Курсовая работа технические средства судовождения вариант 11 заказать онлайн недорого

На нашем сайте вы можете заказать выполнение аналогичной курсовой работы по техническим средствам судовождения онлайн недорого и в короткие сроки. Гарантии. Сопровождение до сдачи. Доработка без доплат.
Содержание:

1.Оценка погрешности магнитного компаса. 2
1.1. Определение девиации магнитного компаса по счислению с гирокомпасом и вычисление новой таблицы девиации в рейсе. 2
1.2. Расчет угла застоя магнитного компаса 5
2. Гироскопические навигационные приборы 6
2.1. Расчет угловой скорости прецессии гироскопа 6
2.2. Условие следящего режима работы гирокомпаса. 7
2.3. Расчет скоростной погрешности гирокомпаса.
Расчет критической широты для указанной скорости судна. 9
2.4. Влияние маневрирования судна на гирокомпас. 14
2.5. Затухающие колебания гирокомпаса. 18
2.6. Расчет бокового смещения судна при плавании
прямым курсом и при циркуляции. 21
3. Навигационные лаги и эхолоты 22
3.1. Оценка погрешности индукционного лага ИЭЛ02 (ИЭЛ-2М) 22
3.2. Оценка погрешности эхолота 25
Список литературы 27


1.Оценка погрешности магнитного компаса.

Задание 1.1
Определение девиации магнитного компаса по счислению с гирокомпасом и вычисление новой таблицы девиации в рейсе.

Вахтенный помощник каждый час производит счисление магнитного компаса с гирокомпасом и делает соответствующие записи в судовом журнале. Если будет замечено, что табличные значения девиации магнитного компаса существенно отличаются от действительных, необходимо вычислить новую таблицу девиации. При очень большом несоответствии рекомендуется предварительно уничтожить полукруговую девиацию главного магнитного компаса способом Эри, направляя судно на магнитные курсы N, S, E, W используя гирокомпас и учитывая магнитное склонение для данного района плавания. После этого произвести определение остаточной девиации на восьми компасных курсах: N, NE, E, SE, S, SW, W, NW. На каждом курсе синхронно счисляют магнитный и гироскопический компасы и записывают отсчеты курсов Кгк и Кмк. Затем производится расчет остаточной девиации.

Таблица 1
Кмк Кгк Кгк-Кмк ∆ГК-d δ=( Кгк-Кмк)+( ∆ГК-d)
N 5,9 5,9 -6,6 -0,7
NE 52,1 7,1 -2,2 4,9
E 97,1 7,1 0 7,1
SE 142,2 7,2 0 7,2
S 187,5 7,5 0 7,5
SW 231,5 6,5 0 6,5
W 247,7 -22,3 0 -22,3
NW 319,4 4,4 0 4,4

Таблица 2
КК 1 КК 2 3 4 К 5 К 6 7 8 9 10
δ δ (1+2)/2 (1-2)/2 K*4 K*4 (6+8)/2 (7-8)/2
N -0,7 S 7,5 3,40 -4,10 0,00 0,00 1,00 -4,10 3,40 -7,60 -2,10 5,50 =E
NE 4,9 SW 6,5 5,70 -0,80 0,71 -0,57 0,71 -0,57 5,70 5,80 5,75 -0,05 =D
E 7,1 W -22,3 -7,60 14,70 1,00 14,70 0,00 0,00 E 3,65
SE 7,2 NW 4,4 5,80 1,40 0,71 0,99 -0,71 -0,99 E/2 1,83 =A
E 15,13 E -5,66
B= E/2 7,56 E/2 -2,83 C=
Таблица 3
D= Е= A= B= C= КК КК
-0,05 5,50 1,83 7,56 -2,83 δ δ
1 2 3 4 5 6 7

мн D*мн Мн Е*мн 1+2 3+A мн B*мн мн С*мн 5+6 4+7 4-7
0,000 0,000 1,000 5,500 5,500 7,325 0,000 0,000 1,000 -2,831 -2,831 0 4,5 180 10,2
0,500 -0,025 0,870 4,785 4,760 6,585 0,259 1,959 0,966 -2,735 -0,776 15 5,8 195 7,4
0,870 -0,044 0,500 2,750 2,707 4,532 0,500 3,782 0,870 -2,463 1,319 30 5,9 210 3,2
1,000 -0,050 0,000 0,000 -0,050 1,775 0,707 5,347 0,707 -2,002 3,346 45 5,1 225 -1,6
0,870 -0,044 -0,500 -2,750 -2,794 -0,969 0,870 6,580 0,500 -1,416 5,164 60 4,2 240 -6,1
-0,500 0,025 -0,870 -4,785 -4,760 -2,935 0,966 7,306 0,259 -0,733 6,573 75 3,6 255 -9,5
0,000 0,000 -1,000 -5,500 -5,500 -3,675 1,000 7,563 0,000 0,000 7,563 90 3,9 270 -11,2
-0,500 0,025 -0,870 -4,785 -4,760 -2,935 0,966 7,306 -0,259 0,733 8,039 105 5,1 285 -11,0
-0,870 0,044 -0,500 -2,750 -2,707 -0,882 0,870 6,580 -0,500 1,416 7,995 120 7,1 300 -8,9
-1,000 0,050 0,000 0,000 0,050 1,875 0,707 5,347 -0,707 2,002 7,349 135 9,2 315 -5,5
-0,870 0,044 0,500 2,750 2,794 4,619 0,500 3,782 -0,870 2,463 6,244 150 10,9 330 -1,6
-0,500 0,025 0,870 4,785 4,810 6,635 0,259 1,959 -0,966 2,735 4,694 165 11,3 345 1,9

Таблица 4
Таблица девиации
Корабль _______________________
С.У._________________
Компас__________________

КК КК
δ δ

4+7 4-7
0 4,5 180 10,2
15 5,8 195 7,4
30 5,9 210 3,2
45 5,1 225 -1,6
60 4,2 240 -6,1
75 3,6 255 -9,5
90 3,9 270 -11,2
105 5,1 285 -11,0
120 7,1 300 -8,9
135 9,2 315 -5,5
150 10,9 330 -1,6
165 11,3 345 1,9

Коэффициенты
А=1.834
В=7.56 С=-2.83 D=-0.05 E=5.50

Замечания: _________________________________________

«____» _________2012
Девиатор ________________

Задание 1.2.
Расчет угла застоя магнитного компаса

Угол застоя, являющийся статической погрешностью, характеризует чувствительность магнитного компаса. Для расчета угла δсм в радианах служит формула:
δ_см=Q/(M*H)
Где Q – момент сил трения в опоре картушки, мкН*м;
М – магнитный момент картушки компаса, А*м2 (М=2);
Н – горизонтальная составляющая индукции магнитного поля Земли, мкТл.

δ_см=Q/(M*H)=0,11/(2*15)=0.0367рад=2.1°

2. Гироскопические навигационные приборы

Задание 2.1.
Расчет угловой скорости прецессии гироскопа

Момент инерции такого обода определяется по формуле:
I=M/2 (R_1^2+R_2^2 ),
Где М – масса обода,
R1, R2 – внутренний и внешний радиусы соответственно.
I=1.6/2 (〖0.014〗^2+〖0.05〗^2 )=0.02157
Собственная угловая скорость вращения ротора гироскопа Ώ задается в количестве оборотов n в минуту. Для нахождения Ώ воспользуемся формулой:
Ώ= (π∙n)/30=(3.14∙22000)/30=2302.7 1/сек

Угловая скорость гироскопа:
ω=L_y/(I∙Ώ)=0.01/(0.02157∙2302.7)=0.0001575


Задание 2.2.
Записать условие следящего режима работы гирокомпаса. Объяснить понятие «дежурный» угол β. Рассчитать направляющий момент при α=1°ͦ в широтах плавания φ=0°ͦ φ=80°ͦ

Известно, что положение в пространстве главной оси чувствительного элемента гирокомпаса (оси ХХ) с непосредственным управлением описывается системой двух дифференциальных уравнений:
{█(Ha ̇+Bβ=Hω sin⁡φ@H(β-Hωα cos⁡φ ) ̇=0)}
Где H – кинетический момент ЧЭ гирокомпаса;
В – модуль маятникового момента ЧЭ, В=m*q*a;
m – масса ЧЭ;
q – ускорение свободного падения;
a – метацентрическая высота;
α, β – углы между осью ХХ и плоскостью истинного мередиана и горизонта соответсвенно;
ω – угловая скорость Земли;
φ – широта.

