Aparate electrice de navigație

Girocompasul1 este unul dintre aparatele de navigatie folosite pentru determinarea

cursului2 navei. Pentru orientarea pe mare, se mai foloseste, dar cu erori mult mai mari,

compasul magnetic3. Ambele sunt aparate primare de navigatie deoarece ofera, nemijlocit de

elementele vreunui sistem exterior, informatia referitoare la orientarea navei. Functionarea

compasului magnetic nu necesita alimentare cu energie electrica. Din punct de vedere

cronologic, compasul magnetic a fost utilizat inainte de aparitia girocompasului.

Tot pentru orientarea pe suprafata terestra, navele moderne utilizeaza ca aparate de

navigatie, terminale ale unor sisteme inzestrate cu retele de sateliti artificiali. Din acest motiv,

aceste terminale sunt considerate aparate secundare pentru orientare in timpul actului de

navigatie. Ele nu ofera informatia instantanee referitoare la cursul navei, ci rezultatul unui

calcul vectorial realizat pe baza coordonatelor a doua pozitii succesive ocupate de nava.

In girocompas, torul giroscopic4 este, ca element de masa sporita, o parte componenta

a rotorului unei masini electrice.

Pentru a obtine un moment cinetic mare, rotorul trebuie sa se invarteasca prin

exteriorul statorului masinii electrice. De asemenea, pentru a obtine o viteza unghiulara

considerabila, frecventa tensiunii de alimentare a masinii electrice trebuie sa fie mare. Este

nevoie de un bloc de conversie a energiei electrice pentru alimentarea giromotorului5 cu

frecventa marita.

1.2 Principiul de functionare

Functionarea acestui aparat se bazeaza pe exploatarea unor proprietati fundamentale

pe care le poseda un corp solid rigid omogen aflat in miscare de rotatie: inertia si precesia.

Corpul are un moment de inertie apreciabil si se roteste cu o viteza unghiulara considerabila

in jurul axei sau al uneia dintre axele sale de simetrie. Un asemenea corp solid rigid omogen

de rotatie este, de exemplu6, un cilindru plin.

Fenomenul care apare, legat de masa, raza si viteza unghiulara aplicata cilindrului,

este urmatorul: pozitia axei principale de rotatie ramane fixa in spatiul astral, independenta

de miscarea diurna a Pamantului. In aceste conditii, cilindrul poarta denumirea de giroscop.

1 este cunoscut si sub denumirea de compas giroscopic

2 termen folosit in navigatia maritima (in limba engleza heading); exprima simultan atat directia cat si sensul de

deplasare al navei. Se foloseste frecvent termenul marinaresc drumul navei

3

functionarea compasului magnetic se bazeaza pe interactiunea dintre campul magnetic terestru si campul

magnetic permanent al rotorului-indicator al aparatului

4 Corp solid de rotatie avand o constructie speciala care prezinta un moment de inertie marit

5 masina electrica (de obicei asincrona) de constructie speciala, care contine torul giroscopic

6 sfera, elipsoid, con etc

Girocompase

4

Aparate Electrice de Navigatie - Curs si aplicatii

1.2.1 Momentul de inertie al unui cilindru plin

Momentul de inertie J al unui cilindru plin solid si omogen (fig.1.1), calculat fata de axa

sa de simetrie / rotatie, cu ajutorul integralei:

J = ? r dm 2

(1.1)

unde: dm este masa elementului de volum7

r este distanta fata de axa de simetrie (fig.1.1).

h

R

dr

r

Fig.1.1

pentru calculul momentului de inertie al unui cilindru plin

R - raza cilindrului plin

r - raza stratului inelar

dr - grosimea stratului inelar

h - inaltimea cilindrului

Masa elementului de volum este

dm = 2phr x rdr

unde: h este inaltimea cilindrului,

r este densitatea uniforma.

Tinand cont si de relatia 1.1, rezulta:

4

2 2

4

0

3 cil

R R

J h r dr h

cil

= pr ? = pr (1.2)

Avand in vedere ca:

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

[1] Ahrendts, Joachim & CO, HUTTE - Manualul Inginerului, Editura Tehnica,

Bucuresti, 1995

[2] Calueanu, D., Stan, St. s.a., Instalatii Electrice la Bordul Navelor, Editura Tehnica,

Bucuresti, 1981

[3] Calugarita, Ghe. s.a., Tabele si Formule de Matematica, Fizica si Chimie, Editura

Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1964

[4] Chirita, M., Pavica, V., Navigatie, Editura Militara, Bucuresti, 1959

[5] DORDEA, ST., 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, ST., Actionari electrice cu unda sintetica, autor unic, Ed. Muntenia, ISBN (10)

973-692-153-0, ISBN (13) 978-973-692-153-7, 155 pag, Constanta, 2006

[7] Dordea, S, Stadiul actual in domeniul sistemelor de guvernare navale - Referat doctorat,

Universitatea "Dunarea de Jos", Galati, 1997.

[8] Dordea, S, Sisteme de guvernare cu actiune continua si comanda digitala - Referat

doctorat, Universitatea "Dunarea de Jos", Galati, 1998.

[9] Dordea, S, Contributii la transferul de energie in sistemele electrohidraulice de Guvernare

Navale - Referat doctorat, Universitatea "Dunarea de Jos", Galati, 1998.

[10] Dordea, S, A Quick Preparation of Standard 4 Supporting liquid, TCW Report,

Anschutz, Kiel, 1989.

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

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

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

[14] Dordea, St., Transferul de energie in sistemele electrohidraulice de guvernare navale,

Teza Doctorat, Universitatea "Dunarea de Jos" Galati, 2002

[15] Grumazescu, M., Stiubei, P., Instalatii de amplificare si de distributie a sunetului, Editura

Tehnica, Bucuresti, 1959

Girocompase