Назначение, принцип действия и устройство авиационных компасов

Краткие сведения о земном магнетизме

Для определения и выдерживания курса самолета наиболее широкое применение находят магнитные компасы, принцип действия которых основан на использовании магнитного поля Земли.

Земля представляет собой естественный магнит, вокруг которого существует магнитное поле. Магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими и располагаются не на поверхности Земли, а на некоторой глубине. Условно принимают, что северный магнитный полюс, расположенный в северной части Канады, обладает южным магнетизмом, т. е. притягивает северный конец магнитной стрелки, а южный магнитный полюс, расположенный в Антарктиде, обладает северным магнетизмом, т. е. притягивает к себе южный конец магнитной стрелки. Свободно подвешенная магнитная стрелка устанавливается вдоль магнитных силовых линий.

Магнитное поле Земли в каждой точке характеризуется вектором напряженности Н_Т измеряемой в эрстедах, наклонением J и склонением Dм которые измеряются в градусах.

Полная напряженность магнитного поля может быть разложена на составляющие: вертикальную Z, направленную к центру Земли, и горизонтальную H, расположенную в плоскости истинного горизонта (Рис. 2). Сила Н направлена по горизонту вдоль меридиана и является единственной силой, удерживающей магнитную стрелку в направлении магнитного меридиана.

С увеличением широты места вертикальная составляющая Z. изменяется от нуля (на экваторе) до максимального значения (на полюсе), а горизонтальная составляющая Н соответственно изменяется от максимального значения до нуля. Поэтому в полярных районах магнитные компасы работают неустойчиво, что ограничивает, а порой и исключает их применение.

Угол между горизонтальной плоскостью и вектором H_Т называется магнитным наклонением и обозначается буквой J. Изменяется магнитное наклонение от 0 до ±90°. Наклонение считается положительным, если.вектор Н_Т, направлен вниз от плоскости горизонта.

В магнитном компасе используется свойство свободно подвешенной магнитной стрелки устанавливаться в плоскости магнитного меридиана. Компасы делятся на совмещенные и дистанционные.

У совмещенных магнитных компасов шкала отсчета курса и чувствительный элемент (магнитная система) жестко закреплены на подвижном основании - картушке. В настоящее время на самолетах, вертолетах и планерах устанавливают совмещенные магнитные компасы типа КИ (КИ-11, КИ-12, КИ-13), они служат в качестве путевых компасов летчика и дополнительных компасов на случай отказа курсовых приборов.

Основными преимуществами совмещенных компасов являются: простота конструкции, надежность действия, малая масса и габариты, простота обслуживания. На Рис. 3 показан разрез магнитного жидкостного компаса типа КИ-12. Основными частями компаса являются: чувствительный элемент (картушка).7 (магнитная система компаса), колонка 2, курсовая черта 3, корпус 4, мембрана 5 и девиационный прибор 6.

В центре корпуса помещена колонка 2 с подпятником 7. Для ограничения вертикального перемещения колонки служит пружинная шайба 8. Во втулку 9 картушки запрессован керн 10, которым она упирается на подпятник 7. Втулка имеет пружинное кольцо 11, предохраняющее картушку от соскакивания с колонки при перевертывании компаса. Колонка имеет пружинную амортизацию, смягчающую действие вертикальных ударов.

Шкала картушки равномерная, с ценой деления 5° и оцифровкой через 30°.- Картушка окрашена в черный цвет, а цифры и удлиненные деления шкалы покрыты светящейся массой.

На втулке укреплен держатель с двумя магнитами 12. Оси магнитов параллельны линии С - Ю шкалы.

Девиационный прибор, служащий для устранения полукруговой девиации, установлен в верхней части корпуса. Девиационный прибор состоит из двух продольных и двух поперечных валиков, в которые запрессованы постоянные магниты.

Рис. 3. Разрез компаса КИ-12	Рис. 4 Внешний вид компаса КИ-13

Валики с помощью зубчатого зацепления попарно связаны друг с другом и приводятся во вращение удлиненными валиками со шлицами.

В крышке компаса имеется два отверстия с обозначениями С - Ю и В - 3, через которые можно с помощью отвертки вращать валики. При вращении продольных валиков с магнитами создается дополнительное магнитное поле, направленное поперек самолета, а при вращении поперечных валиков создается продольное магнитное поле.

В корпус компаса заливается лигроин, который обеспечивает демпфирование колебаний картушки.

Для компенсации изменения объема жидкости при изменении температуры в компасе имеется мембрана 5, сообщающаяся с корпусом специальным отверстием.

В нижней части компаса установлена лампочка подсвета. Свет от лампочки через прорезь в корпусе падает на торец смотрового стекла, рассеивается и освещает шкалу компаса.

Компас КИ-13 (Рис. 4) в отличие от компаса КИ-12 имеет меньшие габариты и массу, а также сферический корпус, обеспечивающий хорошее наблюдение за шкалой прибора. В верхней части компаса имеется уводящая камера для компенсации изменения объема компасной жидкости. Девиационный прибор компаса устроен аналогично девиационному прибору компаса КИ-12, но отсутствует индивидуальный подсвет.

Дистанционными называются компасы, у которых показания передаются специальному указателю, установленному на некотором расстоянии от магнитной системы.