Динамическое равновесие главной оси гирокомпаса определяется условием: αr=const и βr=const.
α_r=0
β_r=H/B ω sin⁡φ
Т.е. ось ХХ находится в плоскости истинного меридиана и приподнята над горизонтом на угол βr, называемый дежурным углом. Наличие дежурного угла βr обеспечивает появление прецессионного момента Lу, причем:
L_y=Bβ_r
Тогда возникает прецессия под действием момента Lу вокруг вертикальной оси ZZ. Угловая скорость прецессии:
ω_p=L_y/H=ω sin⁡φ=ω_2
Где ω2 – угловая скорость вращения плоскости истинного меридиана.
Таким образом, в положении динамического равновесия у гирокомпаса автоматически образуется такой угол подъема главной оси ХХ, что скорость прецессии ЧЭ в точности равна скорости вращения истинного меридиана, т.е.:
ω_p=ω_2
Такой режим работы гирокомпаса называется следящим режимом. При отклонении главной оси гирокомпаса от плоскости меридиана на угол α возникает направляющий момент:
L_H=Hω cos⁡〖φ sin⁡α 〗

Угловая скорость вращения ротора гироскопа:
Ώ= (π∙n)/30=(3.14∙26000)/30=2721.3 1/сек

Кинетический момент гироскопа:
H=IΏ=0.006∙2721.3=16.328
Дежурный угол в широте 40°:
β_r=H/B ω sin⁡φ=16.328/0.72 sin40=14.58°

Направляющий момент на широте 0°:
L_H=Hω cos⁡〖φ sin⁡〖α=16.328∙7.29∙〖10〗^(-5) 〗 〗cos0°sin1°=2.077∙10-5 Hм

Задание 2.3.
Рассчитать скоростную погрешность гирокомпаса. Рассчитать критическую широту для указанной скорости судна.

Положение равновесия в азимуте главной оси чувствительного элемента гирокомпаса, установленного на подвижном основании, является плоскость истинного меридиана. Причиной этого является суточное вращение Земли. Фактически гирокомпас «чувствует» меридиан лишь потому, что вокруг полуденной линии NS происходит вращение в пространстве плоскости истинного горизонта.
При движении судна по сферической поверхности Земли плоскость горизонта получает дополнительное вращение вокруг осей NS и EW. Составляющие угловых скоростей плоскости истинного горизонта при вращении его в пространстве выражаются формулами:

Наличие составляющей ωE приводит к тому, что плоскость истинного горизонта наблюдателя, находящегося на движущемся судне вращается в пространстве вокруг линии NS. В этом направлении (по равнодействующей угловых скоростей ωE и ωN) устанавливается главная ось гирокомпаса в положении равновесия. Угол, на который ось гирокомпаса отклоняется от плоскости меридиана вследствие движения судна с постоянной скоростью и неизменным курсом, называется скоростной девиацией гирокомпаса.

Рис.1 К определению девиации ГК

Учитывая, что Rω=900 узл и для малых углов tgδ~δ, имеем

Формулы скоростной девиации в функции гирокомпасного курса ГКК

Как следует из формул скоростная девиация ГК достигает максимального значения при движении судна вдоль меридиана и равна нулю при движении судна вдоль параллели; на северных курсах девиация отрицательна, на южных положительна.
δ_V=-(V_c cos⁡KK)/(900 cos⁡φ )=-(20∙cos⁡〖90°〗)/(900∙cos⁡〖30°〗 )=0
В гирокомпасах с непосредственным управлением типа «Курс» для исключения скоростной погрешности из показаний гирокомпаса используется корректор скоростной девиации. При использовании корректора скоростной девиации возможны три варианта ввода скоростной поправки:
а) ручной ввод скоростной поправки. Данный вариант ввода скоростной поправки реализован в гирокомпасах типа «Курс»;
б) дистанционно-дискретный ввод скоростной поправки. Данный вариант ввода скоростной поправки реализован в гирокомпасах «Курс 4(М)» и «Амур-3»;
в) автоматический ввод скоростной поправки. Данный вариант ввода скоростной поправки реализован в гирокомпасах «Курс 5», сопряженных с лагом и автопрокладчиком (автосчислителем).
Независимо от реализованного варианта ввода скоростной поправки в гирокомпасах с непосредственным управлением коррекции подвергается только значение отсчета курса. К чувствительному элементу гирокомпаса никаких корректирующих моментов не прикладывается и его главная ось при движении судна постоянно отклонена от направления истинного меридиана на величину скоростной погрешности.
В гирокомпасах с косвенным управлением величина скоростной погрешности вычисляется счетной схемой прибора, и к чувствительному элементу прикладываются корректирующие моменты, пропорциональные рассчитанной скоростной погрешности.
Под действием этих корректирующих моментов чувствительный элемент приобретает дополнительную угловую скорость прецессии, и его главная ось постоянно удерживается в плоскости истинного меридиана.

Период незатухающих колебаний гирокомпаса на подвижном основании отличается от периода собственных незатухающих колебаний последнего. И объясняется это различие влиянием на поведение чувствительного элемента не только горизонтальной составляющей суточного вращения Земли, но и параметров движения судна. Расчет периода незатухающих колебаний гирокомпаса на подвижном основании производится по формуле:

Из анализа формулы видно, что при выполнении равенства

период незатухающих колебаний гирокомпаса стремится к бесконечности. Это значит, что если главная ось чувствительного элемента будет выведена из положения равновесия внешней силой, то она в это положение уже не возвратится. Запишем последнее выражение в следующем виде:

Левая часть данного равенства характеризует линейную скорость точки на поверхности Земли в данной широте. Данная скорость направлена с Запада на Восток. При движении судна курсом 270° (с Востока на Запад) с аналогичной скоростью гирокомпас прекратит работу. Из формулы видно, что каждой восточной составляющей скорости судна будет соответствовать своя критическая широта φкр (широта на которой гирокомпас прекращает функционировать):

φ_кр=arccos⁡(-(20 sin⁡90)/900)=91.3°


Задание 2.4.
Влияние маневрирования судна на гирокомпас.

В результате маневра судна у гирокомпаса появляются, так называемые, инерционные девиации.
Под маневром понимается либо изменение курса, либо изменение скорости, либо того и другого одновременно.
Инерционные девиации принято подразделять на:
1.Инерционную девиацию первого рода δI;
2.Инерционную девиацию второго рода δII;
3.Суммарную инерционную девиацию δj.
Инерционная девиация первого рода возникает только у гирокомпасов с непосредственным управлением. Она достигает своего максимального значения на момент окончания маневра. Количественно максимальное значение инерционной девиации первого рода рассчитывается по формуле:

Или

Где V1, V2 – скорость судна в узлах до маневра и после маневра;
КК1, КК2 – компасный курс судна до маневра и после маневра;
φ – широта, в которой осуществляется маневр;
φ* — расчетная широта гирокомпаса.
Очевидно, что инерционная девиация первого рода отсутствует при условии φ=φ* , т.е. маневр осуществляется в расчетной широте.
Ошибка в показаняих гирокомпаса, возникающая из-за наличия устройства для погашения колебаний, называется девиацией второго рода.
Возникающие при маневре судна силы инерции воздействуют не только на пониженный центр тяжести гиросферы, но и на масло жидкостного успокоителя. Под действием этих сил уровень масла в сосудах будет меняться, что приведет к возникновению момента силы Ly. Под действием момента Ly гиросфера начинает прецессировать и ее главная ось выйдет из плоскости компасного меридиана, т.е. возникнет девиация гирокомпаса. В чистом виде инерционную девиацию второго рода можно наблюдать только в расчетной широте.
В общем случае у гирокомпаса при маневре судна присутствует как инерционная девиация первого рода, так и второго рода. Алгебраическая сумма δI и δII называется суммарной девиацией:
δj=δI+δII

1.Рассчитать значение инерционной девиации первого рода на момент окончания маневра при исходных данных.
δ_(I max)=-(V_2∙cos〖KK〗_2-V_1∙cos〖KK〗_1)/(900∙cosφ) (cosφ/(cosφ*)-1)=-0.0008827

δ_(I max)=-(25∙cos100°-8∙cos200°)/(900∙cos50°) ((cos50°)/(cos40°)-1)=-0.0008827
2.Воспользовавшись графиками суммарной инерционной девиации рассчитать значение δj для указанного момента времени после начала маневра t.

