Kompas

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 24. září 2021; kontroly vyžadují 8 úprav .

Gyrokompas (v mořském odborném žargonu  - gyrokompas ) - mechanický indikátor směru skutečného (geografického) poledníku , určený k určení průběhu objektu a azimutu (směru) orientovaného směru. Princip činnosti gyrokompasu je založen na využití vlastností gyroskopu a denní rotace Země . Jeho nápad navrhl francouzský vědec Foucault .

Gyrokompasy jsou široce používány v námořní navigaci a raketové technologii . Oproti magnetickým kompasům mají dvě důležité výhody :

Princip činnosti gyrokompasu

Gyrokompas je v podstatě gyroskop , tedy rotující kolo (rotor) namontované v kardanovém závěsu , který poskytuje ose rotoru volnou orientaci v prostoru.

Předpokládejme, že se rotor začal otáčet kolem své osy, jejíž směr je odlišný od zemské osy. Na základě zákona zachování momentu hybnosti si rotor zachová svou orientaci v prostoru. Protože se Země otáčí, pozorovatel, který je vůči Zemi nehybný, vidí, že osa gyroskopu se otočí za 24 hodin. Takový rotační gyroskop není sám o sobě navigační pomůckou. Pro výskyt precese je rotor držen v rovině horizontu například pomocí závaží, které drží osu rotoru ve vodorovné poloze vzhledem k zemskému povrchu. V tomto případě gravitace vytvoří točivý moment a osa rotoru se otočí ke skutečnému severu. Vzhledem k tomu, že závaží udržuje osu rotoru vodorovnou vzhledem k zemskému povrchu, nemůže se osa nikdy shodovat s osou rotace Země, pouze na rovníku budou rovnoběžné.

Historie gyrokompasu

Gyroskop si nechal patentovat v roce 1885 Holanďan Marius Gerardus van den Bos, ale jeho gyroskop nikdy nefungoval správně. [1] Francouz Arthur Krebs v roce 1889 navrhl kyvadlový gyrokompas pro pokusy na ponorce „Gymnote“ . To umožnilo Gymnote v roce 1890 překonat námořní blokádu plavbou pod kýlem pásovce bez povšimnutí. [2]

Patentový skandál

V roce 1903 navrhl Němec Hermann Anschütz-Kaempfe funkční gyrokompas a na svůj vynález získal patent [3] v roce 1908 v Německu. Současně americký vynálezce Elmer Sperry patentoval gyroskop ve Spojených státech . Když se Sperry pokusil prodat své zařízení německému námořnictvu , Anschütz-Kaempfe zažaloval za porušení patentu . Sperry tvrdil, že patent Anschütz-Kaempfe byl neplatný, protože patentované zařízení se jen málo lišilo od van den Bosova gyroskopu.

Jako patentový zkoušející v obleku vystupoval slavný fyzik Albert Einstein . Původně souhlasil se Sperrym, ale pak změnil názor a uznal, že Anschütz-Kaempfeův patent je platný a že Sperry porušil autorská práva použitím specifické techniky vyblednutí. Anschütz-Kaempfe vyhrál soud v roce 1915 .

Praktická implementace gyrokompasu

Námořní gyrokompas je obvykle založen na gyrosféře. Gyrosféra je dutá kovová koule obsahující gyroskopy rotující vysokou rychlostí. Pohon otáčení - elektromotory. Koule je utěsněná, naplněná vodíkem pro snížení ztrát třením a na dně obsahuje malé množství mazacího oleje. Pro napájení elektromotoru jsou koule vyrobeny z kompozitu s proudově izolační bandáží mezi částmi, napájecí napětí (obvykle vysokofrekvenční střídavé ) je přiváděno přes vodivou kapalinu skládající se z vody, glycerinu, etylalkoholu a kyseliny borité, ve které koule plave.

Existují dva způsoby, jak zabránit kontaktu koule se dnem nebo víkem nádoby, přičemž oba jsou založeny na použití rtuti jako kapaliny o vysoké hustotě, nerozpustné ve vodě.

V prvním případě se na dno nádoby nalije malé množství, asi 50 ml, rtuti a koule se vytvoří s mírným záporným vztlakem a klesá ve speciální kapalině, dokud nedosáhne vrstvy rtuti, pod kterou již neklesá kvůli velké hmotnosti vytlačené rtuti.

Ve druhé verzi má koule kladný vztlak a nahoře kuželovitou prohlubeň, do které se opět nalévá rtuť a vstupuje kónický výstupek víka nádoby.

Na sovětských a ruských gyrokompasech se používá první metoda, kapalina se musí vyměnit alespoň jednou za šest měsíců kvůli zhoršení jejích vlastností. Některé moderní gyrokompasy používají dynamické zadržování gyrosféry v proudu podpůrné tekutiny , nepřetržitě čerpané zespodu nahoru pumpou. V tomto případě se nejedná o rtuťový polštář, takové gyrokompasy jsou levnější, jednodušší na údržbu a bezpečnější.

Chyby měření gyrokompasu

Gyrokompas může způsobit chyby měření. Například náhlá změna kurzu, rychlosti nebo zeměpisné šířky může způsobit odchylku , která bude existovat, dokud gyroskop takovou změnu nezjistí. Většina moderních lodí má satelitní navigační systémy (jako je GPS ) a (nebo) další navigační pomůcky, které přenášejí opravy do vestavěného počítače gyrokompasu.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Málo známé stránky slavného fyzika . Získáno 26. listopadu 2009. Archivováno z originálu 22. července 2012.
  2. ↑ Alexandre Sheldon-Duplaix, Mémoires de la mer: cinq siècles de trésors et d'aventures , L'Iconoclaste, 2005, 335 s. ( ISBN 2-913366-08-2 ).
  3. ↑ Kompas  // Vojenská encyklopedie  : [v 18 svazcích] / ed. V. F. Novitsky  ... [ a další ]. - Petrohrad.  ; [ M. ] : Napište. t-va I. D. Sytin , 1911-1915.

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích