Kompasy okrętowe i urządzenia orientacji przestrzennej

Spis treści ebooka

Wstęp ........................................................................................................................................................................ 7
1. Znaczenie kompasów dla nawigacji .................................................................................................... 15
1.1. Współczesne zastosowanie kompasów ................................................................................... 15
1.2. Pierwsze urządzenia do pomiaru kierunku ........................................................................... 18
1.3. Kompasy magnetyczne .................................................................................................................... 23
1.4. Kompasy mechaniczne ..................................................................................................................... 26
1.5. Konstrukcje XXI wieku ..................................................................................................................... 28
Wykaz skrótów i oznaczeń........................................................................................................................... 34
Wykaz literatury ............................................................................................................................................... 34
2. Kompasy magnetyczne ............................................................................................................................. 37
2.1. Podstawowe wiadomości o magnetyzmie .............................................................................. 37
2.2. Magnetyzm Ziemi ............................................................................................................................... 44
2.3. Rozwój kompasów magnetycznych ........................................................................................... 57
2.4. Magnetyzm okrętu ............................................................................................................................. 67
2.4.1. Źródła magnetyzmu okrętowego ................................................................................... 67
2.4.2. Dewiacja okrętu na prostej stępce ................................................................................ 69
2.4.3. Dewiacja przechyłowa ........................................................................................................ 81
2.4.4. Kompensacja dewiacji ......................................................................................................... 83
2.5. Współczesne magnetyczne kompasy okrętowe ................................................................... 86
2.5.1. Typowa budowa .................................................................................................................... 86
2.5.2. Ogólne wymagania ............................................................................................................... 88
2.6. Określanie i kompensacja dewiacji magnetycznej .............................................................. 92
2.6.1. Porównanie kursów ............................................................................................................. 94
2.6.2. Porównanie namiarów ....................................................................................................... 99
2.6.3. Pomiary na odległy obiekt .............................................................................................. 100
2.6.4. Użycie odbiornika systemu pozycyjnego ................................................................. 104
2.6.5. Metoda najmniejszych kwadratów ............................................................................. 106
2.7. Kompasy magnetyczne typu fluxgate...................................................................................... 112
2.7.1. Czujniki transduktorowe ................................................................................................. 116
2.7.2. Czujniki magnetorezystancyjne ................................................................................... 119
2.7.3. Szczegóły konstrukcyjne ................................................................................................. 121
2.7.4. Kalibracja ................................................................................................................................ 124
Wykaz skrótów i oznaczeń......................................................................................................................... 129
Wykaz literatury ............................................................................................................................................. 130
3. Żyroskopy mechaniczne i klasyczne kompasy żyroskopowe ............................................... 133
3.1. Ruch płaszczyzn związanych z Ziemią.................................................................................... 133
3.2. Żyroskopy mechaniczne jako żyroskopy kierunkowe .................................................... 135
3.3. Precesja z yroskopo w mechanicznych .................................................................................... 141
3.4. Nutacja ................................................................................................................................................... 144
3.5. Sterowanie precesją żyroskopów ............................................................................................. 145
3.6. Ustawianie się żyroskopów z przesuniętym środkiem ciężkości .............................. 149
3.7. Tłumienie oscylacji zespołu żyroskopowego ...................................................................... 154
3.7.1. Korekcja odchylenia w płaszczyźnie horyzontu .................................................. 155
3.7.2. Korekcja odchylenia w azymucie ................................................................................ 157
3.8. Żyroskopy strojone dynamicznie ............................................................................................. 160
3.9. Przykładowe rozwiązania żyrokompasów stosowane w praktyce .......................... 163
3.9.1. Pierwsza konstrukcja Anschütza ................................................................................ 163
3.9.2. Konstrukcja Sperry’ego z naczyniami balistycznymi ........................................ 166
3.9.3. „Nowy Anschütz” ................................................................................................................ 168
3.9.4. Współczesne modyfikacje kompasów dwużyroskopowych .......................... 171
3.9.5. Śledzenie położenia kuli żyroskopowej ................................................................... 175
3.9.6. Żyrokompasy z korekcją zewnętrzną ....................................................................... 177
3.10. Eksploatacja żyrokompasów na okręcie ............................................................................ 184
3.11. Dokładność klasycznych żyrokompasów .......................................................................... 188
3.11.1. Dewiacja statyczna ........................................................................................................ 189
3.11.2. Dewiacja dynamiczna .................................................................................................. 191
Wykaz skrótów i oznaczeń ........................................................................................................................ 201
Wykaz literatury ............................................................................................................................................ 201
Załącznik 1. Zestawienie popularniejszych kompasów okrętowych ..................................... 204
Załącznik 2. Porównanie współczesnych typowych żyrokompasów okrętowych ......... 205
Załącznik 3. Wymagania dla żyrokompasów .................................................................................... 208
4. Urządzenia inercjalne ............................................................................................................................. 211
4.1. Koncepcja nawigacji oparta na pomiarze przyspieszen ............................................... 211
4.2. Równanie nawigacji inercjalnej ................................................................................................ 219
4.3. Okres Schulera .................................................................................................................................. 229
4.4. Układy odniesienia i układy współrzędnych stosowane w INS ................................. 233
4.4.1. Inercjalny układ odniesienia .......................................................................................... 236
4.4.2. Układ odniesienia związany z Ziemią ........................................................................ 237
4.4.3. Układ odniesienia związany z obiektem .................................................................. 238
4.5. Podział systemów inercjalnych według budowy .............................................................. 239
4.5.1. Układ kardanowy typu geometrycznego ................................................................. 239
4.5.2. Układ kardanowy typu analitycznego ....................................................................... 240
4.5.3. Układ bezkardanowy ......................................................................................................... 242
4.5.4. Kompasy analityczne ......................................................................................................... 249
4.6. Sensory w systemach inercjalnych .......................................................................................... 255
4.6.1. Żyroskopy pływakowe ...................................................................................................... 256
4.6.2. Żyroskopy laserowe ........................................................................................................... 257
4.6.3. Żyroskopy światłowodowe ............................................................................................ 263
4.6.4. Żyroskopy półprzewodnikowe ..................................................................................... 265
4.6.5. Akcelerometry ...................................................................................................................... 268
4.7. Jakość sensorów i błędy INS ....................................................................................................... 270
4.7.1. Błędy systematyczne ......................................................................................................... 272
4.7.2. Błędy losowe ......................................................................................................................... 276
4.7.3. Błędy wnoszone przez system ...................................................................................... 279
4.8. Układy bezwładnościowe w praktyce morskiej ................................................................ 286
4.8.1. Zalety i wady INS ................................................................................................................. 292
4.8.2. Weryfikacja dokładności INS w praktyce ................................................................ 295
Wykaz skrótów i oznaczeń ........................................................................................................................ 302
Wykaz literatury ............................................................................................................................................ 303
Załącznik 1. Incydent z zestrzeleniem samolotu KAL 007 .......................................................... 307
Załącznik 2. Wybrani producenci żyroskopów ................................................................................ 313
Załącznik 3. Przykładowe dane techniczne urządzeń inercjalnych ........................................ 315
5. Kompasy satelitarne ................................................................................................................................ 321
5.1. Wprowadzenie ................................................................................................................................... 321
5.2. Powstanie i rozwój ........................................................................................................................... 323
5.3. Morskie kompasy satelitarne ...................................................................................................... 334
5.4. Przykładowe konstrukcje..............................................................................................................340
5.5. Dokładnosć wskazań i eksploatacja na okręcie...................................................................351
Wykaz skro to w i oznaczen .........................................................................................................................362
Wykaz literatury ............................................................................................................................................. 363
Wykaz rysunków ............................................................................................................................................ 367
Wykaz tabel ....................................................................................................................................................... 372

pokaż cały spis treści

ukryj recenzje