∆V_N=V_2 cos〖KK〗_2-V_1 cos〖KK〗_1=
=5cos0°-5cos100°=5.868

δтаб=-0.5°

δтаб=-5°

Методом линейной интерполяции для промежуточной широты 70° находим значение δтаб=-2.75°
Рассчитываем фактическое значение баллистической девиации δj по
формуле:
δ_j=(∆V_N)/(-25) δ_таб=5.868/(-25) (-2.75°)=0.645°
3.Найти те моменты времени после маневра, когда δj достигает своего максимального значения и определить его.

T=18 мин

Т=10 мин


Задание 2.5.
Затухающие колебания гирокомпаса

1.Снять экспериментально кривую затухающих колебаний гирокомпаса «Амур-М» и «Курс-4». Начертить кривую на миллиметровой бумаге.
2.Определить период затухания f по поостренной кривой.
3.Найденные значения T и f для данной широты сравнить с построенными данными с учетом допусков.
4.Сделать вывод о пригодности гиросферы к эксплуатации.

Практическое определение периодов затухающих и незатухающих колебаний чувствительного элемента гирокомпаса выполняется на поверочном стенде или при стоянке судна у стенки. Измерения производятся последовательно. С этой целью необходимо:
а) определение периода незатухающих колебаний
− привести гирокомпас в меридиан (4,5 – 6 часов);
− выставить перо курсографа на середину ленты (точка 1);
− перевести гирокомпас в режим «без затухания»;
− включив схему ускоренного приведения чувствительного элемента в меридиан, добиться отклонения чувствительного элемента от положения равновесия на 30° (точка 2) и отключить схему ускоренного приведения;
− в момент пересечения пером средней линии (точка 3) запустить секундомер2;
− по завершению полного периода незатухающих колебаний (точка 4) остановить секундомер. Полученное время – период незатухающих колебаний Т0.

а) определение периода затухающих колебаний и фактора затухания
− в точке 4 перевести гирокомпас в режим «с затуханием» и запустить секундомер;
− по завершению полного периода затухающих колебаний (точка 5) остановить секундомер. Полученное время – период затухающих колебаний Тd;
− снять с графика максимальные отклонения пера курсографа от центральной линии (α1, α2 и α3) и рассчитать по формуле значение фактора затухания.

Сравнить полученные результаты с табличными и сделать вывод о
работоспособности чувствительного элемента.


Задание 2.6.
Рассчитать боковое смещение судна при плавании прямым курсом и при циркуляции.

При плавании прямым курсом, когда управление осуществляется по гиротахометру, величина бокового смещения рассчитывается по формуле:
d=ω_(z min) Vt^2=0.0000698∙10.3∙900=0.65 м
Где ωz min – чувствительность гиротахометра, рад*с-1;
t – время плавания прямым курсом, с;
V – скорость судна, м*с.
В случае плавания по криволинейной траектории с помощью гиротахометра формула расчета бокового смещения имеет вид:
d=(ω_(z min) 〖(∆K∙R)〗^2)/V=(0.00001745〖(2.269∙2778)〗^2)/10.3=67.3 м
Где ∆К – изменение курса за время поворота, рад;
R – радиус циркуляции, м.

Считается, что гиротахометр отвечает навигационным требованиям,е сли боковое смещение не превышает 100 м за 10 минут плавания. В нашем варианте макимальное смещение за 15 минут плавания составило 67.3 м, то есть гиротахометр пригоден к эксплуатации.


Навигационные эхолоты и лаги
Задание 3.1.
Оценка погрешности индукционного лага ИЭЛ02 (ИЭЛ-2М)

