относят к классу одногироскопных корректируемых гирокомпасов с косвенным (электромагнитным) управлением.
Функциональная схема гирокомпаса представлена на рис. 3.
Чувствительным элементом гирокомпаса «Яхта» является гироблок ГБ-23, построенный на динамически настраиваемом гироскопе. Приводной двигатель / гироскопа связан через упругий подвес с его ротором 2. Гироблок закреплен на платформе 3, обладающей двумя степенями свободы по отношению к судну. В гироблок встроены два датчика момента и два датчика угла. Датчики момента 4 и 5 обеспечивают приложение к ротору гироскопа моментов, которые управляют его движением (прецессией) относительно горизонтальной и вертикальной осей гироблока. Датчики угла 9 и 14 вырабатывают сигналы, пропорциональные углам отклонения главной оси ротора гироскопа от продольной оси гироблока вокруг поперечной и вертикальной осей.
Кроме гироблока на платформе 3 установлены два акселерометра: ‘северный» 6 и «восточный» 7, измерительные оси (оси чувствительности) которых ориентированы параллельно продольной и поперечной осям гироблока соответственно. «Северный» акселерометр вырабатывает сигнал, пропорциональный углу отклонения продольной оси гироблока от плоскости горизонта, а «восточный» — углу отклонения поперечной оси
(гироблока от плоскости горизонта (вокруг продольной оси).
Платформа 3 по оси, совпадающей с поперечной осью гироблока, подвешена на подшипниках в вертикальном кардановом кольце 8, которое по вертикальной оси подвешено на подшипниках в корпусе прибора 12. То есть платформа с гироблоком и акселерометрами помещена во внешний карданов подвес с двумя степенями свободы.
С горизонтальной осью платформы 3 связан двигатель горизонтной стабилизации 15. С вертикальной осью карданова кольца 8 связаны двигатель азимутальной стабилизации 10 и двухотсчетный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (СКВТ) 11, являющийся первичным датчиком курса судна.
Сигнал датчика угла 9 через усилитель 13 поступает на двигатель 15, а сигнал датчика угла 14 через усилитель 16 поступает на двигатель 10. Отрабатывая эти сигналы, двигатели обеспечивают постоянное удержание гироблока и, следовательно, платформы в положении, в котором его продольная ось совмещена с главной осью ротора
Статор СКВТ 11 вместе с корпусом прибора 12 выставляют относительно диаметральной плоскости судна так, чтобы при приходе гирокомпаса в меридиан сигналы, снимаемые с СКВТ, были пропорциональны синусу и косинусу курса судна. То есть СКВТ 11 является, как уже было отмечено, первичным датчиком курса гирокомпаса. Сигналы грубого и точного отсчета этого датчика поступают в вычислитель, где преобразуются в 14-разрядный последовательный код курса, отображаемый на дисплеях пульта оператора и цифровых репитерах. Кроме того, сигналы грубого отсчета используются для формирования сигналов коррекции, а также поступают в трансляционный прибор гирокомпаса. Там они преобразуются в аналоговые сигналы курса, обеспечивающие работу аналоговых приемником в репитерах и у внешних потребителей курсовой информации (см. ниже).
Придание гироскопу свойства избирательности по отношению к плоскости истинного меридиана и демпфирование колебаний гирокомпаса осуществляется, как в гирокомпасе «Вега», посредством управляющих сигналов «северного» акселерометра 6.
Сигнал «восточного» акселерометра 7 необходим для обеспечения аналитической стабилизации платформы относительно продольной оси, в связи с тем, что в ГК «Яхта» использован двухстепенной карданов подвес, не позволяющий реализовать маятниковую стабилизацию платформы 3 в плоскости вращения ротора гироскопа.
На основе двух упомянутых сигналов в вычислителе 18 (блок ВУЗ) вырабатываются сигналы, поступающие на датчики момента 4 и 5, которые и создают два управляющих момента. Эти моменты обеспечивают приход главной оси гироскопа в положение равновесия, угловые координаты которого имеют определенное значение по отношению к плоскости истинного меридиана и истинного горизонта.
Кроме этого, вычислитель 18 (блок ВУ1 и блок ВУ2), используя информацию о курсе и внешнюю информацию о скорости объекта и его широте, вырабатывает сигналы, которые также поступают на датчики момента 4 и 5. В результате этого на ротор гироскопа налагаются дополнительные (корректирующие) моменты, обеспечивающие нулевое значение координат положения равновесия главной оси гироскопа при стационарном движении объекта.
Кроме управляющих и корректирующих моментов, на датчики момента 4 и5 поступают сигналы от двух потенциометров ручной установки блока 20 и 21, которые, формируя компенсирующие моменты, на основе наблюдений позволяют устранить постоянные составляющие вредных моментов, действующих на гироскоп.
Инерционные силы, возникающие при маневрировании судна, а также в условиях качки, воздействуя на «северный» акселерометр, могут вызывать у гирокомпаса значительные девиации. Для их снижения предусмотрена электронная схема 22, включающая в себя электронный активный фильтр, который осуществляет задержку сигнала (придание определенной величины постоянной времени). Также эта схема ограничивает величину сигнала.
Кроме того, существует электронная схема 22, которая, при наличии возмущений определенной величины при маневрировании судна, отключает сигнал «северного» акселерометра, автоматически переводя гирокомпас в режим гироазимута. В этом режиме прибор не имеет динамических погрешностей. После окончания маневра прибор снова автоматически переключается в режим гирокомпаса.
Если обнаруживают наличие сигнала «северного» акселерометра в течение достаточно длительного времени (что свидетельствует об установившемся отклонении гирокомпаса от меридиана), то блок 77, который анализирует указанный сигнал, приводит в действие систему сигнализации о неисправности гирокомпаса.
Существует также ручной переключатель режимов «ГК-ГА» 19, который используют для технологических операций.
Кроме режимов «Гирокомпас» (ГК) и «Гироазимут» (ГА) предусмотрены вспомогательные режимы: «Горизонт» и «Автоматическое приведение» (АП), которые обеспечивают ускоренное горизонтирование гироблока и его приведение в меридиан.
При запуске гирокомпаса автоматически, по жесткому временному графику в соответствии с командными сигналами таймера, последовательно происходят следующие операции: горизонтирование гироблока; разгон ротора гиромотора; включение и согласование систем стабилизации; включение режима автоматического приведения в меридиан.
Режим АП аналогичен режиму ГК, но характеризуется увеличенной крутизной сигналов управления. Этот режим продолжает функционировать до прихода гироблока в меридиан, когда упомянутая выше схема контроля сигнала «северного» акселерометра автоматически переключает прибор в режим ГК и выдает сигнал о готовности гирокомпаса к навигационному использованию.
Схемы информационно-функциональных связей приборов комплекта. Гирокомпас модификации «Яхта» имеет минимальную комплектацию, в которую входят, не считая двух репитеров, приборы ГК-1, УК-1Д, ВАЦ-3/2 (см. рис. 2.).
Центральный прибор ГК-1 содержит гироблок, акселерометры, карданов подвес, по осям которого размещены двигатели систем стабилизации, и первичный датчик курса.
В пульте оператора УК-1Д размещены органы управления и средства индикации.
В аналогово-цифровом вычислителе ВАЦ-3/2 сосредоточены основные электронные устройства гирокомпаса.
Схема информационно-функциональных связей между приборами комплекта гирокомпаса простейшей модификации «Яхта» приведена на рис. 4., где введены следующие условные обозначения: К — курс; V— скорость; ? — широта места; (а1— а2) и (?1 — ?2) — сигналы датчиков угла; k y(а1— а2) , kу(?1 — ?2) — усиленные сигналы датчиков угла; jN = f(?),jE(sin?) – сигналы акселерометров; Мy, Mz, — сигналы управления (на датчики момента); sin K, cos К — сигналы датчика курса центрального прибора; K(2/10 код) — курс в двоично-десятичном коде.
С пульта УК–1Д оператор посылает в прибор ВАЦ-3/2 команды на включение и отключение гирокомпаса и вводит информацию о широте ?, а при отсутствии лага – и о скорости V.
Из аналогово-цифрового вычислителя ВАЦ-3/2 в пульт оператора УК–1Д поступает и находит отражение следующая информация:
— значение выработанного в центральном приборе ГК-1 курса и значения введенных в гирокомпас широты и скорости, преобразованных в цифровую форму;
-сигнал о переходе гирокомпаса из режима АП в режим ГК. В прибор ВАЦ-3/2 из ГК-1 поступают сигналы:
— датчиков угла гироблока;
— от акселерометров;
— от датчика курса точного и грубого отсчетов. В ВАЦ-3/2 поступают также сигналы скорости от лага. В приборе ВАЦ-3/2 формируются и посылаются в ГК-1 следующие сигналы:
— усиленные сигналы датчиков угла (на исполнительные двигатели систем стабилизации);
— сигналы управления (на датчики момента гироблока).
Питание от судовой сети постоянного тока напряжением 24 В поступает в прибор ВАЦ-3/2, который вырабатывает вторичные напряжения постоянного и переменного тока, необходимые для работы элементов схем приборов ВАЦ- 3/2, ГК-1, УК-1Д.