AKADEMIA MORSKA
W SZCZECINIE
Instytut Inżynierii Ruchu
Morskiego
Zakład Urządzeń Nawigacyjnych
Ćwiczenie nr 2
Budowa i obsługa techniczna
żyrokompasów
Szczecin 2005
www.am.szczecin.pl  w dziale  dla studentów zawsze najnowsza wersja tego opracowania
Autorzy:
Mgr inż. Maciej Gucma
Mgr inż. Jakub Montewka
Mgr inż. Antoni Zieziula
43
CWICZENIE nr 2
BUDOWA I OBSA
UGA
ŻYROKOMPASÓW
1.Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową żyrokompasu
głównego oraz jego wyposażenia. Szczególną uwagę należy zwrócić
na współpracę poszczególnych części i zespołów żyrokompasu , która ma
decydujący wpływ na dokładność wyznaczania kursu.
44
2. Opis stanowiska badawczego
Ćwiczenie realizowane jest na dwóch stanowiskach komputerowych .
Program komputerowy  symulacja podstawowych układów
żyrokompasów wyjaśnia budowę żyrokompasów oraz prezentuje
współpracę poszczególnych jego zespołów . Program symulacyjny
umożliwia również symulowanie stanów awaryjnych żyrokompasów.
3. Przebieg ćwiczenia i wymagania dotyczące
sprawozdania
Przed rozpoczęciem zajęć studenci powinni znać podstawy
teoretyczne ćwiczenia w zakresie przedstawionym w punkcie 4
niniejszej instrukcji, ponadto w sprawozdaniu należy podać:
- cel ćwiczenia,
- narysować schemat konstrukcji żyrokompasu,
- narysować schemat elektryczny układu naśladującego
STANOWISKO 2A
1. Zapoznać z budową kompasu głównego oraz z oryginalnymi
zespołami i częściami żyrokompasu zgromadzonych w sali.
2. W sprawozdaniu podaj schemat konstrukcyjny żyrokompasu i jego
opis.
45
b. Opisz budowę kuli żyroskopowej.
c. Podaj sposób doprowadzenia prądu do kuli żyroskopowej.
d. W jaki sposób kula żyroskopowa utrzymywana jest w położeniu
centralnym względem kuli naśladującej.
STANOWISKO 2B
2. Uruchomić program komputerowy  Symulacja układów
żyrokompasu
Zapoznać się z pracą układu naśladującego.
a) Narysuj schemat układu naśladującego żyrokompasu .
b) Podaj opis działania układu naśladującego .
c) Opisz przypadki w których powinien być uruchomiony alarm
żyrokompasu.
46
 4. Podstawy konstrukcji i obsługi żyrokompasów
W chwili obecnej na rynku dostępnych jest co najmniej kilkanaście
modeli żyrokompasów, a liczba będących w eksploatacji z pewnością
dochodzi do kilkudziesięciu. Produkcją żyrokompasów zajmuje zaledwie
kilka firm, liczba ich ma tendencję malejącą , wynikającą najczęściej z
Å‚Ä…czenia siÄ™ mniejszych firm w koncerny.
Pod względem technologicznym obecnie produkcja żyrokompasów
nie stanowi bariery nawet dla wielu firm polskich. PrzeszkodÄ… w
podjęciu takiej produkcji, jest konieczność zakupu wielu opracowań
patentowych, innym problemem jest opłacalność produkcji. Jest to
bariera nie do pokonania dla firm rozpoczynających produkcję. Żeby
firma mogła utrzymać się na rynku, musi utrzymywać co najmniej
kilkadziesiąt punktów serwisowych rozsianych po całym świecie.
Dlatego też firmy które próbowały podjąć produkcję żyrokompasów
ponoszą porażkę np.: firmy Robertson z Norwegii i Brown z Wielkiej
Brytanii.
Analizując rozwiązania żyrokompasów produkowanych przez
wiele firm dochodzi się do wniosku, że ich konstrukcje stają się w
zasadniczych punktach zbieżne-podobne. Uwaga ta dotyczy również
kompasów jednożyroskopowych, którym nawet przypisuje się odmienną
zasadę działania, w ostateczności w budowie w chwili obecnej mało
47
różnią się od kompasów dwużyroskopowych . Przykładem może być to że
w obu tych żyrokompasach występuje kula żyroskopowa.
