Componentes y funcionamiento de un girocompás marino (manual técnico en volumen completo)
I. Composición del hardware de los girocompases marinos
El compás marino CMZ serie 900 de Yokogawa (YOKOGAW) se muestra en la Figura 4-1-1:
Figura 4-1-1 Diagrama de bloques del sistema de composición de la urdimbre Roosevelt
(i) Sección de alimentación
La caja de control de potencia, mostrada en la Figura 4-1-2, suministra potencia CC al compás principal y convierte la fuente de alimentación del barco en potencia para el compás. El diagrama indica la ubicación de los fusibles, interruptores de potencia y bloques de terminales dentro de la caja de control.
Figura 4-1-2 Esquema de la caja de control de la fuente de alimentación y dibujo incorporado
(ii) La sección principal del rosario
El compás principal se encarga de detectar el rumbo verdadero del barco. La figura 4-1-3 muestra la estructura externa e interna del compás principal del barco. El compás principal está equipado con una unidad de conmutación de potencia y una unidad operativa M en el exterior y un contenedor para las bolas del compás en el interior.
[Imagen de un conjunto de compás maestro marino que incluye la carcasa de la esfera giroscópica y la unidad operativa digital].
Figura 4-1-3 Estructura esquemática del meridiano principal
(iii) Caja de control
La caja de control, como se muestra en la Fig. 4-1-4, se utiliza para distribuir señales de proa y alimentación a otras unidades y para recibir otras señales a la brújula (por ejemplo, velocidad, posición, etc.). En el panel frontal de la caja de control se encuentra la unidad de operación C, que está equipada con fusible, interruptor de encendido y tablero de terminales en su interior.
(iv) Repetidor Lo Ching
El repetidor de compás, como se muestra en la Fig. 4-1-5, recibe la señal de proa del compás principal y muestra la dirección de proa del barco.
Figura 4-1-5 Repetidor robótico
Segundo, pasos para la puesta en marcha del compás giroscópico marino
(i) Confirmación de que la alimentación eléctrica del buque al giróscopo cumple los requisitos del sistema.
Compruebe que la alimentación eléctrica de CA y CC del buque es normal y verifique que la tensión y la frecuencia se ajustan a los requisitos para la alimentación RoE.
(ii) Conexión de la alimentación de la caja de control
La fuente de alimentación de la caja de control se encuentra en el lado derecho de la caja, como se muestra en la Figura 4-1-6, coloque el interruptor de palanca en la posición “ON” encendido.
(iii) Conexión de la alimentación principal de la roseta
El interruptor de encendido de la brújula principal se encuentra en el panel frontal de la brújula principal (unidad operativa M) como se muestra en la Figura 4-1-7, coloque el interruptor de palanca en la posición “ON” encendido.
[Imagen de la unidad operativa de tipo M con el interruptor de encendido centrado].
Figura 4-1-7 Interruptor principal de alimentación Luo Jing
(iv) Activación y calibración del repetidor de roseta
La unidad de caja de conexiones del repetidor de compás, mostrada en la Figura 4-1-8, recibe señales de proa y alimentación del compás principal. Estas señales y fuentes de alimentación son capaces de accionar el repetidor de compás. Al mismo tiempo, la caja de conexiones también tiene la función de atenuar el repetidor de compás. Además, la caja de empalmes está equipada con un interruptor de cero en su interior, que puede ser utilizado por el operador para ajustar el valor de desviación entre el repetidor de compás y el compás principal.
Con un funcionamiento de arranque de aprox. 5h A continuación, se determina la dirección del arco de la urdimbre principal y el sistema emite la verdadera dirección del arco; el repetidor de urdimbre y el arco de señal de paso siguen la dirección del arco de la urdimbre principal y la transfieren a otras partes o dispositivos que necesitan la señal de dirección del arco, y se completa el arranque de la urdimbre.
III. Conexión de las señales de la brújula a otros equipos
La señal de la brújula puede leerse desde el menú de las unidades de operación C y M pulsando la tecla . La Figura 4-1-9 muestra las funciones de las teclas del panel de la unidad de operación C. La Figura 4-1-10 muestra las funciones de las teclas correspondientes del panel de la unidad de operación M.
