Gyro kompas

Gyro kompas

Inleiding

Elk schip is voorzien van een magnetisch kompas.
Het grote voordeel is dat die het altijd doet.
Bijna alle schepen zijn daarnaast ook voorzien van een gyrokompas.
Het voordeel daarvan is dat ze nauwkeuriger zijn en minder last hebben van invloeden.

Het principe van een gyrokompas

We hebben allemaal wel eens met een tol gespeeld.
Wanneer we de tol een zwiep geven draait hij eerst in cirkels die steeds kleiner worden waarna hij op een gegeven moment stil blijft staan op een vast punt.

Dit is het principe van de EERSTE TOLWET

 

Wanneer je de tol een tikje geeft, of je tilt de tafel een klein stukje op, dan vliegt de tol weg, gaat weer cirkels beschrijven en vindt ioteindelijk weer een vast punt waar hij blijft draaien.
 

Dit is het principe van de TWEEDE TOLWET

 

De eerste tolwet

De eerste tolwet luidt:

"Een sneldraaiende tol, met drie graden van vrijheid behoudt nadat het zijn rust punt gevonden heeft zijn vaste stand in de ruimte."


Deze tolwet is al zichtbaar bij een gewoon speelgoedtolletje.
Al heeft deze slechts twee graden van vrijheid:
-Een beetje verticaal. (Het asje kan 'zwengelen'.)
Ook de aarde is een tol (draait met een snelheid van 1670 km/h op de evenaar) en ook de aardas zwengelt een beetje.
-En horizontaal. (Het tafelblad)

Wat houdt het begrip "drie graden van vrijheid" nu precies in?
Het betekent dat de tol om zijn eigen, om de horizontale en de verticale as kan draaien.
Om de X, de Z én de Y as dus.
Dit begrip staat ook wel  bekend als gyroscoop.

In een gyrokompas zit ook een sneldraaiende tol.


Het is feitelijk een elektromotor die heel snel kan draaien en in zo'n gyroscoop geplaatst is.
Eenmaal op snelheid en, zoals dat heet, "ingeslingerd" is het zeer nauwkeurig en stabiel.

Inslingeren houdt in dat de tol na het starten op snelheid komt (tot wel 60.000 rpm!) en zijn vast punt in de ruimte opzoekt.
 


Daarbij schiet het kompas een paar keer door het vaste punt heen.
Eerst bijvoorbeeld naar rechts, dan terug naar links, dan weer terug naar rechts, maar een beetje minder, waarna hij weer een beetje minder naar links doorschiet en uiteindelijk bij zijn vaste punt uitkomt.
Hij beschrijft dus cirkeltjes in een baan van links naar rechts en terug.

Dit kan, afhankelijk van het merk van het kompas, enkele tientallen minuten duren tot wel een paar uur.
Daarom laat men het gyrokompas doorgaans gewoon 24/7 aan staan.
Tenzij het schip opgelegd wordt en het voor lange(re) tijd langs de kade blijft liggen.

Het punt waarop hij blijft rusten hoeft niet persé het noorden op de kompasroos te zijn.
Maar eenmaal in rust legt de fabrikant de kompasroos er zo op dat het noorden op de schijf naar het noorden op de aarde wijst.

Wanneer alles tot rust gekomen is, is het kompas "ingeslingerd".
Dit proces kunnen we versnellen door het kompas alvast in te stellen op de koers die het schip zo'n beetje voor ligt.

De tweede tolwet

De tweede tolwet luidt:

"Wanneer de tol door een van buitenaf komende kracht uit zijn russtand gebracht wordt, dan gaat de tol precessioneren waarna hij opnieuw zijn rustpunt moet zoeken."

 

Precessie: beweging die de draaias van een roterend voorwerp maakt onder invloed van een uitwendige kracht.

 

Ook met de speelgoedtol is dit weer goed aan te tonen.

Op het moment dat je de tol aanraakt schiet hij weg en vindt daarna zijn rustpunt weer terug.

Een gyrokompas is zeer nauwkeurig maar dit verschijnsel veroorzaakt toch enige fouten.
Dit kan vooral veroorzaakt worden door het veranderen van de snelheid.

Hier komen we later op terug.
 

Dempings- en richtsysteem

We hebben gezien dat een gyrotol van zichzelf een spiraalvormige baan beschrijft.
Zouden we hier niets aan doen dan gaat hij continu door met deze baan.
Daarom kunnen we de beweging stoppen door de tol een dempings- en richtingssysteem te geven.

Richtsysteem

Om te voorkomen dat de tol alddor maar doorgaat met die spiraalvorm gaan we een richtingssysteem aanbrengen op het huis van de tol.
Dat heet: "richtingszoekend maken".

De tol kan twee rinchtingen op draaien.
dat is afhankelijk van het merk, die het motortje van de tol linksom dan wel rechtsom laat draaien.

Door het moment dat de tol veroorzaakt wil een linksom draaiende tol een spiraal beschrijven die in het begin naar boven en naar het oosten wijst.
Dit kunnen we opvangen door bovenop de tol een gewichtje aan te brengen.
Wijst de tol boven de horizon naar het oosten dan zal het gewichtje ervoor zorgen dat de tol de andere kant op wil gaan.
En dat doet het ook als de tol onder de horizon komt en naar het westen wijst.
De tol is dan TOP HEAVY gecompenseerd.

Dit is overigens niet echt een brokje lood, ofzo.
Dat zou weer problemen veroorzaken als het schip slingert.
Met gebruikt daarvoor met olie gevulde communicerende vaten

Het kan ook zijn dat de tol onder de horizon en naar het oosten wijst.
Die beweging kunnen we opvangen door een gewichtje aan de onderkant van het tolhuis te bevestigen.
De tol is dan BOTTOM HEAVY gecompenseerd.

 

Dempingssysteem

De beweging boven en onder de horizon moet ook gecorrigeerd worden.
Dat doen ze met een dempingssysteem.
Daarvoor bestaan er ook weer twee manieren.

Verticale demping:
Bij een gyrotol die naar het oosten en omhoog draait wordt aan de westzijde van de tol een gewichtje aangebracht.
Net boven het horizontale vlak.
De precessie die dit veroorzaakt 'trekt' de tol weer naar beneden en naar het westen.

Horizontale demping
Dit wordt toegepast op bottom heavy gyro's.
Het is een ring dat gevuld is met speciale vloeistof.
In de ring zitten schotjes.
Draait de tol een bepaalde kant op, dan wil de vloeistof ook die kant op maar wordt door die schotjes afgeremd.
Daardoor ontstaat een tegengestelde kracht en wordt de beweging geremd.

Bij moderne gyrokompassen worden de bewegingen opgemerkt door sensoren die kleine motortje aansturen.
Deze motortjes noemen we torquers.

Bron: Navigational Instruments Gyro Compass. The Milennial Seafarers.




 

  • Het arrangement Gyro kompas is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Menno Jacobs
    Laatst gewijzigd
    2023-09-28 11:12:44
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    Werking van een Gyrokompas en fouten die daarbij kunnen optreden.
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Studiebelasting
    4 uur 0 minuten

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Gebruik
    Weergave
  • Wikiwijs is een dienst van