|
|
|
Amortizarea oscilatiilor girocompasului
Momentul fortelor de frecare din lagarele sistemului de suspensie cardanic este neinsemnat in raport cu momentul cinetic al torului, astfel incat oscilatiile neamortizate pot avea loc timp de saptamani. Este evidenta nevoia de a amortiza aceste oscilatii, pentru a putea folosi girocompasul ca aparat de orientare in navigatie.
La compasele giroscopice pendulare, metoda de amortizare a oscilatiilor consta in atasarea la partea superioara a sistemului cardanic de suspensie, a unui sistem de vase comunicante cu ulei a carui cale de comunicare intre vase este paralela cu axa principala de rotatie a giroscopului.
In pozitie orizontala, cantitatea de ulei din sistem asigura umplerea fiecarui vas la jumatate de nivel. Pe calea de comunicare este prevazuta o minivana, cu ajutorul careia se poate regla debitul uleiului care va circula intre vase.
Oscilatiile girocompasului sunt amortizate prin realizarea unei diferente de faza intre perioada oscilatiilor neamortizate ale axei principale a torului si perioada oscilatiilor nivelului uleiului in vasele comunicante.
Diferenta de faza optima se obtine prin reglarea debitului cu ajutorul minivanei de pe calea de comunicare (diferenta de faza optima este de adica amplitudinile celor doua oscilatii trebuie sa fie in cuadratura).
In figura G16 este prezentata traiectoria descrisa de proiectia extremitatii A a torului giroscopic pe un plan vertical Q.
Fig.G16 Oscilatiile amortizate ale girocompasului
Consideram ca viteza miscarii de precesie are doua componente:
V - viteza precesiei principale;
v - viteza precesiei secundare, provocata de surplusul de lichid dintr-unul din vasele comunicante.
Viteza de ridicare sau coborare a extremitatii A a torului fata de orizont se modifica la fel ca si in cazul oscilatiilor neamortizate, valoarea ei fiind proportionala cu deplasarea unghiulara fata de meridian.
Pozitia I – axa principala este orizontala, deviata din planul meridianului cu unghiul forta gravitationala a masei suplimentare nu produce precesie, dar greutatea G1 corespunzatoare acumularii maxime de lichid in recipientul dinspre nord, provoaca precesia suplimentara v, iar capatul nordic incepe sa se deplaseze catre meridian.
Pozitia II – capatul nordic al axei s-a apropiat de meridian si s-a ridicat deasupra orizontului; lichidul din vasul dinspre nord este inca in surplus deoarece nu a reusit sa treaca in celalalt vas pentru echilibrare. Asupra girocompasului actioneaza concomitent fortele G si G1, care provoaca atat precesia principala V, cat si precesia suplimentara v, ambele orientate in acelasi sens (spre meridian). Cele doua miscari de precesie sunt acum in faza si precesia totala provoaca miscarea accelerata a axei principale spre planul meridianului.
Pozitia III – axa principala a ajuns in meridian, unghiul este maxim, iar lichidul in cele doua vase s-a echilibrat. Asupra girocompasului actioneaza numai forta G care produce precesia principala V, mai mica decat precesia totala (V + v) din pozitia a II-a. Axa principala trece la vest de meridian.
Pozitia IV – lichidul a inceput sa treaca in vasul dinspre sud, formand surplus si dand nastere fortei gravitationale G1 care provoaca precesia suplimentara v, orientata spre meridian. In acelasi timp, greutatea G a masei suplimentare provoaca precesia principala V, in sens contrar lui v. Cele doua viteze sunt in antifaza si precesia totala (V – v) produce o deplasare incetinita a axei principale de la planul meridianului. Datorita acestei acceleratii negative, deviatia unghiulara a axei principale catre vest va fi mai mica decat in cazul oscilatiilor neamortizate.
Pozitia V – axa principala este in planul orizontului, asadar forta G nu produce precesie principala. Lichidul are nivel maxim in vasul dinspre sud, iar forta G1 da nastere precesiei suplimentare v orientata spre meridian. Deviatia unghiulara fiind mai mica decat in cazul oscilatiilor neamortizate, viteza de coborare (vg) a extremitatii A a giroscopului este mai mica, ceea ce produce o noua amortizare.
Pozitia VI – precesia principala si precesia suplimentara sunt din nou in faza, ceea ce face ca precesia totala (V + v) sa miste accelerat axa principala spre meridian.
Pozitia VII – actioneaza numai precesia principala V, care este mai mica decat precesia totala din poz.VI; axa principala trece la est de meridian si incepe sa se ridice.
Pozitia VIII – cele doua miscari de precesie au semne diferite, iar precesia totala (V –v) produce incetinirea indepartarii axei de meridian.
Dupa ce axa principala ajunge din nou in planul orizontului (poz.IX), deviata la est de meridian cu < max, amortizarea continua, nu dupa o traiectorie eliptica, ci dupa o spirala eliptica, astfel ca dupa un timp oarecare, axa principala a girocompasului se stabilizeaza definitiv in meridian.
Raportul dintre deviatiile unghiulare succesive de o parte si de alta a meridianului, are o valoare constanta si se numeste factor de amortizare – fam.