На самолетах и вертолетах устанавливают гироиндукционный компас ГИК-1, он служит для указания магнитного курса и измерения углов разворота самолета. При совместной работе с автоматическим радиокомпасом по шкале указателя гиромагнитного курса и радиопеленгов УГР-1 можно отсчитать курсовые углы радиостанций и магнитные пеленги радиостанций и самолета.

Принцип действия компаса ГИК-1 основан на свойстве индукционного чувствительного элемента определять направление магнитного поля Земли и свойстве гирополукомпаса указывать относительный курс полета самолета.

В комплект ГИК-1 входят: индукционный датчик ИД-2, коррекционный механизм КМ, гироскопический агрегат Г-ЗМ, указатели УГР-1 и УГР-2, усилитель У-6М.

Индукционный датчик измеряет направление горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли. Для этой цели в датчике использована система из трех одинаковых чувствительных элементов индукционного типа, расположенных в горизонтальной плоскости по сторонам равностороннего треугольника чувствительных элементов.

Намагничивающие обмотки треугольника чувствительных элементов питаются переменным током частоты 400 Гц и напряжением 1,7 В от понижающего трансформатора, расположенного в соединительной коробке СК.

Рис. 5. Конструкция индукционного датчика

1 - сердечник чувствительного элемента; 2 - катушка намагничивания; 3 - сигнальная катушка; 4-пластмассовая платформа чувствительных элементов;5-внутреннее кольцо кардана;. 6-полая ось кардана; 7-пробка; 8-поплавок; 9 - девиационный прибор; 10 - зажимное кольцо; // - зажим; 12 - крышка; 13-уплотнительяая прокладка; 14-наружное кольцо кардана; 15 - корпус датчика; 16,- полая ось кардана; 17- чашка; 18-груз

Рис. 6, Конструкция коррекционного механизма

1-статорная обмотка сельсин-приемника; 2- роторная обмотка сельсин-приемника;3-щетки потенциометров; 4 -основание; 5 -лекальная лента; 6 -головка девиационного винта; 7 - шкала 8 - стрелка 9 - девиационный винт 10 - ролик; 11 - качающийся рычажок; 12 - гибкая лента! 13 -отрабатывающий двигатель ДИД-0,5,

Сигнальные обмотки соединены со статорными обмотками сельсин-приемника коррекционного механизма КМ.

Конструкция индукционного датчика приведена на Рис. 5.

Коррекционный механизм КМ предназначен для связи индукционного датчика с гироагрегатом и для устранения остаточной девиации и инструментальных погрешностей системы.

Конструкция коррекционного механизма показана на Рис. 6.

Указатель УГР-1 (Рис. 7) показывает магнитный курс и углы разворота самолета по шкале курса 1 относительно неподвижного индекса 2. Пеленги радиостанций и самолета определяются по положению стрелки радиокомпаса 5 относительно шкалы 1. Курсовой угол радиостанции отсчитывается по шкале 7 и стрелке 5.

Рис. 7. Указатель УГР-1

Для выполнения разворотов на 90° служат треугольные индексы. Стрелка курсозадатчика 3 устанавливается ручкой кремальеры 4. Ось стрелки радиокомпаса поворачивается сельсин-приемником, который соединен с сельсин-датчиком рамки автоматического радиокомпаса. Погрешность дистанционной передачи от гироагрегата в указатель УГР-1 устраняется с помощью лекального устройства.

Гироиндукционный компас ГИК-1 позволяет отсчитывать магнитный курс самолета по указателю УГР-1 с погрешностью ±1,5°. Магнитный пеленг радиостанции определяется с точностью ±3,5°. Послевиражная погрешность ГИК-1 за 1 мин разворота составляет 1°.

На современных самолетах устанавливаются централизованные устройства, рационально объединяющие гироскопические, магнитные, астрономические и радиотехнические средства определения курса. Это позволяет использовать одни и те же комбинированные указатели и повышает надежность и точность измерения курса. Такие устройства получили название курсовых систем. В курсовую систему, как правило, входят магнитный датчик курса индукционного типа, гироскопический датчик курса, астрономический датчик курса и радиокомпас. С помощью этих приборов, каждый из которых может использоваться как автономно, так и в комплексе друг с другом, обеспечиваются определение и выдерживание курса в любых условиях полета. Такой комплекс курсовых приборов позволяет определять на указателях значения истинного, магнитного, условного (гирополукомпасного) и ортодромического курсов, соответствующих углов радиостанции и углов разворота самолета, выдавая при необходимости любую из этих величин потребителям.

Основой курсовой системы является гироскопический датчик курса - курсовой гироскоп, периодическое исправление показаний которого осуществляется с помощью магнитного или астрономического датчика (корректора) курса.

Для уменьшения погрешностей при, измерении курса, вызываемых кренами, курсовой гироскоп связан с центральной гировертикалью; для уменьшения ошибок в курсе за счет ускорений он получает сигналы от выключателя коррекции, а чтобы, исключить ошибку за счет вращения Земли, в него вручную вводится сигнал, пропорциональный географической широте местонахождения самолета.

В зависимости от решаемых задач курсовая система может работать в одном из трех режимов: гирополукомпаса, магнитной коррекции, астрономической коррекции. Основным режимом работы курсовой системы любого типа является режим гирополукомпаса.

Дата добавления: 2015-06-25