4.1 Wyposażenie żyrokompasu
Żyrokompasem nazywamy zespół urządzeń które pozwalają na
wyznaczenie kursu jakim płynie statek. Kurs ten transmitowany jest do
analogowych lub cyfrowych powtarzaczy (repetytorów), autopilota,
odbiorników satelitarnych , radarów i rejestratora kursu- kursografu .
Na rysunku 1 przedstawiono podstawowe przyrządy wyposażenia
żyrokompasu STANDARD 14 firmy ANSCHUTZ to:
" Kompas żyroskopowy (zwany też żyrokompasem głównym) z
synchronicznym transmiterem do podłączenia autopilota
" Zasilacz żyrokompasu- wytwarza napięcia do zasilania
żyrokompasu i dodatkowych urządzeń
" Przetwornik kursu  urządzenie umożliwiające podłączanie do
żyrokompasu różnych odbiorników: analogowych, cyfrowych, z
silnikami krokowymi.
W skład dodatkowego wyposażenia wchodzą:
" Dodatkowe przyrządy umożliwiające podłączanie większej liczby
odbiorników.
" Repetytor sterowy.
48
" Repetytor namiarowy
" Repetytor cyfrowy
" Generator podstawy czasu
" Kursograf
" Autopilot
" Ploter do kreślenia linii kursowej na mapach nawigacyjnych
" Namiernik
rys 1. Żyrokompas Standard 14 wraz z wyposażeniem
1. Kompas żyroskopowy
2. Zasilacz
3. Przetwornik kursu
4. Repetytor sterowy
5. Autopilot
6. Repetytor cyfrowy
7. Sygnalizator alarmu
8. Generator podstawy czasu
49
8. Repetytor namiarowy
9. Ploter
4. 2. Budowa żyrokompasu schemat konstrukcji
żyrokompasu
Żyrokompas jest więc urządzeniem które składna się z wielu
przyrządów . Najważniejszym urządzeniem jest żyrokompas główny, w
którym znajduje się między innymi żyroskopowy zespół, ustawiający się
swoją osią wzdłuż południka. W wyniku przeglądu budowy wielu
żyrokompasów dochodzimy do wniosku że konstrukcja ich się musi
rozwiązać zasadniczo trzy problemy :
- Zawieszenie elementu czułego w takim środowisku które
nie obciąża jego żadnymi siłami zakłócającymi.
- Doprowadzenie prądu do niego bez obciążeń mechanicznych.
- Przekazywania informacji o kursie do wielu odbiorników-
repetytorów.
Należy podkreślić że pierwsi konstruktorzy sprzed 100 laty
zastosowali niektóre rozwiązania które w zasadniczej idei przetrwały do
dzisiaj , dlatego że są prawie absolutnie doskonale i nie da się ich
zastąpić lepszymi .
Żyrokompasy są dość złożonymi urządzeniami, dlatego też
celowe jest przedstawienie schematu konstrukcji żyrokompasu .
50
Znajomość jego jest niezbędna do poznawania budowy i zasad
eksploatacji wszystkich .żyrokompasów.
1- kula żyroskopowa 2- kula naśladująca
3- zbiornik 4- obudowa
5- podstawa żyrokompasu 6- silnik azymutalny
7- zawieszenie kardanowe
rys 2 . Schemat konstrukcji żyrokompasu głównego.
Przedstawiony schemat na rys 2 jest bardzo Å‚atwy do
zapamiętania jak i do narysowania . Na jego podstawie omówiona
będzie najpierw budowa, a następnie współdziałanie poszczególnych
części i zespołów żyrokompasu.
Na rysunku tym przedstawiono przekrój płaszczyzną pionową
żyrokompas główny, kula żyroskopowa- element czuły umieszczona
jest w cieczy którą nazywa się płynem nośnym lub zamiennie cieczą
podtrzymującą. Popularnie płyn nośny nazywany jest też elektrolitem, ze
względu na jego skład chemiczny. Płyn nośny znajduje się w zbiorniku.
