Gyrokompass

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 24 september 2021; kontroller kräver 8 redigeringar .

Gyrokompass (i marin professionell jargong  - gyrokompass ) - en mekanisk indikator på riktningen för den sanna (geografiska) meridianen , utformad för att bestämma ett objekts kurs, såväl som azimut (bäring) för den orienterade riktningen. Principen för gyrokompassens funktion är baserad på användningen av gyroskopets egenskaper och jordens dagliga rotation . Hans idé föreslogs av den franske vetenskapsmannen Foucault .

Gyrokompasser används i stor utsträckning inom marin navigation och raketteknik . De har två viktiga fördelar jämfört med magnetiska kompasser :

Funktionsprincipen för gyrokompassen

En gyrokompass är i huvudsak ett gyroskop , det vill säga ett roterande hjul (rotor) monterat i en kardanupphängning , som ger rotoraxeln fri orientering i rymden.

Antag att rotorn började rotera runt sin axel, vars riktning skiljer sig från jordens axel. På grund av lagen om bevarande av rörelsemängd kommer rotorn att behålla sin orientering i rymden. Eftersom jorden roterar ser en observatör som är stationär i förhållande till jorden att gyroskopaxeln gör ett varv på 24 timmar. Ett sådant roterande gyroskop är inte i sig ett navigationshjälpmedel. För förekomsten av precession hålls rotorn i horisontplanet, till exempel med hjälp av en vikt som håller rotoraxeln i ett horisontellt läge med avseende på jordytan. I det här fallet kommer tyngdkraften att skapa ett vridmoment och rotoraxeln kommer att vända mot sann norr. Eftersom vikten håller rotoraxeln horisontell med avseende på jordytan kan axeln aldrig sammanfalla med jordens rotationsaxel, bara vid ekvatorn kommer de att vara parallella.

Historien om gyrokompassen

Gyroskopet patenterades 1885 av holländaren Marius Gerardus van den Bos, men hans gyroskop fungerade aldrig riktigt. [1] Fransmannen Arthur Krebs designade 1889 en pendelgyrokompass för experiment på ubåten "Gymnote" . Detta gjorde det möjligt för Gymnote 1890 att övervinna sjöblockaden genom att segla under kölen på en bältdjur utan att bli märkt. [2]

Patentskandal

1903 designade tysken Hermann Anschütz-Kaempfe en fungerande gyrokompass och fick patent på sin uppfinning [3] 1908 i Tyskland . Samtidigt patenterade den amerikanske uppfinnaren Elmer Sperry gyroskopet i USA . När Sperry försökte sälja sin enhet till den tyska marinen stämde Anschütz-Kaempfe för patentintrång . Sperry hävdade att Anschütz-Kaempfe-patentet var ogiltigt eftersom den patenterade enheten inte skilde sig mycket från van den Bos-gyroskopet.

Den berömda fysikern Albert Einstein agerade patentgranskare i kostymen . Han höll till en början med Sperry, men ändrade sig sedan och erkände att Anschütz-Kaempfe-patentet var giltigt och att Sperry hade gjort intrång i upphovsrätten genom att använda en specifik blekningsteknik. Anschütz-Kaempfe vann rättegången 1915 .

Praktisk implementering av gyrokompassen

En marin gyrokompass är vanligtvis baserad på en gyrosfär. En gyrosfär är en ihålig metallsfär som innehåller gyroskop som roterar med hög hastighet. Rotationsdrivning - elmotorer. Sfären är förseglad, fylld med väte för att minska friktionsförlusterna och innehåller en liten mängd smörjolja i botten. För att driva elmotorn görs sfärerna komposit med ett strömisolerande bandage mellan delarna, matningsspänningen (vanligen högfrekvent växel ) tillförs genom en ledande vätska bestående av vatten, glycerin, etylalkohol och borsyra, i vilken sfären flyter.

Det finns två sätt att förhindra kontakt av sfären med botten eller locket på kärlet, båda baserade på användningen av kvicksilver som en vätska med hög densitet, olöslig i vatten.

I det första fallet hälls en liten mängd, cirka 50 ml, kvicksilver på kärlets botten, och sfären görs med en lätt negativ flytkraft och sjunker i speciell vätska tills den når kvicksilverlagret, under vilket det sjunker inte längre på grund av den stora vikten av det undanträngda kvicksilvret.

I den andra versionen har sfären positiv flytkraft och en konisk fördjupning i toppen, i vilken kvicksilver återigen hälls och det koniska utsprånget av kärlets lock kommer in.

På sovjetiska och ryska gyrokompasser används den första metoden, vätskan måste bytas ut minst en gång var sjätte månad på grund av försämringen av dess egenskaper. Vissa moderna gyrokompasser använder dynamisk inneslutning av gyrosfären i en stråle av stödvätska , kontinuerligt pumpad från botten och upp av en pump. I det här fallet finns det ingen kvicksilverkudde; sådana gyrokompasser är billigare, lättare att underhålla och säkrare.

Gyrokompassmätfel

Gyrokompassen kan skapa mätfel. Till exempel kan en plötslig förändring i kurs, hastighet eller latitud orsaka avvikelse , som kommer att existera tills gyroskopet har räknat ut en sådan förändring. De flesta moderna fartyg har satellitnavigeringssystem (som GPS ) och (eller) andra navigationshjälpmedel som överför korrigeringar till gyrokompassens inbyggda dator .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Lite kända sidor av den berömda fysikern . Hämtad 26 november 2009. Arkiverad från originalet 22 juli 2012.
  2. ↑ Alexandre Sheldon-Duplaix, Mémoires de la mer: cinq siècles de trésors et d'aventures , L'Iconoclaste, 2005, 335 s. ( ISBN 2-913366-08-2 ).
  3. ↑ Compass  // Military Encyclopedia  : [i 18 volymer] / ed. V. F. Novitsky  ... [ och andra ]. - St Petersburg.  ; [ M. ] : Typ. t-va I. D. Sytin , 1911-1915.

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger