Download pdf - Unitatea de Invatare 1

Girocompase

1 Aparate Electrice de Navigaţie – Curs şi aplicaţii

Unitatea de învăţare nr. 1

GIROCOMPASE OBIECTIVELE unităţii de învăţare nr. 1

Principalele obiective ale Unităţii de învăţare nr. 1 sunt:

• Cunoaşterea importanţei pe care o are aparatul în actul de navigaţie şi în arhitectura sistemului

• Înţelegerea noţiunilor de bază • Familiarizarea cu fenomenele fizice care stau la baza

funcţionării aparatului • Sublinierea aspectelor practice • Recunoaşterea componentelor • Aplicarea cu succes a unor elemente simple de calcul

Cuprins Pagina

1.1 Rolul girocompaselor în navigaţie 3

1.2 Principiul de funcţionare 3

1.2.1 Momentul de inerţie al unui cilindru plin 4

1.2.2 Momentul de inerţie al unui tor giroscopic 5

1.2.3 Momentul cinetic al giroscopului 6

1.2.4 Inerţia rotorului giroscopic 7

1.2.5 Gradele de libertate ale rotorului giroscopic 8

1.2.6 Suspensia giroscopului cu trei grade de libertate 9

1.2.7 Precesia giroscopică 11

1.2.8 Transformarea giroscopului în girocompas prin metoda pendulară 13

1.2.9 Oscilaţiile neamortizate ale girocompasului 16

1.2.10 Amortizarea oscilaţiilor girocompasului 18

1.3 Erorile girocompaselor 21

Girocompase


1.3.1 Eroarea de viteză 21

1.3.2 Erorile balistice 24

1.3.3 Eroarea de balans 26

1.4 Giromotoare 27

1.5 Alimentarea giromotoarelor trifazate de curent alternativ 28

1.6 Echipamente giro 29

1.6.1 Sistemul de urmărire 30

1.6.2 Sistemul de transmitere şi distribuţie a semnalului alterare curs 32

1.6.3 Sistemul de alimentare 35

1.6.4 Sistemul de termoreglare 37

Teste de autoevaluare – unitatea de învăţare nr.1 39

Lucrări de verificare la Unitatea de învăţare nr.1 72

Răspunsuri la testele de autoevaluare 73

Bibliografie – unitatea de învăţare nr. 1 76

Girocompase


1.1 Rolul girocompaselor în navigaţie

Girocompasul1 este unul dintre aparatele de navigaţie folosite pentru determinarea cursului2 navei. Pentru orientarea pe mare, se mai foloseşte, dar cu erori mult mai mari, compasul magnetic3. Ambele sunt aparate primare de navigaţie deoarece oferă, nemijlocit de elementele vreunui sistem exterior, informaţia referitoare la orientarea navei. Funcţionarea compasului magnetic nu necesită alimentare cu energie electrică. Din punct de vedere cronologic, compasul magnetic a fost utilizat înainte de apariţia girocompasului.

Tot pentru orientarea pe suprafaţa terestră, navele moderne utilizează ca aparate de navigaţie, terminale ale unor sisteme înzestrate cu reţele de sateliţi artificiali. Din acest motiv, aceste terminale sunt considerate aparate secundare pentru orientare în timpul actului de navigaţie. Ele nu oferă informaţia instantanee referitoare la cursul navei, ci rezultatul unui calcul vectorial realizat pe baza coordonatelor a două poziţii succesive ocupate de navă.

În girocompas, torul giroscopic4 este, ca element de masă sporită, o parte componentă a rotorului unei maşini electrice.

Pentru a obţine un moment cinetic mare, rotorul trebuie să se învârtească prin exteriorul statorului maşinii electrice. De asemenea, pentru a obţine o viteză unghiulară considerabilă, frecvenţa tensiunii de alimentare a maşinii electrice trebuie să fie mare. Este nevoie de un bloc de conversie a energiei electrice pentru alimentarea giromotorului5 cu frecvenţă mărită.

1.2 Principiul de funcţionare Funcţionarea acestui aparat se bazează pe exploatarea unor proprietăţi fundamentale

pe care le posedă un corp solid rigid omogen aflat în mişcare de rotaţie: inerţia şi precesia. Corpul are un moment de inerţie apreciabil şi se roteşte cu o viteză unghiulară considerabilă în jurul axei sau al uneia dintre axele sale de simetrie. Un asemenea corp solid rigid omogen de rotaţie este, de exemplu6, un cilindru plin.

Fenomenul care apare, legat de masa, raza şi viteza unghiulară aplicată cilindrului, este următorul: poziţia axei principale de rotaţie rămâne fixă în spaţiul astral, independentă de mişcarea diurnă a Pământului. În aceste condiţii, cilindrul poartă denumirea de giroscop.

1 este cunoscut şi sub denumirea de compas giroscopic 2 termen folosit în navigaţia maritimă (în limba engleza heading); exprimă simultan atât direcţia cât şi sensul de deplasare al navei. Se foloseşte frecvent termenul marinăresc drumul navei 3 funcţionarea compasului magnetic se bazează pe interacţiunea dintre câmpul magnetic terestru şi câmpul

magnetic permanent al rotorului-indicator al aparatului 4 Corp solid de rotaţie având o construcţie specială care prezintă un moment de inerţie mărit 5 maşină electrică (de obicei asincronă) de construcţie specială, care conţine torul giroscopic 6 sferă, elipsoid, con etc

Girocompase


1.2.1 Momentul de inerţie al unui cilindru plin

Momentul de inerţie J al unui cilindru plin solid şi omogen (fig.1.1), calculat faţă de axa sa de simetrie / rotaţie, cu ajutorul integralei:

∫= dmrJ 2 (1.1)

unde: dm este masa elementului de volum7

r este distanţa faţă de axa de simetrie (fig.1.1).

h

R

drr

Fig.1.1 pentru calculul momentului de inerţie al unui cilindru plin

R – raza cilindrului plin r – raza stratului inelar

dr – grosimea stratului inelar h – înălţimea cilindrului

Masa elementului de volum este

rdrhdm ⋅= ρπ2

unde: h este înălţimea cilindrului, ρ este densitatea uniformă.

Ţinând cont şi de relaţia 1.1, rezultă:

422

4

0

3 cil

RR

hdrrhJcil

πρπρ == ∫ (1.2)

Având în vedere că:

7 elementul de volum se alege sub forma unui strat inelar de grosime dr (fig.1.1).

Girocompase


2

. cilciltrRS π= este suprafaţa transversală a cilindrului,

hRVcil

2π= reprezintă volumul cilindrului şi

cilcilmV =ρ reprezintă masa cilindrului, rezultă:

242

22R

mR

mJcilcil

==

Momentul de inerţie al cilindrului plin este:

2

2Rm

J cil= . (1.3)

1.2.2 Momentul de inerţie al unui tor giroscopic Momentul de inerţie al torului giroscopic ideal8 este evident:

2

mRJ = (1.4)

adică de două ori mai mare decât al cilindrului plin. Într-adevăr, momentul de inerţie al unui inel subţire, de masă m şi rază medie R faţă

de axa sa, se poate calcula împărţind inelul în n segmente, fiecare la distanţa R faţă de axă (fig.1.2), obţinând:

( ) 2

21

22

22

1

1

2

11

2 ...... RmmmrmrmrmrmJnnn

n

iii

+++=+++==∑=

=

,

adică:

2mRJ = (q.e.d.)

R

mi m1

m2

m3

Fig.1.2 pentru calculul momentului de inerţie al unui tor giroscopic

R – raza medie a torului mi – masa elementară

8 torul giroscopic ideal este de forma unui strat inelar de grosime dr (fig.1.2)

Girocompase


1.2.3 Momentul cinetic al giroscopului Fiecare particulă de masă mi, situată la distanţa ri de axa principală de rotaţie (fig.1.3),

are viteza liniară vi, tangentă la traiectoria circulară de rază ri, încât momentul cinetic al giroscopului este:

ii

n

ii vmrH

rrr×=∑

=1

(1.5)

0 xHr

ωr

nvr

ivr

1vr

irr

fig.1.3 pentru calculul momentului de cinetic al unui tor giroscopic

Vitezele liniare vi sunt legate de viteza unghiulară ω prin relaţia:

ii rvrrr

×= ω ,

deoarece ωr

este aceeaşi pentru întreg torul giroscopic. Prin urmare:

( ) 2

11i

n

iiii

n

ii rmrmrH ∑∑

==

=××= ωωrrrrr

întrucât 222

iii rrr =rr

.

Introducând momentul de inerţie definit prin relaţia (1.4), rezultă:

JH ⋅= ωrr

(1.6)

Girocompase


1.2.4 Inerţia rotorului giroscopic

Legea inerţiei afirmă că în lipsa vreunei interacţiuni, un corp solid rigid îşi păstrează momentul impulsului (cinetic), adică:

constH =r

(1.7)

În cazul unui giroscop liber, aceasta înseamnă că produsul J⋅ωr

rămâne constant, sub condiţia ca valoarea vitezei unghiulare să rămână constantă, suportul vectorului ω

r

păstrându-şi neschimbată direcţia în spaţiu. Aşadar, torul giroscopic căruia i s-a imprimat o viteză unghiulară considerabilă şi

constantă, îşi menţine axa principală de rotaţie paralelă cu ea însăşi, indicând aceeaşi direcţie în spaţiu.

φ

2φN

fig.1.4 Inerţia giroscopică

Observaţia este valabilă dacă asupra giroscopului cu trei grade de libertate nu acţionează nici o forţă având un suport exterior centrului giroscopului.

Proprietatea poartă numele de inerţie giroscopică. Pe durata unei revoluţii a Pământului, axa principală de rotaţie a giroscopului descrie

un unghi solid cu deschiderea 2φ.

Girocompase


1.2.5 Gradele de libertate ale rotorului giroscopic

Orice corp poate avea un număr maxim de 6 grade de libertate, adică poate executa • 3 mişcări de rotaţie, în jurul celor trei axe • 3 mişcări de translaţie, de-a lungul axelor

z

x

y’

y

x

z

0

z

x

y

fig.1.5 fig.1.6 numărul gradelor de libertate este N = 6 numărul gradelor de libertate este N = 3

Faptul că, pe lângă valorile crescute ale momentului de inerţie şi vitezei unghiulare, torul are libertate maximă de mişcare nu-i conferă calitatea de instrument de navigaţie.

Pentru a-i putea exploata principalele proprietăţi, inerţia şi precesia, trebuie ca torului să i se dea numai posibilitatea de efectuare a mişcărilor de rotaţie în jurul celor trei axe. Astfel numărul gradelor de libertate este N = 3 (fig.1.6), adică: - torul se poate roti liber în jurul axei de simetrie x – x’, axa principală (de rotaţie proprie) a giroscopului; - torul îşi poate modifica zenitul, rotindu-se în jurul axei y –y’; - torul îşi poate modifica azimutul, rotindu-se în jurul axei z – z’ În unele lucrări de specialitate există aprecierea că, în fapt, giroscopul pregătit pentru a deveni girocompas nu are 3 grade de libertate, ci două şi jumătate, pentru că mişcarea principală de rotaţie are un sens bine determinat, altfel girosfera s-ar orienta într-un sens diferit cu 1800.

Girocompase


1.2.6 Suspensia giroscopului cu trei grade de libertate

Giroscopul cu trei grade de libertate este un sistem format dintr-un rotor (tor giroscopic) şi o suspensie care asigură un punct fix pe axa de simetrie a rotorului.

Torul giroscopic este un solid rigid omogen de revoluţie, care are un moment de inerţie apreciabil şi care se roteşte cu o viteză unghiulară considerabilă în jurul axei sale de simetrie, aşa cum arată figura 1.7.

z

x

y’

y

x

z

fig.1.7 Suspensia giroscopului cu trei grade de libertate

1 – (ro)tor giroscopic 2 – inel (element) cardanic orizontal 3 – inel (element) cardanic vertical

Inelul cardanic vertical conţine perechea de lagăre de pe axa z – z’, în care pivotează

suspensia

În principiu, suspensia este asigurată de un sistem cardanic care constă în două elemente mobile:

- elementul cardanic orizontal, care se poate roti în jurul axei y – y’ - elementul cardanic vertical, care se poate roti în jurul axei z – z’.

Girocompase


Mişcarea principală de rotaţie (engl: spin rotation) este posibilă datorită existenţei unei perechi de lagăre, conţinute de elementul cardanic orizontal, în care se poate roti cu frecări neglijabile, axul rotorului giro (fig.1.8).

fig.1.8

Elementul cardanic orizontal

Mişcarea de rotaţie în jurul axei y – y’, faţă de orizontul adevărat al locului (engl: tilt rotation), este posibilă datorită unei alte perechi de lagăre conţinute de elementul cardanic vertical (fig.1.9), în care se poate roti elementul cardanic orizontal.

Mişcarea de rotaţie în jurul axei z – z’, faţă de meridianul adevărat al locului, (engl: heading rotation) este posibilă datorită lagărelor (fig.1.7) sau lagărului din suportul suspensiei cardanice.

fig.1.9

Elementul cardanic vertical

Girocompase


1.2.7 Precesia giroscopică Definiţie: Polul giroscopului este un punct de pe axa principală de rotaţie, din care rotirea torului se observă în sens trigonometric (fig.1.10).

Dacă asupra axei principale a giroscopului se aplică o forţa exterioară F oarecare, axa principală se va roti într-un plan perpendicular pe suportul forţei, sensul mişcării fiind dat de regula burghiului drept. Această mişcare poartă numele de mişcare de precesie.

0

1Hr

ωr

nvr

ivr

1vr

irr H

rHdr

Fr

rr

pωr

fig.1.10

Precesia giroscopică

Dacă se lasă să acţioneze un moment exterior M, de exemplu prin atârnarea unei greutăţi de masă m la distanţa r de punctul de suspensie, atunci:

gmrFrMrrrrr

×=×= (1.8)

iar giroscopul (vârful vectorului se roteşte într-un plan perpendicular pe suportul

forţei F. Fenomenul poartă denumirea de precesie regulată; cauza acestei precesii este conţinută în teorema momentului cinetic (1.7) conform căreia acţiunea momentului unei forţe al cărei suport nu conţine centrul geometric şi de masă al giroscopului, produce o variaţie în timp a momentului cinetic:

dtMHd ⋅=rr

(1.9)

Girocompase


Variaţia dH se produce pe direcţia momentului M al forţei F, adică perpendicular pe suportul vectorului moment cinetic H. În intervalul de timp dt, vectorul moment cinetic se roteşte cu unghiul:

H

Mdt

H

dHd ==α (1.10)

către H’ (fig.1.10), având loc mişcarea de precesie a giroscopului. Pentru viteza unghiulară a precesiei:

dt

dp

αω =

Rezultă din (1.8) şi (1.6):

ωω

ωJ

rmg

J

rF

H

Mp === (1.11)

În scriere vectorială:

FrMHp

rrrrr×==×ω

Observaţie:

Relaţia (1.9) este valabilă numai atât timp cât ω>>ωp; în caz contrar, viteza unghiulară rezultantă nu mai are direcţia lui H, astfel că nu mai poate fi folosită relaţia (1.6). Când ω devine prea mică, mişcarea de precesie devine instabilă.

Dacă asupra unui giroscop nesupus acţiunii vreunei alte forţe, se exercită un moment de rotaţie M de durată, cu direcţie constantă (diferit de fig.1.10, unde direcţia momentului forţei se roteşte împreună cu precesia), atunci, conform (1.7), H este îndreptat spre direcţia lui M.

Acest efect este folosit la compasul giroscopic: lăsând un giroscop să se mişte liber, de ex. într-un lagăr plutitor, doar într-un plan orizontal, rotaţia Pământului exercită un moment de rotaţie asupra giroscopului, care acţionează paralel cu suportul vitezei unghiulare a Pământului. Astfel axa giroscopului se îndreaptă permanent în direcţia polului nord geografic (navigaţie inerţială).

Momentele cinetice orbitale ale atomilor şi momentele cinetice proprii ale nucleelor atomice şi ale particulelor elementare, ca urmare a momentelor lor magnetice, capătă în câmp magnetic momente de rotaţie care duc, ca şi în cazul giroscopului, la mişcări de precesie:

- rezonanţa electronică de spin; - rezonanţa nucleară.

Girocompase


1.2.8 Transformarea giroscopului în girocompas prin metoda pendulară

Ataşând giroscopului o masă suplimentară ms cu un singur grad de libertate faţă de x-

x’ (suspendată de axă), se obţine coborârea centrului de greutate al ansamblului giroscop-masă suplimentară, sub centrul de suspensie.

Mărimea a reprezintă distanţa dintre centrul de greutate al giroscopului şi centrul masei suplimentare.

a

gcGr

msGr

fig.1.11 Coborârea centrului de greutate al ansamblului giroscop-masă suplimentară

Ansamblul poartă denumirea de girocompas pendular datorită faptului că giroscopul se comportă ca un pendul. Girocompasul astfel obţinut se mai numeşte şi girocompas cu centrul de greutate coborât.

Datorită inerţiei giroscopului şi mişcării de rotaţie a Pământului, direcţia axei principale de rotaţie x-x’ îşi schimbă poziţia faţă de meridian (fig.1.12).

Girocompase


θ

θ

fig.1.12 Mişcarea diurnă a Pământului provoacă apariţia momentului My

Urmărind fig.1.12, se poate observa că în poziţia I, axa principală a giroscopului este paralelă cu orizontul şi orientată pe direcţia E-W, iar axa orizontală y-y’ este perpendiculară pe planul figurii. În această poziţie, forţa de gravitaţie G este orientată de-a lungul axei z-z’, iar momentul acestei forţe în raport cu centrul de suspensie al giroscopului este nul. În acest caz nu are loc precesia şi axa principală nu-şi schimbă direcţia.

După un mic interval de timp, în care Pământul se roteşte cu unghiul θ (poz.II), capătul A al giroscopului are o mişcare aparentă de ridicare deasupra orizontului, iar capătul B are o mişcare de coborâre, astfel încât axa x-x’ face acum unghiul θ cu orizontul locului. Centrul de greutate al giroscopului se menţine în verticala locului, dar centrul de greutate al masei suplimentare iese din aceasta şi creează un moment în jurul axei y-y’, de mărime:

θsinaGM y ⋅= (1.12)

în care a este distanţa dintre centrul de greutate al giroscopului (Cgg) şi centrul de greutate al masei suplimentare (Cgm).

Girocompase


Sub acţiunea forţei G care creează momentul My, apare precesia giroscopului în jurul axei sale de rotaţie z-z’, cu viteza unghiulară:

H

M y

p =ω (1.13)

gcGr

msGr

a

θ

fig.1.13

Momentul forţei Gms provoacă precesia şi aducerea axei principale de rotaţie înspre meridian

Mişcarea unghiulară de precesie aduce capătul A al giroscopului în meridian, dar nu

încetează atunci când axa principală este conţinută în planul meridianului, ci continuă datorită inerţiei sistemului, făcând ca girocompasul să iasă din nou din direcţia N-S.

Apar astfel oscilaţii neamortizate ale axei principale de rotaţie a girocompasului.

Girocompase


1.2.9 Oscilaţiile neamortizate ale girocompasului

Axa principală a girocompasului nu rămâne stabilă în planul meridianului, la sfârşitul precesiei regulate, ci oscilează în jurul acestuia, descriind (capătul A) o elipsă.

În figura 1.14 sunt prezentate proiecţiile succesive ale capătului A al giroscopului, pe un plan (Q) perpendicular pe planul meridianului locului, pe durata unui ciclu.

8pvr8gv

r

7pvr

1gvr

2gvr

2pvr

3pvr

4gvr4pv

r

5gvr

6gvr 6pv

r

αmax

θmax

θ6

N

M

M

W E

fig.1.14

Poziţiile succesive ocupate de girocompas corespunzătoare vitezelor de oscilaţie

Linia verticală MM’ reprezintă intersecţia planului Q cu planul meridianului. Linia orizontală EW reprezintă intersecţia planului Q cu planul orizontului. Punctul de intersecţie al celor două drepte reprezintă nordul (N).

În figura 1.14 au fost folosite următoarele notaţii:

- α- deviaţia unghiulară a axei principale faţă de meridianul locului; - θ- deviaţia unghiulară a axei principale faţă de orizontul locului;

- vg – viteza giroscopului faţă de orizont; - vp – viteza mişcării de precesie.

Girocompase


Iniţial (poz.I), deviaţia unghiulară faţă de meridian este maximă (α max) şi este minimă în planul orizontului (θ = 0), axa principală a girocompasului mişcându-se cu o viteză vgmax faţă de orizont.

Din cauza mişcării de rotaţie a Pământului, în mod aparent, planul orizontului începe să coboare (poz.II) cu viteza vg2, căpătând o înclinaţie θ2. Sub acţiunea momentului forţei de gravitaţie a masei suplimentare, care creează precesia, axa principală se mişcă înspre meridian cu viteza vp2.

Pe măsură ce axa x - x se ridică deasupra orizontului şi se apropie de meridian, viteza vg scade, iar vp creşte, astfel că în poziţia a III-a, unde axa giroscopului ajunge în meridian (α3 = 0, iar θ = θmax), vg este nulă, iar vp este maximă. Precesia, maximă în acest punct, deplasează acum axa spre stânga (W) meridianului.

Planul orizontului începe să urce aparent şi axa să coboare cu viteza vg4 (poz.IV). Unghiul θ începe să scadă, în timp ce α creşte spre vest, astfel că vp se micşorează treptat, iar vg creşte, până când axa x - x ajunge din nou în orizont (θ5 = 0) deviată maxim spre vest faţă de meridian. Mişcarea de precesie încetează, dar coborârea aparentă a axei continuă sub orizont cu viteza vgmax. După coborârea axei sub orizont, precesia are loc spre est, cu viteză crescândă.

Axa principală de rotaţie a giroscopului ocupă succesiv poziţiile VI, VII…etc revenind în poziţia iniţială, după ce a descris o elipsă completă.

Dacă nici o altă forţă exterioară nu intervine, oscilaţiile au loc încontinuu, la aceeaşi amplitudine (nu se amortizează).

Perioada oscilaţiilor libere este dată de relaţia:

ϕπ

cos20

⋅⋅⋅Ω=

aG

HT (1.14)

unde:

- H este momentul cinetic al torului giroscopic; - Ω este viteza unghiulară a Pământului; - G este forţa de gravitaţie a masei suplimentare; - a este distanţa de la centrul de greutate al masei suplimentare la centrul (de

greutate) al giroscopului; - φ este latitudinea locului.

Elipsa oscilaţiilor este foarte elongată pe axa conţinută în planul orizontului, oscilaţiile eliptice apropiindu-se de oscilaţii plane. De exemplu, pentru o deviaţie unghiulară α max = 900, deviaţia unghiulară faţă de orizont este θmax = 2…30.

Practic, datorită forţelor de frecare din lagărele sistemului cardanic de suspensie al girocompasului, oscilaţiile girocompasului se amortizează pe durata câtorva săptămâni. Această durată naturală de amortizare este inacceptabilă pentru un aparat de navigaţie.

1.2.10 Amortizarea oscilaţiilor girocompasului

Girocompase


Momentul forţelor de frecare din lagărele sistemului de suspensie cardanic este neînsemnat în raport cu momentul cinetic al torului, astfel încât oscilaţiile neamortizate pot avea loc timp de săptămâni. Este evidentă nevoia de a amortiza aceste oscilaţii, pentru a putea folosi girocompasul ca aparat de orientare în navigaţie.

La compasele giroscopice pendulare, metoda de amortizare a oscilaţiilor constă în ataşarea la partea superioară a sistemului cardanic de suspensie, a unui sistem de vase

comunicante cu ulei a cărui cale de comunicare între vase este paralelă cu axa principală de rotaţie a giroscopului (fig.1.15).

fig.1.15

Sistem hidraulic de amortizare a oscilaţiilor În poziţie orizontală, cantitatea de ulei din sistem asigură umplerea fiecărui vas la

jumătate de nivel. Pe calea de comunicare este prevăzută o minivană, cu ajutorul căreia se poate regla debitul uleiului care va circula între vase.

Oscilaţiile girocompasului sunt amortizate prin realizarea unei diferenţe de fază între perioada oscilaţiilor neamortizate ale axei principale a torului şi perioada oscilaţiilor nivelului uleiului în vasele comunicante.

Girocompase


Diferenţa de fază optimă se obţine prin reglarea debitului cu ajutorul minivanei de pe calea de comunicare (diferenţa de fază optimă este de adică amplitudinile celor două oscilaţii trebuie să fie în cuadratură).

În figura G16 este prezentată traiectoria descrisă de proiecţia extremităţii A a torului giroscopic pe un plan vertical Q.

1

2

3

4

5

fig.1.16 Oscilaţiile amortizate ale girocompasului

Considerăm că viteza mişcării de precesie are două componente: - V - viteza precesiei principale; - v - viteza precesiei secundare, provocată de surplusul de lichid dintr-unul din

vasele comunicante. Viteza de ridicare sau coborâre faţă de orizont a unei extremităţi a axei principale

de rotaţie a torului se modifică la fel ca şi în cazul oscilaţiilor neamortizate, valoarea ei fiind proporţională cu deplasarea unghiulară faţă de meridian.

Poziţia 1

Girocompase


– axa principală este orizontală, deviată din planul meridianului cu unghiul α1; – forţa gravitaţională a masei suplimentare nu produce precesie, dar greutatea G1

corespunzătoare acumulării maxime de lichid în recipientul din dreapta (nord), provoacă precesia suplimentară v

– capătul nordic începe să se deplaseze către meridian. Poziţia 2 – axa principală a ajuns în meridian, unghiul θ este maxim, iar lichidul în cele două

vase s-a echilibrat; – asupra girocompasului acţionează numai forţa G care produce precesia principală

V, mai mică decât precesia totală (V + v); – axa principală trece la vest de meridian. Poziţia 3 – axa principală este în planul orizontului, aşadar forţa G nu produce precesie

principală. – lichidul are nivel mare în vasul dinspre sud, iar forţa G1 dă naştere precesiei

suplimentare v orientată spre meridian; – deviaţia unghiulară α fiind mai mică decât în cazul oscilaţiilor neamortizate, viteza

de coborâre (vg) a extremităţii marcate a giroscopului este mai mică, ceea ce produce o nouă amortizare.

Poziţia 4 – precesia principală şi precesia suplimentară sunt din nou în fază, ceea ce face ca

precesia totală (V + v) să mişte accelerat axa principală spre meridian.

După ce axa principală ajunge din nou în planul orizontului (poz.5), deviată la est de meridian cu α5 < α max, amortizarea continuă, nu după o traiectorie eliptică, ci după o spirală eliptică, astfel că după un timp oarecare, axa principală a girocompasului se stabilizează definitiv în meridian.

Raportul dintre deviaţiile unghiulare succesive de o parte şi de alta a meridianului, are o valoare constantă şi se numeşte factor de amortizare – fam, de forma

n

namf

α

α 1−= ,

unde αn şi αn-1 reprezintă deviaţiile sinfazice succesive de vârf

Valoarea aproximativă a factorului de amortizare se situează în intervalul 3…5 şi depinde de latitudinea locului.

1.3 Erorile girocompaselor

Girocompase


În comparaţie cu situaţia particulară a unui girocompas plantat cu sistemul său de suspensie pe suprafaţa terestră, la o latitudine oarecare (aflat în imobilitate faţă de repere terestre), girocompasul amplasat pe un postament solidar cu nava, suferă nu numai influenţa mişcării diurne a Pământului, ci şi influenţa mişcărilor navei (deplasarea într-un anumit drum, schimbările de viteză, schimbările de drum, ruliul şi tangajul etc). Aceste mişcări ale navei generează erori care alterează direcţia nord-girocompas (0Ng) în raport cu direcţia nord adevărat. În funcţie de cauzele care le provoacă, erorile girocompasului sunt:

- eroarea de viteză; - erori de acceleraţie (erori balistice); - eroarea de balans; - erori accidentale.

În afară de erorile variabile enumerate mai sus, există şi o eroare constantă de aliniere sau de colimaţie; ea constă într-o deviaţie unghiulară permanentă a habitaclului girocompasului faţă de axa longitudinală a navei.

1.3.1 Eroarea de viteză

În studiul transformării giroscopului liber în girocompas, s-a presupus că giroscopul se găseşte amplasat fix, într-un punct de pe Glob, la o latitudine oarecare ϕ , iar planul

orizontului se roteşte în spaţiu cu o viteză unghiulară Ω. Viteza tangenţială corespunzătoare acestui punct va fi:

ϕϕ cos⋅Ω=tv (1.15)

Să presupunem nava deplasându-se odată cu girocompasul cu o viteză v într-un drum

oarecare D (fig.1.17). Planul orizontului legat de navă va executa o mişcare circulară în jurul unei axe perpendiculare pe planul conţinând centrul Pământului şi vectorul v

r. Viteza

unghiulară a acestei mişcări circulare este:

R

v=ω (1.16)

în care R este raza Pământului. Viteza unghiulară a mişcării circulare a planului orizontului datorată mişcării de rotaţie

diurne a Pământului este dată de relaţia:

ϕcos1 ⋅Ω=Ωrr

(1.17)

Însumând cele două viteze unghiulare, se obţine viteza unghiulară rezultantă:

Girocompase


11 Ω+=rrr

ωω (1.18)

Construcţia vectorului viteză unghiulară rezultantă se face după cum urmează:

• Vectorul ωr

(viteza unghiulară a deplasării navei) se descompune într-o componentă aflată în plan ecuatorial ( Dcos⋅ω

r) şi o componentă pe axa polilor

( Dsin⋅ωr

).

• Vectorul 1Ωr

nu are componentă în plan ecuatorial ( ϕcos1 ⋅Ω=Ωrr

). Aşadar, componenta din axa polilor a vectorului viteză unghiulară rezultantă este

suma:

ϕω cossin ⋅Ω+⋅=ΩΣ

rrrD

φ

2γN

D

N

S

ωr

nvr

ivr

irr

Hr

Ωr

rr

pωr

fig.1.17 Eroarea girocompasului datorată vitezei navei

Direcţia vitezei unghiulare rezultante faţă de planul meridianului este dată de unghiul δ şi pe ea se stabilizează axa girocompasului de pe nava aflată în mişcare. Această direcţie se numeşte meridian giroscopic.

Deviaţia meridianului giroscopic faţă de meridianul geografic este dată de relaţia:

D

Dtg

sincos

cos

⋅+⋅Ω

⋅=

ωϕ

ωδ (1.19)

Se înlocuiesc vitezele unghiulare cu viteze tangenţiale, astfel:

Girocompase


DvV

Dv

DR

v

R

V

DR

v

tgsincos

cos

sincos

cos

⋅+⋅

⋅=

+

=ϕϕ

δ (1.20)

Deoarece viteza navei este dată în noduri (Mm/h), trebuie exprimată şi viteza

tangenţială a Pământului la Ecuator, în aceeaşi unitate de măsură. Viteza unghiulară de rotaţie a Pământului este:

Raza Pământului la Ecuator este R = 6378,388 km. Valoarea unei mile marine este 1Mm = 1853,18 m Rezultă raza Pământului, în mile marine:

MmRMm 861,344118,1853

10388,6378 3

=⋅

=

Aşadar, viteza tangenţială a Pământului la Ecuator este:

hMmh

Mm

h

RV Mm

Mm /0771,90124

861,34412

24

2=

⋅==

ππ

Înlocuind în (1.18), se obţine:

Dv

Dvtg

sincos0771,901

cos

⋅+

⋅=

ϕδ (1.21)

Deoarece δ are valori foarte mici, tangenta poate fi substituită cu mărimea arcului

(unghiului), iar viteza tangenţială a Pământului la Ecuator se aproximează la 900 Nd şi astfel:

Dv

Dvg

sincos900

cos

⋅+

⋅=

ϕδ (1.22)

Se poate concluziona că:

- eroarea girocompasului datorată vitezei navei (g) nu depinde de parametri constructivi ai girocompasului şi se poate calcula indiferent de tipul lui; - eroarea de viteză se calculează permanent - ea creşte odată cu latitudinea şi este proporţională cu viteza navei - eroarea este maximă în drumurile de nord (00) şi sud (1800); - eroarea este nulă în drumurile de est (900) şi vest (2700).

1.3.2 Erorile balistice

Girocompase


În timpul manevrei de întoarcere a navei, se produc variaţii bruşte de drum şi viteză. Ele imprimă girocompasului acceleraţii care dau naştere unor mişcări de precesie în jurul axei principale, numite precesii balistice. Odată cu variaţia drumului şi a vitezei navei, se produce şi variaţia erorii de viteză, adică deplasarea meridianului giro faţă de poziţia iniţială, într-un anumit sens determinat de caracterul întoarcerii navei.

Într-adevăr, considerând latitudineaϕ constantă, vom avea pentru un anumit drum

iniţial D1 şi o viteză iniţială v1, eroarea de viteză:

ϕδ

cos900

cos 111

Dvv

⋅= (1.23)

căreia îi corespunde meridianul giro Ng1 (fig.1.18).

navrot©SD2011

N

Ng1

δv1

δv2

D1

D2

Ng2

fig.1.18

Schimbarea drumului cauzează erori balistice

În noul drum D2 şi pentru noua viteză v2, la terminarea manevrei, vom avea o altă eroare de viteză:

Girocompase


ϕδ

cos900

cos 222

Dvv

⋅= (1.24)

căreia îi corespunde un alt meridian giro Ng2, deplasat unghiular în sensul în care s-a

deplasat meridianul giro. În principiu, pentru a asigura orientarea mai rapidă a axei principale în noua poziţie de

echilibru (noul meridian giro), se dezactivează dispozitivul de amortizare al oscilaţiilor înainte de începerea manevrei de schimbare de drum şi se cuplează din nou după ce aceasta s-a terminat. Totuşi, amortizarea oscilaţiilor se face destul de încet şi axa principală revine în noul meridian giro într-un interval de timp mult mai mare (1..2h) decât durata manevrei (câteva minute).

În urma mişcării de precesie balistică, axa principală a girocompasului poate ocupa, la terminarea manevrei, una din următoarele trei poziţii, în raport cu noul meridian giro:

a) coincide cu noul meridian giro, deplasându-se împreună cu acesta, dacă viteza precesiei balistice este egală cu viteza de deplasare a meridianului giro; evident, valoarea erorii balistice este zero;

b) depăşeşte meridianul giro, dacă viteza precesiei balistice este mai mare decât viteza de deplasare a meridianului giro;

c) rămâne în urma meridianului giro, deplasându-se mai puţin decât acesta, dacă viteza precesiei balistice este mai mică decât viteza de deplasare a meridianului giro.

În funcţie de aceste situaţii, trecerea axei principale a girocompasului în noua poziţie de echilibru poate fi:

- aperiodică (fără oscilaţii) în cazul a) şi - periodică (cu oscilaţii – fig.1.19) în cazurile b) şi c).

δbal

fig.1.19

Eroare balistică amortizată

Evident, cea mai avantajoasă trecere a axei principale în poziţia de echilibru, în ceea ce priveşte precizia şi stabilitatea girocompasului, este cea aperiodică.

1.3.3 Eroarea de balans

Girocompase


Acest tip de eroare se produce la ruliu şi la tangaj, atunci când punctul de suspensie al girocompasului capătă o acceleraţie a cărei perioadă este foarte mică (6…15s) în comparaţie cu perioada oscilaţiilor girocompasului (1…2h). Valoarea maximă a acceleraţiei în cazul ruliului sau al tangajului este mult mai mare decât în timpul întoarcerii navei.

Valoarea erorii de balans depinde de latitudinea şi amplitudinea tangajului sau a ruliului. Ea creşte proporţional cu amplitudinea balansului.

Practic, eroarea de balans se înlătură prin utilizarea unui sistem format din două giroscoape cuplate printr-un sistem de pârghii antiparalelogram, astfel încât axele lor să facă între ele un unghi de 900 în lipsa precesiei (fig.1.20) şi un unghi mai mic, sub efectul ei (1.21).

fig.1.20

fig.1.21

1.4. Giromotoare

Girocompase


Giromotoarele sunt maşini electrice din a căror componenţă fac parte giroscoapele (torurile giroscopice); mai precis, partea masivă a rotoarelor maşinilor este chiar torul (fig.1.22).

carcasa giromotorului

axul torului giroscopic

lagăr

carcasa giromotorului

Torul giroscopic

rotor în scurtcircuit

bobinaj statoric

miez feromagnetic statoric

fig.1.22 Secţiune prin giromotor

De obicei, giromotoarele sunt maşini asincrone de curent alternativ. Pentru a putea atinge turaţii relativ mari, ele se alimentează din surse cu frecvenţă mai

mare decât cea industrială (50/60Hz). Motivul este că nu poate fi depăşită limita impusă de relaţia

( )p

fsn

601−= (1.25)

unde: n este turaţia giromotoarelor; s este alunecarea electrică a giromotorului asincron; f este frecvenţa tensiunii de alimentare a giromotoarelor; p este numărul de perechi de poli statorici. Majoritatea giromotoarelor sunt maşini trifazate de curent alternativ.

1.5. Alimentarea giromotoarelor trifazate de curent alternativ

Girocompase


Giromotoarele sunt încasetate într-o girosferă (aşa cum arată figurile 1.20 şi 1.21), al

cărei centru de greutate este coborât sub centrul ei geometric, ceea ce îi conferă efectul pendular.

Există două modalităţi de a alimenta şi respectiv de a configura perechea de giromotoare trifazate:

• alimentare trifazată directă; • alimentare monofazată utilizând condensatoare.

“U”

“W”

MA

3~

“V”

UCC

MA

3~

GIROMOTOR

1

GIROMOTOR

2

INVERTOR

TRIFAZAT

fig.1.23 Alimentare trifazată directă

În cel de-al doilea caz, alimentarea celor două giromotoare asincrone cu înfăşurări trifazate se face aplicând o tensiune monofazată într-o configuraţie ca cea din fig.1.24, utilizând condensatoare (C1, C2) pentru crearea defazajului necesar pornirii într-un acelaşi sens bine determinat.

“U”

“W”

MA

3~

UCC

MA

3~

GIROMOTOR

1

GIROMOTOR

2

INVERTOR

MONOFAZAT

C1

C2

fig.1.24 Alimentare monofazată utilizând condensatoare pentru defazaj

1.6. Echipamente giro

Girocompase


Particularitatea aparatului electric de navigaţie care oferă informaţia referitoare la

alterarea cursului navei (∆Ψ) constă în faptul ca elementul sensibil ES este urmărit de o parte a interfeţei de prelevare. Această acţiune este îndeplinită de către elementul de

urmărire EU (fig.1.25). Pentru sistemul de urmărire, elementul sensibil iniţiază livrarea mărimii de intrare

RL∆Ψ, iar elementul de urmărire este obiect comandat şi hemiinterfaţă informatoare. Elementul de urmărire este de obicei solidar cu indicatorul grosier al cursului navei Ψ.

Pentru sistemul de reglare a temperaturii, mediul existent în ansamblul ES-EU este generator de informaţie şi ţintă pentru obiectul comandat de sistem – ansamblul climatizor.

Structura echipamentului giro este prezentată în fig.1.25 şi conţine: A. Ansamblul element sensibil – element de urmărire (ES-EU) B. Sistemul de urmărire C. Sistemul de distribuţie al informaţiei referitoare la alterarea cursului navei D. Sistemul de alimentare E. Sistemul de reglare al temperaturii mediului ES

indicator curs

elementsensibil

ES

Gbloc©STEFAND2011

Sistem reglare

temperatură

Sistem urmărire

Sistemalimentare

Sistem distribuţie

(data)curs

∆Ψ

Ψ

u∆ΨRL∆Ψθset

θact

EUInterfaţaprelevare

Ψ

fig.1.25 Schema bloc a echipamentului giro

1.6.1. Sistemul de urmărire

Girocompase


Puntea pentru prelevarea semnalului diferenţă de curs (∆Ψ) este formată din înfăşurările primare L1, L2 ale transformatorului simetric TR şi cele două rezistenţe variabile RW1, RW2 ale lichidului-suport (care se formează între contactele captoare ale sferei de urmărire şi capetele benzii conductive ecuatoriale ale girosferei), înseriate cu rezistenţele R1, R2 ale coloanelor de lichid dintre suprafeţele conductive ecuatoriale şi domul conductiv inferior al girosferei (fig.1.26 şi fig.1.27).

Ualim Uamp

Rsup

Rinf

RW1 RW2

R1

R2

L1

L2

fig.1.26 prelevarea semnalului

„eroare de curs”

RW1

RW2

L1

R1

L2

R2

Ualim Uamp

TR

L3

fig.1.27 puntea Wheatstone echivalentă

Girocompase


Orice modificare a cursului navei (Ψ) are drept rezultat schimbarea poziţiei unghiulare a elementului de urmărire (sferei de urmărire) faţă de elementul sensibil orientat în meridian. Această modificare mecanică se traduce în dezechilibrarea punţii Wheatstone (fig.1.27) ce are în alcătuire două elemente rezistive (RW1 şi RW2) reprezentate de coloanele de lichid-suport (mediu interstiţiu) dintre electrozii de urmărire ai sferei de urmărire şi banda conductivă ecuatorială a girosferei (fig.1.26).

Inegalitatea valorilor rezistenţelor coloanelor de lichid generează inegalitatea curenţilor

care străbat înfăşurările primare ale transformatorului simetric şi, drept urmare, apariţia unei tensiuni cu o anumită fază în secundarul transformatorului

002211 ≠⇒≠+ ampWW URIRI (1.26)

Această tensiune este comparată cu o referinţă (uref) şi amplificată înainte de a fi

aplicată electromotorului de urmărire

( )refampserv UUkU += (1.27)

Sensul de rotaţie şi numărul de revoluţii al acestuia trebuie să compenseze prin

demultiplicare, decalajul unghiular dintre EU (sfera de urmărire) şi ES (fig.1.28).

indicator curs (roza de 3600)

elementsensibil

(ES)

Gurm©STEFAND2011

1/2interfaţăprelevare

(transformatorsimetric)

amplificator

urmărireservomotor

Mecanismdemultiplicator

datacurs

T

element urmărire

(EU)

uref

∆Ψ

Ψ

uamp userv

k∆Ψ

RL∆Ψ

u∆Ψ

fig.1.28 Schema bloc a sistemului de urmărire giro

1.6.2. Sistemul de transmitere şi distribuţie a semnalului alterare

Girocompase


curs

Un mecanism demultiplicator angrenat de electromotorul de urmărire antrenează transmiţătorul de curs (T), iar acesta livrează semnalul ∆Ψu corespunzător alterării cursului.

Funcţia de transfer realizată de transmiţător este

∆Ψ= ∆Ψ

ree

VoltuT

degχ (1.28)

Distribuitorul este un nod de pompaj energetic. Randamentul lui este dat de relaţia

cons

rec

distrP

P∑=η (1.29)

Repetitoarele giro şi receptoarele înglobate în celelalte aparate electrice de navigaţie

primesc un răspuns. Aceste receptoare sincrone reprezintă referinţa de curs pentru evaluarea celorlalte informaţii referitoare la navigaţie.

Traseul navei poate fi monitorizat cu ajutorul înregistratorului de curs.

semnal alterare curs

distribuitor

Repetitoare

giro

Inregistrator

de curs

Receptoarein

aparate de navigatie

T

De la mecanismul demultiplicatoral sistemului de urmărire

u∆Ψ∆Ψ

Gdistr©STEFAND2011

Pcons

ΣPrec

fig.1.29 Schema bloc a sistemului de distribuţie giro

Schema electrică a unui sistem de distribuţie giro este prezentată în fig. 1.30.

Girocompase


Motoarele pas cu pas MPP sunt bifazate şi acţionate prin perechea de amplificatoare

echipate cu transistoarele de putere T1…T4, activate de operaţionalele AO şi primind nivele

de tensiune stabilite matricial de porţile şi rezistoarele din figură.

actioMPPMrezol2U©StefanDordea2011

NUM

REV

MPP 1

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

&

-Ucc

-Ucc

L1

L2

L3

L4

Q1

Q2

Q3

Q4

U/D

CL

Tact S

Tact Tact D

Tact

sens

2R

2R

8R

8R

4R

4R

8/7R

8/7R

A1

B1

C1

A2

B2

C2

&

&

RD1

RD2

+Ucc

T1 T3

T2 T4

-Ucc

AO

+Ucc

T1 T3

T2 T4

-Ucc

AO

MPP n

MPP 2

u1

u2

fig.1.30

Schema sistemului de distribuţie giro pentru repetitoare pas cu pas

Formele de undă ale tensiunilor care alimentează înfăşurările motoarelor pas cu pas din repetitoarele giro sunt date în fig.1.31.

Existenţa repetitoarelor circulare în bordurile navelor este justificată de necesitatea preluării relevmentelor terestre, utilizând în combinaţie cu repetitorul giro instrumentul de navigaţie cunoscut sub denumirea de alidadă. Această configuraţie este o normă impusă de registrele navale internaţionale.

Girocompase


-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

6

5

7

8

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

6

5

7

8

u2

u1

fig.1.31

Formele de undă ale tensiunilor pe faze

Girocompase


1.6.3. Sistemul de alimentare

Pentru a putea obţine turaţii ale rotoarelor giro mai mari decât pn /)60(50= , se

foloseşte conversia dublă de energie fig.1.30. Tensiunea alternativă a bordului este mai întâi redresată (prima etapă de conversie) şi

apoi inversată (a doua etapă de conversie) într-o tensiune alternativă cu frecvenţă mai mare decât a tensiunii alternative a bordului (50-60Hz).

elementsensibil

Gbloc©SD2001

Sistem reglare

temperatură

Sistem urmărire

Sistem

distribuţiedatacurs

redresorinvertorstabilizator Selectorautomat

Tensiune alternativă

f=50/60Hz

Tensiune continuă

27V

ualimualim ualimustab

ustab

ustab ustab

uredr

27V

fig.1.30

Schema bloc a sistemului de alimentare giro

Selectarea automată a sursei de alimentare este normă de registru internaţional. Atunci când tensiunea alternativă a bordului dispare,, girocompasul se alimentează din

baterii de acumulatoare (27V). Există două posibilităţi de a alimenta sistemul din surse primare (chimice) de energie:

• Baterii cu plumb 6x2,2V=13,2V; două baterii conectate în serie VU sel 4,26=

• Baterii alcaline 10x1,35V=13,5V; două baterii conectate în serie VU sel 27= .

Girocompase


Alimentarea elementului sensibil presupune de fapt alimentarea (ualim) giromotoarelor din interiorul girosferei. Transferul de energie are loc prin intermediul lichidului-suport (Rsup, Rinf) astfel: - la girosferele alimentate trifazat, sunt folosite suprafeţele conductive superioară,

ecuatorială şi inferioară; - la girosferele alimentate monofazat (fig.1.31) sunt folosite suprafeţele conductive

inferioară şi superioară. Pentru a putea obţine turaţii ale rotoarelor giro mai mari decât pn /)60(50= , se

foloseşte conversia dublă de energie.

Ualim Uamp

Rsup

Rinf

RW1 RW2

L1

L2

fig.1.31 Alimentarea giromotoarelor într-un sistem monofazat

Obţinerea unei turaţii de aproximativ 21000 rot/min este posibilă prin alimentarea giromotoarelor la o frecvenţă de 330…340Hz (considerând că giromotoarele asincrone au o singură pereche de poli).

Girocompase


1.6.4. Sistemul de termoreglare

Încălzirea şi, respectiv răcirea lichidului-suport sunt controlate pentru a păstra constantă temperatura mediului interstiţiu.

Elementele care asigură această automatizare sunt: • elementul termosensibil (traductor de prelevare a temperaturii – θact); • adaptorul (interfaţa element termosensibil – element climatizor); • ansamblul climatizor format din elementele executoare (rezistenţe de încălzire şi

ventilaţie). Elementul termosensibil este imersat în lichidul-suport.

Prima conversie are loc în mediul interstiţiu şi constă în schimbul de căldură dintre elementul sensibil şi elementul de urmărire

=

gr

gr

set

acterst

θ

θχ int (1.30)

element

sensibil

Gtemp©SD2001

Traductordiferenţial prelevare

temperatură

Adaptor climatizor

element urmărire

Mediuinterstiţiu

θref

θact uθdiff

θset

uθ

fig.1.32 activarea adaptorului pe baza alterării temperaturii.

A doua conversie are loc într-un mediu referenţial; compararea temperaturii actuale a

lichidului-suport cu temperatura de referinţă rezultă în obţinerea unei tensiunii care activează sistemul de climatizare.

( )

−=

Gr

Volt

sign

u

refact

diff

Diffθθ

χθ

(1.31)

=

Volt

Volt

u

u

diff

adapt

θ

θχ (1.32)

Girocompase


De reţinut!

În girocompas, torul giroscopic este o parte componentă a rotorului unei maşini electrice.

Giroscopul cu trei grade de libertate este un sistem format dintr-un rotor (tor giroscopic) şi o suspensie care asigură un punct fix pe axa de simetrie a rotorului.

Torul giroscopic este un solid rigid omogen de revoluţie, care are un moment de inerţie apreciabil şi care se roteşte cu o viteză unghiulară considerabilă în jurul axei sale de simetrie.

Pentru a obţine un moment cinetic mare, rotorul trebuie să se învârtească prin exteriorul statorului maşinii electrice. De asemenea, pentru a obţine o viteză unghiulară considerabilă, frecvenţa tensiunii de alimentare a maşinii electrice trebuie să fie mare. Este nevoie de un bloc de conversie a energiei electrice pentru alimentarea giromotorului9

cu frecvenţă mărită. Pentru a putea obţine turaţii ale rotoarelor giro mai mari decât

pn /)60(50= , se foloseşte conversia dublă de energie.

Tensiunea alternativă a bordului este mai întâi redresată (prima etapă de conversie) şi apoi inversată (a doua etapă de conversie) într-o tensiune alternativă cu frecvenţă mai mare decât a tensiunii alternative a bordului (50-60Hz).

Alimentarea elementului sensibil presupune de fapt alimentarea giromotoarelor din interiorul girosferei. Transferul de energie are loc prin intermediul lichidului-suport astfel: - la girosferele alimentate trifazat, sunt folosite suprafeţele

conductive superioară, ecuatorială şi inferioară; - la girosferele alimentate monofazat sunt folosite suprafeţele

conductive inferioară şi superioară. Încălzirea şi, respectiv răcirea lichidului-suport sunt controlate

pentru a păstra constantă temperatura mediului interstiţiu.

Prima conversie are loc în mediul interstiţiu şi constă în schimbul de căldură dintre elementul sensibil şi elementul de urmărire.

A doua conversie are loc într-un mediu referenţial; compararea temperaturii actuale a lichidului-suport cu temperatura de referinţă rezultă în obţinerea unei tensiunii care activează sistemul de climatizare.

9 maşină electrică (de obicei asincronă) de construcţie specială, care conţine torul giroscopic

Girocompase


Teste de autoevaluare TESTUL nr. 31

G931. În schema echivalentă din fig.1.33, deviaţia unghiulară a elementului de urmărire giro faţă de elementul sensibil orientat se manifestă prin modificarea valorii

a) inductivităţilor L1, L2 b) rezistenţelor RW1, RW2 c) rezistivităţilor volumelor de lichid suport R1, R2