51
Żeby ograniczyć przesunięcia liniowe kuli żyroskopowej
umieszczono ją wewnątrz wydrążonej kuli, nazwanej kulą naśladującą.
Stanowi ona swojego rodzaju klatkę dla kuli żyroskopowej, jest ona
nieszczelna, tak że płyn nośny znajduje się w przestrzeni miedzy nimi.
Należy też podkreślić , że luz między powierzchniami obu kuli jest
niewielki i wynosi zaledwie kilka milimetrów.
Wszystkie elementy stykajÄ…ce siÄ™ z elektrolitem pokryte sÄ…
tworzywem sztucznym które nie przewodzi prądu elektrycznego i
odporne jest na działanie kwasu.
Aby zabezpieczyć płyn nośny przed wylaniem, zbiornik płynu od
góry przykryto pokrywą nazwaną stolikiem. Zakończenie kuli
naśladującej , zwane trzonem, ułożyskowane jest w stoliku, dzięki temu
silnik azymutalny poprzez przekładnię może obracać kulę naśladującą w
płaszczyz
nie horyzontalnej.
Zbiornik płynu nośnego do obudowy przymocowany jest za
pośrednictwem dwóch pierścieni kardanowych, dzięki którym , podczas
przechyłów statku pozostaje on w pionie, zapewniając kuli żyroskopowej
jak najlepsze warunki pracy.
Obudowa żyrokompasu zakończona jest podstawą którą silnie
przymocowuje się do pokładu statku.
Na zakończenie należy nadmienić że współcześnie produkowane
żyrokompasy wyposażone są w szczelną kulę naśladującą wewnątrz
której znajduje się kula żyroskopowa wraz z elektrolitem. W
żyrokompasach tych wyeliminowany został zbiornik płynu, dzięki temu
są one lżejsze. Takie rozwiązanie umożliwia też lepsze odprowadzanie
ciepła z elektrolitu, które wydziela się podczas pracy żyrokompasu.
Należy podkreślić że przedstawiony schemat konstrukcji umożliwia
także prezentację budowy współczesnych kompasów
52
jednożyroskopowych. W żyrokompasach tych występuje dodatkowy element
- zawieszenie kardanowe łączące kulę żyroskopową z kulą naśladującą .
Płynem nośnym może w takich rozwiązaniach może być olej o określonej
lepkości Przedstawione na rys. 2 i omówione przez nas urządzenie
nazywane jest popularnie kompasem głównym.
4.3. Centralne położenie kuli żyroskopowej względem
naśladującej
Kula żyroskopowa powinna zajmować centralne-współśrodkowe
położenie względem kuli naśladującej, dopuszczalne są pewne niewielkie
przesunięcia, a także chwilowe krótkotrwałe zetknięcia się obu kul, które
zachodzą podczas gwałtownych manewrów statku, lub podczas jego ruchu
falowania morza.
Utrzymanie kuli żyroskopowej w tym położeniu możliwe jest
dzięki zastosowaniu następujących dwóch rozwiązań:
- Równowadze siły wyporu i siły ciężkości kuli.
- Zastosowaniu dodatkowych zabezpieczeń.
Równowaga siły wyporu i ciężkości kuli zależy od gęstości
elektrolitu, która z kolei zależy od temperatury elektrolitu. Podczas pracy
żyrokompasu temperatura elektrolitu wzrasta ze względu na ciepło które
powstaje przy przepływie prądu, jak i ciepło które powstaje na wskutek
tarcia w łożyskach żyroskopów. Aby osiągnąć położenie obu kul chociaż
zbliżone do stanu równowagi, należy utrzymywać temperaturę płynu
53
nośnego w określonym zakresie, realizowane jest to poprzez chłodzenie
elektrolitu, za pomocÄ… nadmuchu powietrza przez wentylator.