(i) Visualización de la señal de salida de la roseta
(i) Visualización de la señal de salida de la roseta1. Unidad operativa C
La Fig. 4-1-11 muestra el panel de visualización de la unidad de operación C. El área de visualización de proa muestra los datos actuales de la sonda de proa de la brújula y el estado del sistema, y el área de visualización de datos muestra el método de entrada y la velocidad de entrada del barco y la información de posición del barco.
[Imagen de la pantalla del panel de la unidad operativa C en la que se muestran las áreas de encabezamiento y datos].
Figura 4-1-11 Pantalla del panel de la Unidad Operativa C
2. Unidad operativa M
La Figura 4-1-12 muestra la pantalla del panel de la unidad operativa M.GYRO RUMBO Los datos mostrados en una columna son los datos actuales de salida de proa de la brújula.
(ii) Conexión de la señal de la roseta a otros equipos
Para conectar la señal de salida del compás a un radar, AIS, VDR o ECDIS, es necesario modificar primero el protocolo de comunicación del puerto de salida serie del compás principal. La operación específica es la siguiente: En el modo Comando, busque el código “Generat Menu” en el menú como 42 La velocidad en baudios del puerto de salida se ajusta con la opción “Puerto de salida”, como se muestra en la Figura 4-1-13.
(2) Seleccione Código en el menú “4 Generat”, Pulse la tecla “ENT” para entrar.
(3) Selección de códigos “42 Fuera Puerto” (Dependiendo de la interfaz de operación específica, nota: el código debe corresponder a la ilustración 41 o 42), pulse la tecla “ENT”.
(4) Tras seleccionar diferentes puertos mediante las teclas arriba y abajo y pulsar la tecla “ENT”, la velocidad en baudios del puerto seleccionado empezará a parpadear, y a continuación podrá realizar diferentes selecciones de velocidad en baudios mediante las teclas arriba y abajo, y pulsar la tecla “ENT” una vez completado el cambio, el ajuste de la velocidad en baudios habrá finalizado.
(5) Una vez configurados los parámetros del puerto, conecte la salida de la roseta al puerto de entrada de señal de proa del radar, AIS, VDR o ECDIS, etc. mediante el cable de señal.
IV. Métodos para eliminar los errores de la brújula
La eliminación del error de la brújula requiere cambiar el modo de funcionamiento al modo de mando en la unidad operativa C y entrar en la función de configuración para establecer y ajustar los parámetros de modo que el girocompás pueda mostrar correctamente el rumbo verdadero. En circunstancias normales, el compás corregirá automáticamente el error de velocidad introduciendo la señal de velocidad del barco y la señal de latitud de Log y GNSS respectivamente.
(i) Entrada en modo comando
C Se puede cambiar a la unidad de mando manteniendo pulsado el botón de mando. “Modo comando”, Para ver un diagrama de las teclas del panel, consulte la Figura 4-1-8 y la Figura 4-1-9 para ver las ubicaciones de las teclas de comando.
Tras pulsar la tecla de comando, el menú primario se mostrará en el área de visualización de datos de la unidad de control C, como se muestra en la Fig. 4-1-14, y podrá utilizar las teclas arriba y abajo y la tecla “ENT” para cambiar los elementos del menú y entrar en el menú intermedio (submenú).
