Олег Дрожжин - Разумные машины [Автоматы]

Волчку это «не нравится», и на действие силы тяжести он отвечает прецессией, отклонением оси в сторону, которое продолжается до тех пор, пока она не совпадет с меридианом. В этом положении ось волчка все время остается в горизонтальном положении, и прецессии не будет.

Подобное же поведение волчка на поплавке будет наблюдаться и вдали от экватора. Но направляющее действие земного вращения будет все слабее по мере приближения к полюсам, где оно становится равным нулю.

Теоретически простая идея гирокомпаса Аншютца потребовала, однако, огромного труда, остроумной изобретательности и значительных средств для практического осуществления. Основным был вопрос о получении очень большой скорости вращения и о непрерывном поддержании ее в течение долгого времени. С этим связан вопрос о сверхпрочном металле для волчка и о конструкции подшипников. При опытах Аншютца бывали такие случаи, когда волчки разрывались на куски от действия огромной центробежной силы.

Общий вид гирокомпаса Аншютца 1912 г.

Первые гирокомпасы Аншютца были несовершенны.

Под влиянием качки корабля они расстраивались и начинали давать неверные показания, с ошибкой, доходившей до пятидесяти градусов. Поэтому гирокомпасы Аншютца сначала не привлекли к себе большого внимания.

В 1911 г. появился гирокомпас и в Америке. Его изобретателем был инженер Эльмер Сперри. В гирокомпасе Сперри, как и у Аншютца, используется для установки оси в меридиане все та же прецессия, но достигается это иным устройством.

Сперри скрепил ось волчка с трубкой в виде латинской буквы U. В эту трубку налита ртуть.

Гирокомпас Сперри (упрощенное изображение). Д — диск волчка; О — ось волчка; Т, T1 — изогнутая трубка с налитой в нее ртутью. Волчок помещен в кардановом подвесе, и его ось поэтому могла бы занимать любое положение в пространстве. Но трубка с ртутью, играющая роль груза в поплавке Аншютца, мешает этому, возвращая ось к горизонтальному положению.

Действие трубки с ртутью на волчок в компасе Сперри.

Оба колена трубки сообщаются друг с другом, поэтому ртуть в них всегда стоит на одном и том же горизонтальном уровне.

Перенесемся снова на экватор. Расположим ось волчка горизонтально в направлении экватора.

Если бы волчок был свободен, то его ось, сохраняя неизменным свое направление в пространстве, в результате вращения Земли стала бы менять свое положение относительно горизонта — ее восточный конец начал бы подниматься.

Но волчок не свободен. Вместе с осью меняют свое положение и колена трубки — одно (восточное) поднимается, другое опускается. От этого ртуть начнет перетекать из первого сосуда во второй, который, сделавшись тяжелее, станет тянуть конец оси вниз. На это волчок ответит прецессией — движением в сторону, которое будет продолжаться до совпадения оси с меридианом. Тогда ось волчка, несмотря на вращение Земли, все время будет лежать горизонтально, и прецессии не будет.

Гирокомпас Сперри с самого начала оказался лучше гирокомпаса Аншютца и быстро стал распространяться на военных судах США.

Однако, и Аншютц с каждым годом улучшал свою конструкцию и к 1912 г. добился хороших результатов.

«Чувствительный элемент» гирокомпаса Сперри. В кожухе находится быстро вращающийся волчок.

В это время уже сильно «запахло» большой войной. Пролог ее начался на Балканах в октябре 1912 г. и продолжался почти год в виде трех малых балканских войн. Германия усиленно и спешно готовилась к «большим событиям». Одним из элементов этой подготовки было введение на военных кораблях гирокомпасов Аншютца. Примеру Германии и США последовали Англия, Франция, Италия, Россия. 1 августа 1914 г., к началу мировой войны, все главнейшие военные флоты ввели гирокомпасы у себя на кораблях и подводных лодках. В русском флоте были применены гирокомпасы Сперри. В послевоенное время гирокомпасы подверглись дальнейшим усовершенствованиям, и теперь они являются очень надежно действующими приборами.

В нашем советском флоте применяются гирокомпасы Сперри «марки VIII» и «марки V», которые раньше ввозились из Америки. Теперь мы прекрасно делаем их сами, введя в конструкцию некоторые улучшения.

У гирокомпаса Сперри «марки VIII» волчок, называемый ротором, имеет поперечник в 254 мм, толщину обода — 75 мм и весит около 25 кг. Нормальная скорость вращения ротора — шесть тысяч оборотов в минуту. Для изготовления ротора применяется марганцевая бронза. Ось делается из высокосортной стали. Подшипники шариковые. Ротор заключен в алюминиевую камеру, в одной половине которой расположен статор, создающий вращающееся магнитное поле. Ротор со статором образуют асинхронный электромотор трехфазного тока. К камере прикрепляются сообщающиеся сосуды, содержащие 340 г ртути. Над камерой устанавливается обычная компасная картушка. Все это на кардановом подвесе крепится внутри цилиндрической тумбы, которая называется нактоузом.

Нактоуз имеет застекленную крышку, сквозь которую видна картушка.

Нактоуз с магнитным компасом всегда устанавливается непосредственно перед штурвалом (рулевым колесом), чтобы рулевой мог видеть его картушку.

Нактоуз же с гирокомпасом обычно устанавливается во внутренних, хорошо защищенных помещениях корабля, где видеть его рулевой никак не может. Но этого и не требуется. Направляющая сила, действующая на ось волчка, гораздо больше той, которая влияет на магнитную стрелку. Это позволяет соединять с гирокомпасом ряд приборов различного назначения.

Общий вид гирокомпаса Сперри с нактоузом.

В первую очередь это будут репитеры — вспомогательные компасы, действующие от главного гирокомпаса, который называется «маткой». Репитер представляет собою компасную картушку, соединенную с электромоторчиком, который так устроен и так связан с маткой, что в точности мгновенно повторяет положение картушки основного гирокомпаса.

Компас-репитер, повторяющий все показания компаса-матки.