Przedstawione rozwiązanie jest niedostateczne , gdyż temperatura
elektrolitu ulega pewnym wahaniom , dlatego też w żyrokompasach
stosowane sÄ… dodatkowe zabezpieczenia. Jednym z nich jest umieszczenie
wewnątrz kuli żyroskopowej cewki wydmuchu magnetycznego, która
wytwarza poduszkę magnetyczną , która nie dopuszcza do zetknięcia się
obu kul. Innym rozwiÄ…zaniem jest wprowadzenie trzpienia centrujÄ…cego
unieruchamiającego środek kuli żyroskopowej przed przemieszczeniami
liniowymi. Na rys. 3 przedstawiono budowę kompasu głównego
żyrokompasu STANDARD 14 firmy Anschutz
Żyrokompas ten posiada podstawę sztywno połączoną do kadłuba
statku. Obudowa i osłona żyrokompasu są wykonane są z tworzywa
sztucznego. Zbiornik płynu ( wewnętrzna obudowa) w którym znajduje się
kula naśladująca zawierająca kulę żyroskopową jest połączona z przekładnią
układu naśladującego za pomocą elastycznego zawieszenia wahadłowgo.
Przy podstawie kompasu znajduje siÄ™ wentylator. Wyskalowana tarcza
kursowa przymocowana do kuli naśladującej . Ogrzewanie i system
wentylacji pozwala utrzymywać stałą temperaturę. Górna część kuli
naśladującej jest przykryta osłoną z przez
roczystą wstawką umożliwiającą
odczyt kursu .
54
rys. 3 Przekrój poprzeczny kompasu żyroskopowego
W górnej części obudowy wewnętrznej wykonano otwór jest
uszczelniony za pomocą wkładki. Wkładka mieści przez
roczystÄ…
wyskalowaną rurkę umożliwiająca kontrolę poziomu elektrolitu . Do
zbiornika w jego dolnej części przymocowana jest pompa ciśnieniowa
sprężająca elektrolit , który doprowadzony jest do wielu dysz
rozmieszczonych symetrycznie w wielu punktach kuli naśladującej.
Strumienie elektrolitu wytryskujące z dysz podtrzymują kulę żyrosko-
pową w położeniu centralnym przy zmianach temperatury elektrolitu,
bÄ…dz
przy gwałtownych ruchach kuli żyroskopowej .
55
4. 4. Budowa kuli żyroskopowej
Kula żyroskopowa jest wytłoczona z blachy ( rys. 3) mosiężnej i jest
hermetycznie zamknięta , często wypełniona jest gazem obojętnym .
Wewnątrz kuli żyroskopowej znajduje się zespół dwóch żyroskopów
wyznaczających północ. Na powierzchni kuli znajdują się trzy elektrody
umożliwiające doprowadzenie prądu do, dwie elektrody biegunowe i
jedna równikowa . Półkolisty przewodząca elektroda biegunowa umożliwia
przekazywanie informacji o kursie przez układ naśladujący.
rys.3 Przekrój poprzeczny kuli żyroskopowej.
Płyn żyrokompasowy jest mieszaniną przewodzącą prąd złożona z
destylowanej wody, gliceryny i innych dodatków. Właściwą temperaturą
elektrolitu jest 52 stopni C . Zapewnione jest ona przez system ogrzewania i
chłodzenia płynu .
56
Kula żyroskopowa pływająca swobodnie w płynie kompasowym w
środku wewnętrznej obudowy stanowi cały system żyroskopowy, czyli system
wyznaczający rzeczywistą północ. Żyroskopy zainstalowane w hermetycznej
kuli wirują wykorzystując dostarczony im prąd . Dzięki ruchowi obrotowemu
Ziemi i jej grawitacji powstaje kierunkowa siła która sprawia, że kula
żyroskopowa ustawia się w kierunku linii łączącej bieguny ziemskie.
Połączenie dwóch żyroskopów zmniejsza błędy powstające przez wzdłużne i
poprzeczne ruchy statku podczas kołysania statku. Obudowa wewnętrzna
jest zawieszona na złączu wahadłowym i swobodnie obraca się wokoło
pionowej osi. Jeśli statek zmienia kurs, elektryczny system śledzący sprawia
że wewnętrzna obudowa odtwarza położenie kuli żyroskopowej w
azymucie.