(ii) Eliminación de errores de velocidad
La corrección de errores de velocidad requiere un código de comando que ingresa al submenú de Función de Configuración a través del Modo de Comando. 21 SPD SET Opciones. Los códigos de comando para la función de ajuste se muestran en la Tabla 4-1-1:
Tabla 4-1-1 Ajuste de la función Código de comando
| código de comando | unidad operativa | Opciones de función | Ejecutar en modo de espera | paginación | |
| C | M | ||||
| 20 | 0 | - | Selección de entrada de proa externa. | 0 | 42 |
| 21 | 0 | 0 | Ajuste de velocidad para la corrección de errores de velocidad. | 0 | 43 |
| 22 | 0 | 0 | Ajuste de latitud para la corrección del error de velocidad. | 0 | 44 |
| 23 | 0 | 0 | El rosario principal se alinea automáticamente. | X | 45 |
| 24 | 0 | 0 | La roseta principal se alinea manualmente. | X | 47 |
| 25 | 0 | 0 | Establece la ganancia de seguimiento de la brújula principal. | 0 | 49 |
| 26 | 0 | 0 | Muestra/restablece la causa de la alarma de la roseta principal. | 0 | 50 |
| 27 | 0 | - | Indicación/reinicio (causa de la alarma de la unidad de mando). | 0 | 51 |
| 28 | 0 | - | Ajuste de la alarma de desviación. | 0 | 52 |
| 29 | 0 | 0 | Ajuste del tiempo de arranque. | 0 | 53 |
| Código del menú | Funcionamiento MENÚ |
|---|---|
| 21 | SPD SET (Entrada de corrección de error de velocidad) |
| 22 | LAT SET (entrada de corrección de error de latitud) |
(1) Seleccionar “21 SPD SET” en el “MENÚ DE FUNCIONAMIENTO” Pulsar la tecla “ENT” para pasar a visualizar la entrada de velocidad de corrección del error de velocidad.
(2) Pulse la tecla “ENT” para entrar en la selección de entrada automática o manual, en este momento “AUTO” y “MANUAL” parpadean al mismo tiempo, utilice las teclas arriba y abajo para seleccionar y luego pulse la tecla Pulse la tecla “ENT” después de seleccionar con las teclas arriba y abajo.
(3) Si se selecciona Auto, la entrada automática de velocidad del barco parpadea. La Fig. 4-1-15 muestra un ejemplo de la pantalla de entrada automática para una velocidad del barco de 23 kn.
(4) Si se selecciona manual, los diez dígitos de la velocidad del barco parpadean, y la velocidad del barco se puede introducir manualmente cambiando los dígitos con las teclas izquierda y derecha, y cambiando el número con las teclas arriba y abajo, de forma que se puede introducir manualmente la velocidad del barco de 00 a 99 kn.
(5) Pulse la tecla “ENT” después de introducir la velocidad del barco, el valor introducido parpadeará para indicar que es necesario cambiar la información, si se vuelve a pulsar la tecla “ENT”, el parpadeo se detendrá y se cambiará el número introducido, y se completará la corrección del error de velocidad.
(iii) Eliminación de errores de latitud
(1) Seleccione “22 LAT SET” en el “MENÚ DE FUNCIONAMIENTO” (Nota: la marca original aquí es 22 SPD SET, debería ser LAT SET) Pulse la tecla “ENT ” para pasar a visualizar la entrada de la latitud de corrección del error de velocidad.
(2) Pulse la tecla “ENT” para entrar en la selección de entrada automática o manual, en este momento “AUTO” y “MANUAL” parpadean al mismo tiempo, utilice las teclas arriba y abajo para seleccionar y luego pulse la tecla Pulse la tecla “ENT” después de seleccionar con las teclas arriba y abajo.
(3) Si se selecciona Auto, la entrada automática de latitud parpadea, como se muestra en la Fig. 4-1-16 para un ejemplo de la pantalla de entrada automática cuando la latitud es de 39°.
(4) Si se selecciona manual, N y S parpadean y puede introducir 00~70° manualmente cambiando los dígitos con las teclas izquierda y derecha y los números con las teclas arriba y abajo.
(5) Pulse la tecla “ENT” después de introducir la latitud, el valor introducido parpadea para indicar la información que debe modificarse, si se vuelve a pulsar la tecla “ENT”, se detendrá el parpadeo y se modificará el número introducido, y se completará la corrección del error de latitud.
(iv) Eliminación de errores de choque
Los errores de choque en los brújulas giroscópicas están causados por las fuerzas de inercia generadas cuando el barco maniobra (por ejemplo, al cambiar de velocidad y dirección). Las fuerzas de inercia que actúan sobre el sistema de compás hacen que el eje principal se desvíe de su posición estable, generando así el error. Su método de eliminación incluye principalmente los siguientes puntos:
1. Optimización del diseño y atenuación natural
El segundo tipo de error de impacto alcanza su valor máximo aproximadamente 1/4 de ciclo de amortiguación después del final de la maniobra, y suele desaparecer de forma natural al cabo de 1h aproximadamente. El principio general para eliminar los errores de choque es aumentar el periodo de oscilación del autogiro para reducir el efecto de las fuerzas de inercia sobre la brújula.