В настоящее время на судах морского флота распространенным лагом является лаг ИЭЛ-2М. Как и любой лаг, индукционный лаг ИЭЛ-2М измеряет скорость с некоторой погрешностью, которую желательно компенсировать поправкой.
В общем случае поправка лага является функцией скорости
∆V=f(V)
Эту функцию обычно представляют суммой трех составляющих:
a – постоянная составляющая;
bV – линейная составляющая;
с(V) – нелинейная составляющая.
Постоянная составляющая поправки в индукционных лагах определяется и вводится при выполнении регулировки «Установка рабочего нуля». Определение линейной и нелинейной составляющих погрешности осуществляется по данным, полученным на мерной линии. Ввод линейной составляющей поправки осуществляется при выполнении масштабирования, а нелинейной – компенсируется корректором.
Рассчитывается отсчет скорости М2, который должен показывать лаг при эталоном напряжении, с учетом введенной линейной поправки лага. Величина М2 определяется по формуле:
М_2=М_1 V_ИП/V_ЛП =44.3∙17.0/16.5=45.6
Определение установочных данных для корректора, с помощью которого вводится поправка нелинейной составляющей.

Вариант 11
М2 45.6
Поправка лага ∆V1=0.75 ∆V2=0.85 ∆V3=0
Зона:
1 участок 2 участок 3 участок 4 участок
Узлы (истинная скорость на начало участка) 2 10 20 24
Знак + + —
Коэффициент (1; 4) (1) (1; 2; 4)


Задание 3.2.
Оценка погрешности эхолота

Погрешности измеренных эхолотом глубин можно подразделить на две группы: инструментальные и методические.
Инструментальные погрешности обусловлены неправильной регулировкой эхолота. В эхолотах с электромеханическим индикатором инструментальная погрешность в основном обусловлена отклонением скорости вращения электродвигателя от расчетной. Если действительная скорость вращения N отличается от расчетной N0, то измеренную эхолотом глубину необходимо исправить поправкой ∆hN по формуле:
∆h_N=h_изм (N_0/N-1)
Методические погрешности вытекают из принципа действия эхолота или обусловлены внешним фактором. К ним относятся:
-погрешность, обусловленная отклонением скорости распространения звука в воде от расчетного значения;
-погрешность, обусловленная наклоном дна;
-погрешность, обусловленная базой гидроаккустических антенн (для эхолотов с двумя антеннами).
Если действительная скорость звука в воде V отличается от расчетной величины V0, то измереннуб глубину hизм необходимо исправить поправкой, расчитанной по формуле:
∆h_э=h_изм (V/V_0 -1)
При измерении глубины до дна, имеющего некоторый наклон, возникает погрешность, определяемя выражением:
∆h_γ=h_изи (secγ-1)
Где hизм – глубина, измеренная эхолотом,м;
γ – угол наклона дна.
При работе эхолота с двумя антеннами, разнесенными на расстояние l, возникает погрешность, которая особенно ощутима при измерении малых глубин. Ошибку можно рассчитать по формуле:
∆h_l=h_изм (√(1-(l/(2h_изм ))^2 )-1)
Где l – база антенн, м.
Используя исходные данные соответвующего варианта, рассчитать поправки для эхолота НЭЛ-5 для четырех ситуаций:
1.Несоответвие скорости вращения электродвигателя расчетной. Расчетная скорость N0=3150 об/мин
∆h_N=h_изм (N_0/N-1)=600(3150/3290-1)=-25.53 м
2.Несоответвие скорости распространения звука в воде расчетной скорости V0=1500 мс
∆h_э=h_изм (V/V_0 -1)=550(1485/1500-1)=-5.5 м
3.Дно имеет наклон
∆h_γ=h_изм (secγ-1)=310(sec14°-1)=9.5 м
4.Эхолот работает на две антенны
∆h_l=h_изм (√(1-(l/(2h_изм ))^2 )-1)=7(√(1-(2/(2∙7))^2 )-1)=-0.07 м


Список литературы:

Блинов И.А., Денисов С.В., Перфильев В.К., Филипченко В.Г. Эксплуатация электронавигационных приборов на морских судах. — М.: Транспорт, 1976
Нечаев П.А., Григорьев В.В. Магнитно-компасное дело. Учебник для мореходных училищ.-4-е изд., -М.: Транспорт, 1983
Нечаев П.А., Кудревич Н.Б. Электронавигационные приборы. Учебник для мореходных училищ.- М.: Транспорт, 1974
Технические средства судовождения: Учебник для вузов / В.И. Дмитриев, В.Ф. Евменов, О.Г. Каратаев, В.Д. Ракитин; Под ред. О.Г. Каратаева.- М.: Транспорт, 1990.-320с.





Похожие статьи





Добавить комментарий