4.5 Doprowadzenie prądu do kuli żyroskopowej
Kula żyroskopowa w której znajdują się dwa lub jeden żyroskop są
zasilane prądem elektrycznym jednofazowym lub trójfazowym. W
związku z koniecznością zapewnienia wysokich obrotów żyroskopom np.:
20000 0br/min kula żyroskopowa zasilana jest prądem o podwyższonej
częstotliwości w tym przykładzie 333 Hz.
Prąd do zasilania kuli żyroskopowej wytwarza specjalna
przetwornica maszynowa, a we współczesnych żyrokompasach
elektroniczna.
Doprowadzenie prądu do kuli żyroskopowej powinno być takie aby
ono nie powodowało żadnych obciążeń mechanicznych kuli .
57
Najczęściej prąd do kuli żyroskopowej doprowadzany jest za pomocą
trzech par elektrod rozmieszczonych na kuli żyroskopowej i naśladującej
.
Do doprowadzenia prądu niezbędny jest przepływ ładunku
elektrycznego przez płyn nośny, dlatego przy tych rozwiązaniach płynem
tym jest elektrolit.
W większości przypadków elektrolit zawiera następujące składniki:
- woda destylowana,
- gliceryna,
- kwas lub zasada,
- płyn obniżający temperaturę zamarzania elektrolitu,
- dodatkowe specjalne składniki.
Gliceryna jest cieczą która dobrze rozpuszcza się w wodzie,
3
posiada dość duży ciężar właściwy 1,26G/cm , większy jej udział w
elektrolicie podnosi ciężar właściwy elektrolitu i służy do  wyważania
kul o większym ciężarze właściwym. Tak więc gdy kula opada, należy
dodać gliceryny do elektrolitu, gdy kula wypływa do góry, należy dodać
wody, w celu obniżenia ciężaru właściwego.
Dodanie kwasu lub zasady do wody powoduje rozpad tych
związków (dysocjację) na cząstki dodatnie i ujemne, kationy i aniony.
Elektrolity zawierają niewielkie ilości tych związków chemicznych.
Kontakt elektrolitu ze skórą ludzką nie jest zbyt groz
ny.
W związku z tym że żyrokompasy mogą pracować przy ujemnych
temperaturach zewnętrznych, może dojść do jego uszkodzenia w przypadku
wyłączenia z eksploatacji. Aby zabezpieczyć się przed takimi
58
przypadkami, w niektórych żyrokompasach dodaje się składniki obniżające
temperaturÄ™ zamarzania np.: alkohol,
Dodatkowymi składnikami specjalnie dodawanymi do elektrolitu
mogą być związki chemiczne które np.: niszczą pojawiające się
drobnoustroje w organicznych składnikach elektrolitu, bądz
zwiÄ…zki
nadające określoną barwę elektrolitowi, lub poprawiające jego klarowność.
Każda z faz prądu doprowadzana jest za pomocą dwóch elektrod
( pary) rozmieszczonych na kuli żyroskopowej i naśladującej . Do
doprowadzenia prądu trójfazowego wykorzystano dwie pary elektrod
rozmieszczonych na biegunach kul oraz parę elektrod równikowych.
Przepływ prądu pomiędzy elektrodami odbywa się poprzez elektrolit, za
pośrednictwem cząstek posiadających ładunek elektryczny: anionów i
kationów. W związku z zasilaniem kuli żyroskopowej zmiennym prądem
elektrycznym cząstki te nie  płyną a tylko wykonują drgania. Taki
sposób doprowadzenia prądu nie powoduje zmiany składu elektrolitu, co
ma miejsce w akumulatorach prądu stałego. Elektrolit zachowuje też dużą
trwałość.
Przedstawione rozwiÄ…zanie doprowadzenia prÄ…du na rys.16 jest
rozwiązaniem które w praktyce występuje z pewnymi modyfikacjami. W
rozwiÄ…zaniach firmy C. Plath jednÄ… z faz doprowadza siÄ™ za pomocÄ…
trzpienia centrującego a inną przez kontakt z rtęcią. W żyrokompasach
firmy Sperry prÄ…d doprowadzany jest z pomocÄ… bardzo cienkich
elastycznych przewodów elektrycznych.
59
 4.6 Układ naśladujący żyrokompasu
Z dotychczas przedstawionej budowy żyrokompasu wynika że,
kurs żyrokompasu możemy bezpośrednio odczytać z kuli żyrokompasu
głównego. Taki sposób odczytu jest niewygodny i niewystarczający, gdy,
zachodzi potrzeba przesyłania informacji o kursie do wielu odbiorników:
radaru, autopilota i.t.p.
Problem transmisji danych o kursie żyrokompasu rozwiązuje układ
naśladujący żyrokompasu. Przed układem przeznaczonym do tego celu
stawiane jest wymaganie, aby jego działanie nie obciążało kuli
żyroskopowej żadnymi zakłócającymi momentami sił Schemat układu
naśladującego przedstawiono na rys 4.
rys.4 Schemat układu naśladującego żyrokompasu.
Na rysunku nr6 przedstawiono układ naśladujący, najważniejszymi
zespołami tego układu jest kula żyroskopowa i kula naśladująca. Kula
60
naśladująca odtwarza położenie kuli żyroskopowej w azymucie. Przy
takim rozwiązaniu kula ta może także obracać nadajnik kursu oraz
wszystkie do niego dołączone repetytory. Prze cały czas kula żyroskopowa
pozostaje nie obciążona. Nazwa kuli naśladującej pochodzi z jej funkcji,
naśladowania- odtwarzania położenia azymutalnego kuli żyroskopowej.
Bardzo ważną rolę w przedstawionym układzie odgrywają dwie pary
elektrod rozmieszczonych na kuli żyroskopowej i naśladującej, nazwane one
zostały elektrodami wodzącymi .
Duże znaczenie w tym układzie na silnik , który posiada dwa
prostopadle do siebie nawinięte uzwojenia: uzwojenie wzbudzenia i
uzwojenie sterujące. Uzwojenie wzbudzenie stale podłączone jest do
zasilania. Silnik ten obraca siÄ™ tylko wtedy gdy do uzwojenia sterujÄ…cego
podane zostanie napięcie o wartości przekraczającej wartość progową.
Silnik ten może obracać się w lewo i w prawo , w zależności od fazy
napięcia sterującego. Prędkość obrotowa zależy od wartości napięcia
sterującego. W elektrotechnice taki silnik nazywany jest często silnikiem
dwufazowym, w automatyce natomiast serwomotorem, w konstrukcji
żyrokompasów nazywany jest silnikiem azymutalnym, lub nawrotnym.
Silnik azymutalny poprzez przekładnię obraca kulę naśladującą
oraz nadajnik kursu. Do nadajnika podłączone są repetytory, których
liczba może do chodzić nawet do kilkunastu sztuk.
Dość ważną rolę odgrywa transformator , posiada on dwa
uzwojenia: uzwojenie pierwotne i wtórne . Uzwojenie pierwotne posiada
odczep środkowy, który podłączony jest do jednej z faz, natomiast jego
końce dołączone są do elektrod wodzących. Napięcie uzwojenia wtórnego,
które jest napięciem sterującym, podane jest na wejście wzmacniacza.
Wzmocnione napięcie sterujące jest dołączone na odpowiednie uzwojenie
silnika azymutalnego.
61
Do zasilania tego układu potrzeba dwóch faz: pierwsza dołączona
jest do odczepu środkowego, druga do jednej z elektrod biegunowych
kuli naśladującej. Przepływ prądu jest następujący: z odczepu środkowego
prąd rozdziela się na I1 i I2 , pierwszy prąd płynie do górnej par
elektrod wodzących pokonując opór elektrolitu r1, drugi do dolnej pary
elektrod pokonując opór elektrolitu r2 . Prądy te po przejsciu do elektrody
pasa równikowego kuli żyroskopowej, w pływają z powrotem do elektrody
kuli naśladującej do której dołączona jest druga faza.
Omawianie zasady działania układu naśladującego , rozpoczniemy
od omówienia jej dla sytuacji gdy statek porusza się kursem stałym a
następnie podczas jego zmiany.
