Чувствительный элемент (гиросфера) является главной частью гирокомпаса. Это латунная сфера, образованная из двух полушарий. Внутри гиросферы имеется рама, в которой на подшипниках укреплены вертикальные оси камер двух гироскопов. Снаружи гиросфера покрыта тонким слоем эбонита, а в экваториальной части имеет пять токопроводящих полос. У концов широкого экваториального пояса вмонтированы два угольных электрода, обеспечивающие действие следящей системы. Их называют следящими электродами гиросферы. На экваториальной полосе имеется градусная разбивка, нуль которой обращен к югу гиросферы. После запуска гирокомпаса, когда гиросфера «войдет в меридиан», т. е. установится своей диаметральной линией в плоскости истинного меридиана (0 — 180°), отсчет курса корабля может быть снят по этим делениям. На полюсах гиросферы вмонтированы полярные электроды, через которые подается электроэнергия к токоприемникам, расположенным внутри гиросферы. Токи для питания гиромоторов передаются через поддерживающую жидкость, что обеспечивает чувствительному элементу полную свободу.
Центр массы собранной гиросферы на 7–8 мм ниже ее геометрического центра. При наклонах плоскости экватора гиросферы это создает момент силы тяжести, вызывающий прецессионное движение гиросферы в меридиан.
Диаметр гиросферы — 252 мм, масса — 8750 г, масса каждого ротора — 2325 г, диаметр ротора — 127 мм, скорость их вращения — около 20 000 об/мин.
С помощью следящей системы данные курса от гиросферы могут передаваться на картушки основного прибора, расположенные на столе, а также в различные точки корабля на репитеры и другие приборы, работающие от гирокомпаса (курсограф, авторулевой, автопрокладчик).
Рис. 28. Репитер гирокомпасаДействие следящей системы заключается в стремлении следящей сферы сохранить свое положение относительно гиросферы. При повороте корабля следящая сфера будет отклоняться от положения чувствительного элемента, возникнет разность потенциалов электродвижущей силы на специальном устройстве, а это заставит заработать азимутальный мотор, который начнет поворачивать следящую сферу вслед за чувствительным элементом.
Гирокомпас имеет ряд преимуществ перед магнитным компасом:
он не подвержен воздействию магнитных и электромагнитных полей;
устойчивее в работе, что повышает точность его показаний при качке, толчках и т. п.;
поправка остается постоянной при изменении курса корабля и может быть выведена до нуля из показаний репитеров;
позволяет связывать с ним целый ряд штурманских, артиллерийских и других приборов.
К недостаткам гирокомпаса относятся:
потребность в непрерывном электропитании;
длительность подготовки к походу (4–6 ч);
сложность устройства, что требует более длительной спецподготовки обслуживающего персонала.
Репитер гирокомпаса (рис. 28) повторяет показания основного компаса (матки). Репитеры устанавливаются в различных местах, где необходимо следить за курсом корабля: в рулевой и штурманской рубках, на мостике, в каюте командира, в запасном посту управления.
Репитер представляет собой котелок, сверху герметично закрытый стеклом для наблюдения за положением картушки. Внутри котелка имеется моторчик, постоянно принимающий изменение курса корабля от основного компаса. Через систему зубчатых передач эти изменения передаются на картушку.
Рис. 29. Оптический пеленгаторРепитер имеет картушку грубого отсчета и картушку точного отсчета. Первая разбита на 360° и оцифрована через 10 делений по круговому счету. Внутри картушки грубого отсчета в одной с ней плоскости вмонтирована картушка точного отсчета. Она разбита на 100 делений через 0,1°. Снимая отсчет курса или пеленга по репитеру, целые десятки градусов берут с картушки грубого отсчета, а единицы и десятые доли градуса — с картушки точного отсчета. Сбоку на корпусе котелка репитера имеется закрывающееся отверстие, через которое специальным ключом производится согласование репитера с показанием основного компаса.
Для рулевого и в других постах, где необходимо наблюдать за курсом корабля, репитеры располагаются на кронштейнах. Репитеры, предназначенные для взятия пеленгов и определения курсовых углов, устанавливаются на пелорусах, прикрепленных к палубе крыльев ходового мостика.
