультате повторных маневров судна, рассчитан график, приведен­ный на рис. 2.19. Этот график построен =25 уз (первый маневр) и дает немного завышенное значение величины . Тем не менее, его можно использовать для пересчета максимального значения девиации для гирокомпасов типа “Курс-4” на любой вариант маневра. Пересчет производится по следующей формуле:

(2.47)
где - значение девиации, взятое из графика на рис. 2.18, - изменение северной составляющей скорости судна в результате маневра.

В современных гирокомпасах особенно тех, которые работают в составе интегрированных навигационных комплексов, осуществляется компенсация суммарной инерционной девиации, как правило, совместно со скоростной девиацией. Для этого производится их аналитическая оценка на основании информации о параметрах движения судна.