Jeżeli statek porusza się kursem stałym to elektrody wodzące są
położone naprzeciw siebie, wówczas:
r = r
1 2
I = I
1 2
Åš = Åš
1 2
Åš = 0
W rezultacie tego napięcie sterujące na uzwojeniu silnika
azymutalnego będzie u = 0 , silnik ten będzie nieruchomy, a także
s
nadajnik kursu, repetytory będą wskazywały stały kurs.
Przy zmianie kursu nastąpi przesunięcie elektrod wodzących,
spowodowne to jest to tym że kula żyroskopowa zajmuje stałe połżenie w
azymucie, natomiast kula naśladująca związana ze statkiem obraca się
razem z nim. Między elektrodami wodzącymi powstaną opory elektrolitu:
r `" r wobec czego;
1 2
I `" I Åš `" Åš ,
1 2 1 2
62
wobec tego Ś `" 0 , także u `" 0 .
s
Silnik azymutalny zacznie poprzez przekładnię obracać kulę żyroskopową
a także nadajnik kursu w takim kierunku, aby nastąpiło pokrycie się
elektrod wodzących kuli żyroskopowej i naśladującej , z chwilą gdy to
nastąpi  silnik zatrzyma się, ustanie obrót układu . W tym samym czasie
repetytory zostaną przestawione na nową wartość kursu.
4.7 System alarmowy żyrokompasu
Żyrokompasy w czasie pracy kontrolowane są pod względem
niezawodności. Kontrola ta wynika z dwóch zasadniczych względów:
- niesprawności określonych układów żyrokompasów są słabo
widoczne dla obsługi,
- skutki błędów nawigacyjnych wynikających z niesprawności
żyrokompasu są bardzo poważne.
Przykładem częstej usterki żyrokompasów może być przekroczenie
dopuszczalnej temperatury elektrolitu, prowadzi ona w konsekwencji do
zetknięcia się obu kul, następstwem jest znaczny błąd wskazań
żyrokompasu. Obsłudze nawigacyjnej jest dość trudno, szybko wykryć
taki błąd, dlatego konstruktorzy przewidzieli kontrolę temperatury
elektrolitu, w przypadku jej przekroczenia uruchamiany jest alarm.
W żyrokompasach kontroli poddawane są najczęściej następuje
układy:
- układ chłodzenia żyrokompasu,
63
- układ naśladujący żyrokompasu,
- doprowadzenie prądu do kuli żyroskopowej.
W następstwie uszkodzenia układu naśladującego wystąpi błąd w
przekazywaniu informacji o kursie z kompasu głównego do repetytorów,
nawigator najczęściej widzi tylko repetytory , nie jest w stanie stwierdzić
tego błędu.
Brak prądu w jednej z faz zasilających kulę żyroskopową prowadzi
do zatrzymania żyroskopów, prowadzi to do odejścia osi kuli
żyroskopowej od południka i powstawania dużego błędu kursu.
Należy też podkreślić że brak prądu w którejkolwiek z faz jest
często oznaką uszkodzenia kuli, a tym samym konieczności jej wymiany.
W przypadku uruchomienia alarmu awarii należy żyrokompas
traktować jako uszkodzony do momentu jej usunięcia. W tym czasie
należy korzystać z innych urządzeń wyznaczających kurs.
Na zakończenie należy podkreślić że w czasie nawigacji należy
wskazania żyrokompasu porównywać z innymi z
ródłami, na przykład z
kompasem magnetycznym, systemu GPS. W celu podwyższenia
pewności wyznacznia kursu statku, zaleca się instalowania na statkach
dwóch żyrokompasów pracujących jednocześnie.
64
4.8.Wybrane przepisy Międzynarodowej Organizacji
Morskiej (IMO) i PRS dotyczące żyrokompasów
Przepisy IMO dotyczące żyrokompasów zostały zatwierdzone na 15
listopada 1979 roku i wydano je jako Rezolucja A.424. Wymagania
takie również zostały wydane przez Polski Rejestr Statków (PRS) w
1990 roku jako  Pozaklasyfikacyjne przepisy wyposażenia statkow
morskich .Polski Komitet Normalizacyjny opracował normę PN-EN ISO
8728, która weszła w życie 2001.