RW1

RW2

L1

R1

L2

R2

U1 U2

TR

L3

fig.1.33

Schema echivalentă a Punţii Wheatstone

Girocompase


G 4201. Ce turaţie atinge un giromotor asincron (neglijând alunecarea electrică) având două perechi de poli statorici, în cazul în care tensiunea alternativă de alimentare are frecvenţa de 200 Hz

a) 12000 rot/min b) 6000 rot/min c) 18000 rot/min

G001. Girocompasul este un aparat de navigaţie utilizat pentru indicarea

a) direcţiei navei b) sensului de navigaţie c) cursului navei

G031. Erorile balistice ale girocompaselor depind direct proporţional de

a) tangajul navei b) silueta navei c) folosirea efectului Doppler d) utilizarea unei perechi de

giromotoare

e) viteza de giraţie a navei

TESTUL nr. 32



Girocompase


G932. Acţionarea prezentată în fig. 9.32 pentru motorul pas cu pas din repetitorul giro trebuie să realizeze:

a) defazajul de o jumătate de perioadă a două tensiuni sintetice

b) defazajul de o perioadă a două tensiuni sintetice

c) defazajul de un sfert de perioadă a două tensiuni sintetice

d) sincronismul a două tensiuni sintetice

+Ucc

T1 T3

T2 T4

MPP

actioMPPU rezol2U© SD2005

NUM

REV

“A” B

-Ucc

Ucc

Ucc

“D” E

&

&

&

&

&

&

&

&&

&

&

-Ucc

-Ucc

L1

L2

L3

L4

Q1

Q2

Q3

Q4

U/D

CL

Tact S

Tact Tact D

Tact

sens

R

R

4R

4R

2R

2R

8/7R

8/7R

A1

B1

C1

A2

B2

C2

fig.9.32

Acţionarea motorului pas cu pas din repetitorul giro

G002. Funcţionarea girocompasului se bazează pe exploatarea

a) greutăţii unui tor giroscopic b) vitezei unghiulare a unui giroscop

liber

c) momentului de inerţie al unui giroscop liber

d) precesiei unui giroscop cu trei grade de libertate

Girocompase


G032. Utilizarea compaselor monogiroscopice poate fi substituită prin folosirea

a) sondei ultrason b) lochului Doppler c) utilizarea unei perechi de

giromotoare

d) compaselor bigiroscopice e) giroscopului cu trei grade de

libertate

TESTUL nr. 33

G003. Momentul de inerţie al unui tor giroscopic este

a) 2

2

1mRJ =

b) 22

2

mR

c) 2

mR

d) 2mR

G033. Sensul de rotaţie al motorului de urmărire depinde de

a) polaritatea tensiunii de alimentare a amplificatorului de urmărire

b) raportul rezistenţelor coloanelor de lichid din interfaţă c) semnul tensiunii de alimentare a punţii Wheatstone



Girocompase


G933. Stabilizatorul din schema prezentată în fig. 1.35 se alimentează cu

a) tensiunea alternativă a bordului b) tensiune continuă sau tensiune alternativă, în

funcţie de regimul de lucru al girocompasului

c) tensiune continuă de 24V, indiferent de regimul de lucru al girocompasului

d) tensiune stabilizată

elementsensibil

Gbloc© SD2001 GIROCOMPAS - Sistemul de alimentare

Sistem reglare

temperatura

Sistem

urmarire

Sistem

distributiedatacurs

redresorinvertorstabilizatorSelectorautomat

Tensiune alternativa

f=50/60Hz

Tensiune continua

24V

fig. 1.35

Schema bloc a girocompasului

TESTUL nr. 34

G 4204. Ce turaţie atinge un giromotor asincron (neglijând alunecarea electrică) având două perechi de poli statorici, în cazul în care tensiunea alternativă de alimentare are frecvenţa de 350 Hz?


Girocompase


G004. Momentul de inerţie al unui tor giroscopic este

a) o constantă constructivă b) proporţional cu momentul cinetic c) se află în legătură directă cu viteza unghiulară a

torului giroscopic

G934. Care este valoarea deplasării unghiulare elementare (incrementul unghiular) pentru motorul pas cu pas al unui repetitor giro ca cel din fig.1.36, dacă raportul dintre numărul de poli rotorici şi numărul de perechi de poli statorici este 2/3:

a)

2

π

b)

3

π

c)

6

π

N

S

B C

II

II

III

III

I

I

A D E F

MPPTsep©SD2005

fig.1.36 Motor trifazat pas cu pas

Girocompase


G034. Pentru a obţine o turaţie de aproximativ 18000 rot/min (neglijând alunecarea electrică) în cazul unui giromotor asincron având două perechi de poli statorici, este necesară o tensiune alternativă de alimentare cu frecvenţa de

a) 600 Hz b) 300 Hz c) 900 Hz

TESTUL nr. 35

G005. Rotorul giroscopic ce intră în componenţa girocompasului, are

a) două grade de libertate b) trei grade de libertate c) patru grade de libertate d) şase grade de libertate

G035. Frecvenţa tensiunii de alimentare a giromotoarelor asincrone

a) depinde de frecvenţa tensiunii de alimentare a navei din centrala bordului

b) depinde de tensiunea de alimentare a convertorului

c) se stabileşte în funcţie de numărul de perechi de poli statorici

d) depinde de alunecarea electrică a giromotoarelor asincrone

e) depinde de curentul de sarcină al giromotoarelor asincrone

Girocompase


G935. Schema din fig.1.29 prezintă o configuraţie de conectare

a) serie-paralel a giromotoarelor asincrone

b) serie a giromotoarelor asincrone c) paralel a giromotoarelor

asincrone

“U”

“W”

MA

3~

“V”

UCC

MA

3~

GIROMOTOR

1

GIROMOTOR

2

INVERTOR

TRIFAZAT

fig.1.29 Alimentarea giromotoarelor



TESTUL nr. 36



Girocompase


G936. Acţionarea prezentată în fig. 1.37, pentru motorul pas cu pas din repetitorul giro, trebuie să realizeze:

a) defazajul de o jumătate de perioadă a celor trei tensiuni sintetice

b) defazajul de o perioadă a celor trei tensiuni sintetice

c) defazajul de o treime de perioadă a celor trei tensiuni sintetice

d) defazajul de un sfert de perioadă a celor trei tensiuni sintetice

e) sincronismul celor trei tensiuni sintetice

+Ucc

B

T1 T3 T5

T2

3 TRAFO

SEPAR

3 TRAFO

SEPAR

µCTRL

T4 T6

actioMPPTcomCTRL© SD2005

1

3

5

2

4

6

IS

IS

A

IP

IP

MPPTC

B com

-Ucc

Ucc

Ucc

fig.1.37 Acţionarea motorului pas cu pas din repetitorul giro

G.006. Numărul gradelor de libertate ale rotorului giroscopic se referă la posibilitatea acestuia de a efectua

a) patru mişcări de rotaţie b) două mişcări de rotaţie şi o

translaţie

c) trei mişcări de rotaţie d) trei translaţii e) trei translaţii şi trei mişcări de

rotaţie

Girocompase


G036. Eroarea minimă de viteză a girocompasului se constată în

a) drumuri N – S b) drumuri E – W c) lipsa forţelor perturbatoare

TESTUL nr. 37

G937. Acţionarea de putere prezentată în fig. 1.38 pentru motorul pas cu pas din repetitorul giro este:

a) o acţionare monopolară bifazată b) o acţionare bipolară bifazată c) o acţionare pentapolară d) o acţionare tetrapolară

+Ucc

TU1 TU3

TU2 TU4

MPP

8COMBIPOL©SD2005

A B

E

D

TV3

TV4

TV1

TV2

fig.1.38

Acţionarea de putere pentru motorul pas cu pas



Girocompase


G007. În figura 1.39, axa azimutală de rotaţie a rotorului giroscopic este

xx’

y

y’

z’

z

fig. 1.39

a) x-x’ b) y-y’ c) z-z’ d) x-y’

TESTUL nr. 38



Girocompase


G938. Comanda acţionării motorului pas cu pas din fig.1.40 asigură:

a) stocarea programului de acţionare

b) rularea secvenţială a acţionării c) memorarea stărilor

transistoarelor de putere

d) protecţia la supratensiuni

+Ucc

B

T1 T3 T5

T2

3

TRAFO

SEPAR

3

TRAFO

SEPAR

sens

NU

MĂ

RĂ

TO

RR

EV

ER

SIB

IL

T4 T6

actioMPPTcom©SD2005

1 3

5

2 4

6

IS

IS

A

IP

IP

MPPTC

B com

-Ucc

Ucc

Ucc

GENERATOR de TACT

fig.1.40 Acţionarea motorului pas cu pas din repetitorul giro

G008. Rotorul giroscopic îşi poate modifica zenitul, rotindu-se în jurul axei

a) x-x’ b) y-y’ c) z-z’ d) x-y’

G038. Interfaţa de prelevare a cursului navei livrează amplificatorului de urmărire un semnal proporţional cu

a) viteza unghiulară a rotoarelor giro b) frecvenţa tensiunii de alimentare a giromotoarelor c) deviaţia unghiulară dintre elementul sensibil şi

elementul de urmărire

TESTUL nr. 39

Girocompase


G939. Secţiunea de putere a schemei prezentată în fig.1.41 asigură

a) stocarea programului de acţionare

b) rularea secvenţială a acţionării c) acţionarea monopolară a MPP

din repetitorul giro

d) acţionarea bipolară a MPP din repetitorul giro


+Ucc

TU1 TU3

TU2

µCTRL

TU4

MPP

4COMBIPOL©SD2005

D – E

4

TRAFO

SEPAR

INTERF

SEC

INT

PRIM

A B

fig.1.41 Secţiunea de putere a acţionării

G009. Rotorul giroscopic îşi poate modifica azimutul, cu ajutorul sistemului cardanic, rotindu-se în jurul axei

a) x-x’ b) y-y’ c) z-z’ d) x-y’

G039. Mărimea electrică de la ieşirea amplificatorului de urmărire

Girocompase


depinde de

a) polaritatea semnalului livrat de puntea Wheatstone b) faza semnalului livrat de interfaţa de prelevare a

cursului navei

c) amplitudinea semnalului de la intrarea amplificatorului d) de toate cele enumerate mai sus



TESTUL nr. 40

G010. Momentul cinetic al rotorului giroscopic este

a) proporţional cu masa sa b) proporţional cu momentul său de inerţie c) direct proporţional cu viteza sa unghiulară d) egală cu produsul J⋅ω



G040. Frecvenţa tensiunii de alimentare a giromotoarelor asincrone

Girocompase


a) depinde de frecvenţa tensiunii de alimentare a bordului

b) depinde de tensiunea de alimentare a convertorului giro

c) se stabileşte în funcţie de numărul de perechi de poli statorici

TESTUL nr. 41

G941. Cealaltă jumătate a interfeţei de prelevare prezentată în fig.1.42 este formată din

a) inductanţele transformatorului simetric b) rezistenţele coloanelor de lichid conductiv

corespunzătoare electrozilor de urmărire

c) rezistenţele înseriate ale volumelor de lichid conductiv

indicator curs (roza de 3600)

elementsensibil

(girosfera)

G.SU©SD2001 GIROCOMPAS - Sistemul de urmarire

1/2interfataprelevare

(transformatorsimetric)

amplificator

urmarireservomotor

Mecanismdemultiplicator

data (alterare) curs

Tsfera de urmarire

fig.1.42

Preluarea semnalului curs G011. Un observator aflat la Polul Nord constată că axa principală de

Girocompase


rotaţie a unui giroscop, care era orientată iniţial ( 0=t ) pe direcţia N-S,

a) descrie o evolventă b) descrie un plan perpendicular pe axa polilor c) nu efectuează nici o mişcare aparentă d) descrie o exponenţială

pe durata a 24 de ore.