Для взятия пеленгов на отдаленные видимые предметы и определения курсовых углов на них служит оптический пеленгатор (рис. 29), устанавливаемый на азимутальный круг репитера, размещенного на пелорусе.
Курсограф — прибор, автоматически записывающий на специальной бумажной ленте курсы корабля. Он представляет собой коробку, в которой размещается лентопротяжный механизм и механизм, связанный с основным гирокомпасом и управляющий движением двух перьев, непрерывно вычерчивающих линии. Чтобы прочесть курс на ленте, надо сначала по записи одного из перьев определить четверть компаса, в которой располагается курс, и только после этого по шкале соответствующей четверти прочесть на ленте курс корабля.
Авторулевой — прибор для автоматического удержания корабля на заданном курсе.
Автопрокладчик — прибор, автоматически вычерчивающий курс корабля на навигационной карте. Автопрокладчик работает от гирокомпаса и лага.
Лагом называют прибор, служащий для определения скорости корабля (в узлах) и пройденного им расстояния (в милях). По принципу работы лаги подразделяются на вертушечные, гидродинамические (гидравлические) и индукционные, измеряющие скорость корабля относительно воды, гидроакустические и геомагнитные, дающие скорость плавающего сооружения относительно Земли.
Рис. 30. Схема действия гидравлического лага: 1 — трубка полного давления; 2 — мембранный аппарат; 3 — трубка статического давления; 4 — мембрана; 5 — полость полного давления; 6 — полость статического давления; 7 — штокДо конца XIX века на всех кораблях применялся ручной лаг, от которого до сих пор сохраняется термин морской единицы скорости — «узел». Ручной лаг представлял собой деревянный сектор со свинцовой обивкой в нижней части для устойчивости на воде. К сектору крепился лаглинь — пеньковый тросик, разделенный узлами через 1/120 часть мили. Для определения скорости сектор выбрасывался с кормы за борт. Погрузившись в воду на 2/3 своей высоты, сектор становился неподвижным и начинал вытягивать с вьюшки, установленной на корме, лаглинь. Матрос отсчитывал, сколько узлов стравливалось с вьюшки за полминуты. Число миль в час соответствовало числу узлов, стравленных за это время. Так «узел» стал морской единицей скорости.
В конце XIX века появились вертушечные лаги. Само название говорит о том, что в устройстве подобных лагов главную роль играет вертушка. При известном шаге лопасти буксируемой вертушки можно установить, сколько она сделает оборотов на одну милю пройденного кораблем расстояния. Число оборотов фиксируется механическим или электромеханическим счетчиком. Поэтому вертушечные лаги подразделяются на механические и электромеханические. Последние могут по проводам передавать показания лага на указатель скорости, счетчик пройденного расстояния и автопрокладчик.
В настоящее время на кораблях широко применяется гидродинамический, или гидравлический лаг, действие которого основано на измерении динамического давления воды, возникающего в приемном устройстве лага на ходу корабля. Наиболее часто встречаются гидродинамические лаги с раздельными трубками статического и полного давления, представителем которых является лаг ЛГ-25. Он состоит из трех основных частей: гидравлической, механической и электрической.
Гидравлическая часть лага (рис. 30) состоит из трубки полного давления (статическое + динамическое), мембранного аппарата и трубки статического давления. Мембранный аппарат разделен мембраной на две полости — полного давления и статического давления. К мембране прикреплен шток, связанный с механизмом центрального прибора лага. Трубки полного и статического давления соединены с мембранным аппаратом так, чтобы мембрана воспринимала только динамическое давление. Действие статического давления в аппарате компенсируется тем, что оно в равной степени действует на мембрану и снизу и сверху.
На ходу корабля скоростной напор воды через приемное отверстие трубки полного давления давит на мембрану, которая начинает перемещаться вместе со штоком вверх. Перемещаясь, шток воздействует на механическую часть центрального прибора, которая состоит из узла измерения скорости и узла измерения пройденного расстояния. Посредством механической и электрической передачи данные о величине давления на мембрану поступают на ось стрелки указателя скорости и прибор, регистрирующий пройденное кораблем расстояние.