Według Konwencji Solas, żyrokompasy powinny posiadać statki o
pojemności brutto 500 ton i większej. Ze względu na konieczność
skrótów przytoczymy najważniejsze i w skrócie.
Wprowadzenie
1.Zyrokompasy powinny wyznaczać kierunek dziobu statku w stosunku
do rzeczywistej północy.
2. Kurs rzeczywisty- jest to poziomy kąt pomiędzy pionową płaszczyzną
przechodzącą przez linię odniesienia łączącą dziób i rufę statku.
mierzony jest od północy rzeczywistej zgodnie z kierunkiem ruchu
wskazówek zegara.
Dokładność
1 - Ustawianie się elementu czułego żyrokompasu.
Po włączeniu żyrokompasu zgodnie z instrukcją obsługi
kompas powinien ustawić się w ciągu 6 godzin , w
o
szerokościach do 60 .
65
Błąd wskazania ustawienia żyrokompasu na dowolnym kursie i
o
szerokościach do 60 nie powinien przekraczać +0,75" secans szerokości
geograficznej. Wskazania kursu powinno być wzięte jako średnia z
10 odczytów co 20 minut, przy czym średnia kwadratowa błędu
tego pomiaru powinna być mniejsza niż 0,25*secans szerokości
geograficznej.
2  Błąd żyrokompasu w stanie ustalonym i przejściowym wywołany
kołysaniem poprzecznym, wzdłużnym i myszkowaniem ruchem
harmonicznym z okresami od 6 sekund do 15 sekund o
maksymalnych kÄ…tach odpowiednio .20 , 10, 5 stopni oraz
maksymalnym poziomym przyspieszeniu nie przekraczajÄ…cym 1
2
m/s , nie powinny przekraczać 10 Å" secansÕ .
3  Maksymalna rozbieżność wskazań pomiędzy kompasem głównym a
powtarzaczami we wszystkich warunkach roboczych nie powinna
0
przekraczać +/- 0,5 .
Konstrukcja i instalacja
1  Powinny być zapewnione środki do korekcji błędów
wywołanych ruchem statku- dewiacji szybkościowej.
2  Powinien być zapewniony automatyczny alarm do
wskazywania większych awarii żyrokompasu.
Na zakończenie należy podkreślić że wszyscy producenci
66
żyrokompasów deklarują zgodność swoich wyrobów z przyjętymi
normami międzynarodowymi
5 . Pytania kontrolne
- Omów współpracę poszczególnych części i zespołów
żyrokompasu
głównego ( narysuj jego schemat konstrukcyjny )
- Omów budowę kuli żyroskopowej.
- Omów budowę kuli naśladującej.
- W jaki sposób doprowadzony jest prąd do kuli żyroskopowej ?
- Jakim prądem jest zasilana kula żyroskopowa ?
- Jaki jest wpływ temperatury elektrolitu na pracę żyrokompasu ?
- Omów w jaki sposób zapewnia się współśrodkowe położenie kuli
żyroskopowej względem naśladującej ?
- Podaj skład chemiczny elektrolitu, jaką rolę odgrywają
poszczególne składniki ?
6.Literatura
1. Edward Krajczyński, Urządzenia nawigacji technicznej, Fundacja
Rozwoju Wyższej Szkoły Morskiej w Gdyni, Gdynia 1995.
67
2. Edward Krajczyński, Okrętowe kompasy żyroskopowe, Wydawnictwo
Morskie, Gdańsk 1987.
3. Polski Rejestr Statków, Przepisy klasyfikacji i budowy statków morskich,
Gdańsk 1999.
4. M. Mięsikowski, Współczesne kompasy żyroskopowe, Przegląd Morski
1999 nr 7-8.
5. Zeszyt Naukowy WSM Szczecin, Kryteria dokładności żyrokompasów,
1998 nr 55
6. Podręcznik techniczny żyrokompasu CMZ 300X , wydanie angielskie
7. Instrukcja obsługi żyrokompasu CMZ 300X, wydanie polskie skrócone
8. Podręcznik techniczny Plath żyrokompas Navigat, Hamburg
9. Strona internetowa: http://www.sperry.com
10. Strona internetowa: http://www.plath.com
68