G041. Activarea elementelor sistemului de termoreglare giro depinde de

a) tensiunea de alimentare a elementului termosensibil b) temperatura mediului dintre elementul sensibil şi

elementul de urmărire

c) temperatura mediului ambiant G 4211. Ce turaţie atinge un giromotor asincron (neglijând alunecarea electrică) având o pereche de poli statorici, în cazul în care tensiunea alternativă de alimentare are frecvenţa de 200 Hz


TESTUL nr. 42

G012. Un observator aflat la Polul Nord constată că axa principală de rotaţie a unui giroscop, care era iniţial ( 0=t ) perpendiculară pe direcţia N-S,

a) descrie o evolventă b) descrie un plan perpendicular pe axa polilor c) nu efectuează nici o mişcare aparentă d) descrie o exponenţială


G942. Diagrama din fig.1.43 reprezentând tensiunile de alimentare ale

Girocompase


motorului pas cu pas din repetitorul giro arată că

a) defazajul dintre cele două tensiuni sintetice

este 4

π

b) defazajul dintre cele două tensiuni sintetice

este 3

π

c) defazajul dintre cele două tensiuni sintetice

este 2

π

d) defazajul dintre cele două tensiuni sintetice este π

U1

U2

fig.1.43 τensiunile de alimentare ale

motorului pas cu pas din repetitorul giro

G 4212. Ce turaţie atinge un giromotor asincron (neglijând alunecarea electrică) având o pereche de poli statorici, în cazul în care tensiunea alternativă de alimentare are frecvenţa de 250 Hz


G042. Ce turaţie atinge un giromotor asincron având două perechi de

Girocompase


poli statorici (neglijând alunecarea electrică), în cazul în care tensiunea alternativă de alimentare are frecvenţa de 600 Hz


TESTUL nr. 43

G943. Utilizarea unei perechi de giromotoare asincrone cuplate mecanic într-un dispozitiv antiparalelogram (fig.1.20) reduce

a) Eroarea de viteză b) Eroarea de balans c) Erorile balistice

fig.1.20 Dispozitiv antiparalelogram

G043. Ce turaţie atinge un giromotor asincron având trei perechi de poli

Girocompase


statorici (neglijând alunecarea electrică) şi tensiunea de alimentare are frecvenţa de 600 Hz




G013. Un observator aflat la Ecuator constată că axa principală de rotaţie a unui giroscop, care era iniţial ( 0=t ) în planul orizontului şi pe direcţia N-S,

a) descrie o evolventă b) descrie un plan perpendicular pe

axa polilor

c) nu efectuează nici o mişcare aparentă

d) descrie o exponenţială pe durata a 24 de ore.

TESTUL nr. 44



G944. Secţiunea de putere T1...T4 din schema arătată în fig. 1.44

Girocompase


reprezentând o acţionare cu undă sintetică a motorului pas cu pas din repetitorul giro, asigură

a) alimentarea bipolară monofazată a motorului pas cu pas

b) alimentarea monopolară bifazată a motorului pas cu pas

c) alimentarea monopolară monofazată a motorului pas cu pas

d) alimentarea bipolară bifazată a motorului pas cu pas

+Ucc

T1 T3

T2

MUX

T4

MPP

actioMPPTU2U©SD2005

B-E

4

TRAFO

SEPAR

INTERF

SEC

INT

PRIM

A D

µCTRL

C-F

8

-Ucc

Ucc

Ucc

fig.1.44

G014. Un observator aflat la Ecuator constată că axa principală de rotaţie a unui giroscop, care era iniţial ( 0=t ) în planul orizontului şi perpendiculară pe direcţia N-S,

a) descrie o suprafaţă conică b) descrie o suprafaţă cilindrică c) nu efectuează nici o mişcare d) descrie un plan perpendicular pe

axa polilor


G044. Care este numărul de perechi de poli statorici ai unui giromotor

Girocompase


asincron (neglijând alunecarea electrică) alimentat la frecvenţa de 400 Hz, la o turaţie de 24000 rot/min

a) p = 2 b) p = 1 c) p = 6

TESTUL nr. 45

G945. Semnalul livrat de transmiţătorul T (din fig.1.45) distribuitorului este

a) o mărime electrică reprezentând cursul giro

b) un set de tensiuni reprezentând drumul actual al navei

c) o mărime electrică reprezentând deviaţia unghiulară dintre vechiul şi actualul drum giro

G.SU©SD2001

semnal alterare curs

distribuitor

Repetitoare

giro

Inregistrator

de curs

Receptoarein

aparate de navigatie

T

De la mecanismul demultiplicator al sistemului de urmarire

GIROCOMPAS - Sistemul de transmitere si distributie

a semnalului alterare curs

fig.1.45 Sistem de distribuţie giro

G 4215. Ce turaţie atinge un giromotor asincron (neglijând alunecarea electrică) având o pereche de poli statorici, în cazul în care tensiunea

Girocompase


alternativă de alimentare are frecvenţa de 400 Hz


G015. Un observator aflat la o latitudine oarecare constată că axa principală de rotaţie a unui giroscop, care era iniţial ( 0=t ) în planul orizontului şi perpendiculară pe direcţia N-S,

a) descrie un unghi solid cu deschiderea ϕ2 b) descrie o suprafaţă cilindrică c) nu efectuează nici o mişcare d) descrie un plan perpendicular pe axa polilor e) descrie un unghi solid cu deschiderea

22

πϕ +

G045. Care este frecvenţa convertorului care alimentează un giromotor asincron (neglijând alunecarea electrică) dacă numărul perechilor de poli statorici este 2, iar turaţia giromotorului este de 12000 rot/min

a) 240 Hz b) 200 Hz c) 400 Hz

TESTUL nr. 46

G046. În cazul oscilaţiilor neamortizate ale girocompasului, proiecţia unui capăt al axei principale descrie o

a) elipsă b) spirală eliptică c) evolventă

G946. Invertorul care alimentează giromotoarele asincrone din elementul sensibil (schema bloc din fig.1.46) este alimentat cu

Girocompase


a) tensiune alternativă stabilizată b) tensiune continuă stabilizată c) tensiune alternativă cu frecvenţă

mărită

elementsensibil

Gbloc© SD2001 GIROCOMPAS - Sistemul de alimentare

Sistem reglare

temperatura

Sistem

urmarire

Sistem

distributiedatacurs

redresorinvertorstabilizatorSelectorautomat

Tensiune alternativa

f=50/60Hz

Tensiune continua

24V

fig.1.46

G016. Un observator aflat la o latitudine oarecare constată că axa principală de rotaţie a unui giroscop, care era iniţial ( 0=t ) pe direcţia N-S,

a) descrie un unghi solid cu deschiderea ϕ2 b) descrie o suprafaţă cilindrică c) nu efectuează nici o mişcare d) descrie un plan perpendicular pe axa polilor e) descrie un unghi solid cu deschiderea

22

πϕ +


Girocompase



TESTUL nr. 47

G947. Comanda acţionării motorului pas cu pas din fig.1.47 asigură:

a) cuplarea directă cu puntea de putere

b) protecţia la supracurenţi c) memorarea stărilor

tranzistoarelor de putere


+Ucc

“U”

T1 T3 T5

T2

3 TRAFO

SEPAR

3

TRAFO

SEPAR

µCTRL+DMA

T4 T6

INVSTAT3f+DMA©SD2005

1 3

5

2

4 6

INT

SEC

“V”

“W”

INT

SEC

INT

PR6

fig.1.47 Acţionarea motorului trifazat pas cu pas

D repetitorul giro


Girocompase



G017. Definiţi mişcarea de precesie ca fiind

a) o caracteristică constructivă b) o consecinţă a variaţiei

momentului cinetic

c) o consecinţă a mişcării diurne a Pământului

G047. În cazul oscilaţiilor amortizate ale girocompasului, proiecţia unui capăt al axei sale principale descrie o:

a) elipsă b) spirală eliptică c) evolventă

TESTUL nr. 48

G018. Precesia giroscopului cu trei grade de libertate este

a) o constantă constructivă b) o proprietate dinamică c) o consecinţă a atracţiei gravitaţionale d) o consecinţă a mişcării unghiulare a Pământului



G948. Care este valoarea deplasării unghiulare elementare (incrementul unghiular) pentru motorul pas cu pas al unui repetitor giro ca cel din fig.1.48, dacă raportul dintre numărul de poli rotorici şi

Girocompase


numărul de perechi de poli statorici este 2/2:

a)

2

π

b)

4

π

c) π

N

S

A B

D

E

fig.1.48 Motorul pas cu pas al unui repetitor giro

TESTUL nr. 49 G 4219. Ce turaţie atinge un giromotor asincron (neglijând alunecarea electrică) având o pereche de poli statorici, în cazul în care tensiunea alternativă de alimentare are frecvenţa de 600 Hz


G949. Diodele semiconductoare D1...D6 din schema punţii de putere a invertorului echipamentului giro (fig.1.49) asigură

Girocompase


a) Protecţia tranzistoarelor de putere la scurtcircuit b) Protecţia tranzistoarelor de putere la supracurenţi c) Protecţia tranzistoarelor de putere la supratensiuni

tranzitorii

d) Protecţia tranzistoarelor de putere la tensiuni inverse

Ucc

U

V

W

CSU1

CSU2

CSV1

CSV2

CSW1

CSW2

D1 D3 D5

D2 D4 D6

fig.1.49 Puntea de putere a invertorului echipamentului giro

G019. Având în vedere egalitatea produselor vectoriale FrHp

rrrr×=×ω ,

puteţi stabili că sensul mişcării de precesie este

a) dat de regula burghiului drept b) imprecis c) dat de regula mâinii drepte d) legea evolventei

G049. În cazul oscilaţiilor amortizate ale girocompasului, un capăt al axei sale principale descrie o:

a) elipsă sferică b) spirală eliptică cilindrică c) evolventă ovoidală d) involventă sferică

TESTUL nr. 50

G950. Schema conţinută în secţiunea din dreapta a fig. 1.26 prezintă

Girocompase


a) configuraţia sistemului de alimentare al amplificatorului de urmărire

b) configuraţia serie a interfeţei de prelevare a semnalului

c) configuraţia paralel a interfeţei de prelevare a semnalului

d) configuraţia simetrică a interfeţei de prelevare a semnalului

e) configuraţia dezechilibrată a interfeţei simetrice de prelevare a semnalului

f) configuraţia echilibrată a interfeţei asimetrice de prelevare a semnalului

Ualim Uamp

Rsup

Rinf

RW1 RW2

R1

R2

L1

L2

fig.1.26 Prelevarea semnalului



G020. Având în vedere egalitatea produselor vectoriale FrHp

rrrr×=×ω ,

puteţi stabili că vectorul pω

r este

Girocompase


a) perpendicular pe planul format de

vectorii moment cinetic şi momentul forţei exterioare

b) în planul format de vectorii viteză unghiulară şi moment cinetic

c) perpendicular pe planul format de vectorii viteză unghiulară şi momenul forţei exterioare

d) în planul format de vectorii forţă exterioară şi moment cinetic

TESTUL nr. 51

G951. Schema prezentată în fig.1.42, pentru motorul pas cu pas din repetitorul giro, trebuie să asigure:

a) un set de trei tensiuni sintetice în fază

b) un set de trei tensiuni sintetice defazate cu jumătate de perioadă

c) alimentarea unui unui motor pas cu pas trifazat cu punct neutru

d) alimentarea unui unui motor pas cu pas trifazat cu înfăşurări separate

e) alimentarea unui unui motor pas cu pas trifazat tripolar

Girocompase


+Ucc

B

T1 T3 T5

T2

3

TRAFO

SEPAR

3 TRAFO

SEPAR

µCTRL

T4 T6

actioMPPTcomCTRL©SD2005

1 3 5

2 4 6

IS

IS

A

IP

IP

MPPTC

B com

-Ucc

Ucc

Ucc

fig.1.42

G021. Transformarea unui giroscop cu trei grade de libertate în girocompas

a) se face prin redistribuirea masei giroscopului

b) se face prin modificarea poziţiei centrului de masă al giroscopului

c) se face prin exploatarea gravitaţiei terestre

d) se face prin mărirea greutăţii giroscopului

TESTUL nr. 52

G952. În schema echivalentă din fig.1.43, deviaţia unghiulară a elementului de urmărire giro faţă de elementul sensibil orientat se manifestă prin modificarea valorii

a) reactanţelor L1, L2, L3 b) tensiunii livrate de invertor c) frecvenţei tensiunii livrate de

invertor

Girocompase


d) rezistenţelor RW1, RW2

RW1

RW2

L1

R1

L2

R2

U1 U2

TR

L3

fig.1.43

G022. Metoda pendulară de transformare a unui giroscop cu trei grade de libertate în girocompas presupune

a) mutarea centrului de greutate al giroscopului

b) mutarea centrului de masă al giroscopului

c) mutarea centrului geometric al giroscopului

d) ataşarea unei mase suplimentare e) mărirea vitezei unghiulare a

giroscopului

TESTUL nr. 53

G953. Tranzistoarele bipolare NPN montate în grilele comutatoarelor statice din schema punţii de putere a invertorului echipamentului giro (fig.1.44) asigură

a) Protecţia tranzistoarelor de

Girocompase


putere la supracurenţi b) Protecţia tranzistoarelor de

putere la supratensiuni tranzitorii

c) Protecţia tranzistoarelor de putere la supraputere disipată

Ucc

U

V

W

CSU1

CSU2

CSV1

CSV2

CSW1

CSW2

D1 D3 D5

D2 D4 D6

fig.1.44

TESTUL nr. 58

G958. Defectarea giromotorului asincron 1, cuplat mecanic într-un dispozitiv antiparalelogram cu giromotorul asincron 2 (din fig.1.45) produce

a) eroare de viteză b) eroare constantă de 450 spre tribord c) eroare constantă de 450 spre

babord

Girocompase


fig.1.45

G028. Eroarea de viteză a girocompasului depinde de

a) latitudinea punctului măsurării b) longitudinea punctului măsurării c) longevitatea observatorului în

punctul măsurării

TESTUL nr. 42

Girocompase


G942. Diagrama din fig.1.46 reprezentând tensiunile de alimentare ale motorului pas cu pas din repetitorul giro arată că

a) defazajul dintre cele două tensiuni sintetice

este 4

π

b) defazajul dintre cele două tensiuni sintetice

este 3

π

c) defazajul dintre cele două tensiuni sintetice

este 2

π

d) defazajul dintre cele două tensiuni sintetice este π

U1

U2

fig.1.46

Lucrări de verificare la Unitatea de învăţare nr. 1 Să se calculeze G 4202. Ce turaţie atinge un giromotor asincron (neglijând alunecarea electrică) având două perechi de poli statorici, în cazul în care tensiunea alternativă de alimentare are frecvenţa de 250 Hz?


Girocompase


G034. Pentru a obţine o turaţie de aproximativ 18000 rot/min (neglijând alunecarea electrică) în cazul unui giromotor asincron având două perechi de poli statorici, este necesară o tensiune alternativă de alimentare cu frecvenţa de

a) 600 Hz b) 300 Hz c) 900 Hz



G042. Care este numărul de perechi de poli statorici ai unui giromotor asincron (neglijând alunecarea electrică) alimentat la frecvenţa de 450 Hz, la o turaţie de 27000 rot/min

a) p = 2 b) p = 1 c) p = 6

Răspunsuri şi comentarii la întrebările din testele de autoevaluare

Testul 31 G 931 b

G 4201 b

G 001 c

G 031 e

Testul 32 G 932 c

G 4202 a

G 002 d

G 032 d

Testul 33 G 933 c

G 4203 c

G 003 d

Girocompase


G 033 b

Testul 34 G 934 c

G 4204 c

G 004 a

G 034 a

Testul 35 G 935 c

G 4205 a

G 005 b

G 035 c

Testul 36 G 936 c

G 4206 b

G 006 c

G 036 a

Testul 37 G 937 a

G 4207 a

G 007 c

Testul 38 G 938 b

G 4208 b

G 008 b

G 038 c

Testul 39 G 939 c

G 4209 c

G 009 c

G 039 d

Testul 40 G 940 c

G 4310 c

G 010 d

G 040 c

Testul 41 G 941 a

G 4211 a

G 011 c

G 041 b

Testul 42 G 942 c

G 4212 a

G 012 b

G 042 c

Testul 43 G 943 b

G 4213 c

G 013 c

G 043 a

Testul 44 G 944 d

G 4214 a

G 014 d

G 044 b

Testul 45 G 945 c

G 4215 b

G 015 a

G 045 b

Testul 46 G 946 b

G 4216 c

G 016 a

G 046 a

Testul 47 G 947 c

G 4217 b

G 017 b

G 047 b

Testul 48 G 948 a

G 4218 a

G 018 b

G 048 b

Testul 49 G 949 d

G 4219 b

G 019 a

G 049 b

Testul 50 G 950 a

G 4220 a

G 020 a

G 049 b

Testul 51 G 951 e

G 4221 b

G 021 b

G 051 b

Testul 52 G 952 d

G 4222 a

G 022 d

G 052 b

Testul 53 G 953 a

Girocompase


G 4223 b

G 023 e

Testul 54 G 954 a

G 4224 c

G 024 b

G 054 b

Testul 55 G 932 c

G 4225 c

G 025 a

G 051 b

Testul 56 G 956 b

G 4226 a

G 026 b

G 054 b

Testul 57 G 957 b

G 4227 c

G 027 a

G 047 b

Testul 58 G 958 c

G 4228 a

G 028 a

G 058 a

Testul 59 G 948 e

G 4229 a

G 029 c

G 040 c

Testul 60 G 960 c

G 4230 a

G 030 d

G 060 b

Recapitulare Mai citiţi încă o dată materialul.

Concluzii Daţi multă atenţie enunţurilor problemelor. Unele dintre ele seamănă, dar nu sunt la fel.

Girocompase


Referinţele bibliografice ale unităţii de învăţare

[1] Ahrendts, Joachim & CO, HUTTE – Manualul Inginerului, Editura Tehnică, Bucureşti, 1995

[2] Calueanu, D., Stan, St. ş.a., Instalaţii Electrice la Bordul Navelor, Editura Tehnică, Bucureşti, 1981

[3] Calugariţa, Ghe. s.a., Tabele şi Formule de Matematică, Fizică şi Chimie, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1964

[4] Chiriţă, M., Pavică, V., Navigaţie, Editura Militară, Bucureşti, 1959 [5] DORDEA, ŞT., Aparate electrice de navigatie, autor unic, Ed. Muntenia, ISBN (10) 973-

692-154-9, ISBN (13) 978-973-692-154-4, 105 pag, Constanta, 2006 [6] DORDEA, ŞT., Acţionări electrice cu undă sintetică, autor unic, Ed. Muntenia, ISBN (10)

973-692-153-0, ISBN (13) 978-973-692-153-7, 155 pag, Constanta, 2006 [7] Dordea, Ş, Stadiul actual în domeniul sistemelor de guvernare navale – Referat doctorat, Universitatea “Dunărea de Jos”, Galaţi, 1997. [8] Dordea, Ş, Sisteme de guvernare cu acţiune continuă şi comandă digitală - Referat

doctorat, Universitatea “Dunărea de Jos”, Galaţi, 1998. [9] Dordea, Ş, Contribuţii la transferul de energie în sistemele electrohidraulice de Guvernare Navale – Referat doctorat, Universitatea “Dunărea de Jos”, Galaţi, 1998.

[10] Dordea, Ş, A Quick Preparation of Standard 4 Supporting liquid, TCW Report, Anschutz, Kiel, 1989.

[11] Dordea, Ş, Gyro Synchro Transmisson, TCW Report, Anschutz, Kiel, 1989.

[12] Dordea, Ş, Gyro Step Transmisson, TCW Report, Anschutz, Kiel, 1989.

[13] Dordea, Ş, Steering Controls, TCW Report, Anschutz, Kiel, 1989.

[14] Dordea, St., Transferul de energie în sistemele electrohidraulice de guvernare navale, Teza Doctorat, Universitatea “Dunărea de Jos” Galaţi, 2002 [15] Grumăzescu, M., Ştiubei, P., Instalaţii de amplificare şi de distribuţie a sunetului, Editura

Tehnică, Bucureşti, 1959 [16] Stanciu, N. s.a, Dicţionar tehnic de radio si televiziune, Editura Ştiinţifică şi

Enciclopedică, Bucureşti, 1975 [17] Tănăsescu, T., s.a, Agenda tehnică, Editura Tehnică, Bucureşti, 1990 [18]***Anschütz, Feedback Unit, Kiel 1993

Girocompase


[19]***Anschütz, Feedback Unit, Kiel 1996 [20]***Anschütz, Follow-up Amplifier, Kiel 1990 [21]***Anschütz, Follow-up Steering Control, Kiel 1992 [22]***Anschütz, Follow-up Steering Control Amplifier, Analog Version, Kiel 1999

[23]***Anschütz, Follow-up Steering Control Amplifier, Switching Version, Kiel 1999

[24]***Anschütz, Gyro Compass Standard 12, Kiel 1993

[25]***Anschütz, Gyro Compass Standard 14, Kiel 1998

[26]***Anschütz, Magnetic Sonde, Kiel 1999

[27]***Anschütz, Service Information no.4








[35] ***Keiki.GLT-203, Tokio, 1989.