2. Derecho compensatorio
- Método extracompensatorio:La lectura del rumbo se corrige mediante un dispositivo externo (por ejemplo, ajuste de la línea de base o del cuadrante) que deduce directamente el valor del error.
- Método de compensación interna:Se aplica un momento de compensación (por ejemplo, un momento de compensación de eje vertical u horizontal) a la urdimbre para estabilizar el husillo en el plano radial. Por ejemplo, el modelo Sperry MK37 utiliza compensación de eje vertical, y el modelo Armabrator 10 utiliza compensación de eje horizontal.
Cuando el buque está maniobrando, si la latitud del buque es inferior a la latitud de diseño, el error de impacto puede dejarse sin tratar; si la latitud del buque es superior a la latitud de diseño, es necesario desactivar la compuerta para eliminar el error.
(v) Eliminación de errores de base
El error de la línea de base del girocompás del barco se refiere a la desviación angular entre la línea de base física del equipo del compás y las superficies reales de la cabeza y la cola del barco en la proyección horizontal. En circunstancias normales, la línea de escala cero del cuadrante de rumbo del girocompás (línea de base del compás) debe coincidir exactamente con la línea de proyección del eje longitudinal del barco en el plano horizontal (que representa la dirección de la cabeza y la cola del barco). Si existe un ángulo entre ambas, el rumbo indicado por el compás tendrá una desviación fija con respecto al rumbo verdadero del barco. Este error sistemático puede afectar seriamente a la precisión de la navegación y debe eliminarse mediante una calibración profesional.
Hay tres razones principales para los errores de base:
- (1) Errores de instalación:Cuando se instaló el equipo, las herramientas de medición no eran lo suficientemente precisas o la instalación no se hizo correctamente, y el punto de referencia de la base del compás no estaba perfectamente alineado con los planos de proa y popa diseñados para el buque, lo que provocó una desviación de la línea de base desde el principio.
- (2) Efectos de deformación del casco:Cuando el buque está sometido a diferentes condiciones de carga o cuando se encuentra con condiciones de mar complejas, se producirán deformaciones en el casco, tales como dobleces estructurales como el arco medio y el hundimiento medio. Estas deformaciones provocarán indirectamente que cambie la orientación de la base de montaje del compás.
- (3) Piezas sueltas del equipo:La vibración continua del equipo durante una larga travesía del buque hará que las piezas mecánicas internas de la brújula se aflojen gradualmente, lo que provocará un lento desplazamiento de la línea de base con el paso del tiempo. Este error se acumula y requiere un control periódico de mantenimiento.
La eliminación de los errores de la línea de base requiere una calibración conforme a un proceso regulado:
(1) Seleccione la condición de calibración:Mantenga el buque en condiciones estables, por ejemplo, fondeado en aguas tranquilas o desplazándose en línea recta a baja velocidad. Evite el balanceo lateral y longitudinal de la embarcación y los cambios frecuentes de rumbo para evitar que la precisión de la calibración se vea afectada.
(2) Obtenga la orientación del punto de referencia y mida el error:Los métodos habituales para determinar el rumbo verdadero de un buque mediante la introducción de una referencia externa de alta precisión incluyen: las mediciones astronómicas del rumbo utilizando un sextante para observar los cuerpos celestes; la interpretación del rumbo de la derrota mediante el Sistema de Posicionamiento Global Diferencial (DGPS); y el uso de métodos de encuentro con el rumbo de referencia. La diferencia entre el rumbo indicado por la brújula y el rumbo de referencia es el error de base.
(3) Realice la operación de calibrado:Vuelva a alinear la línea de base del compás con los planos reales de proa y popa del buque, ya sea mediante un dispositivo de ajuste mecánico del compás (por ejemplo, el botón de calibración del acimut) o introduciendo parámetros de compensación en la interfaz del software del sistema de navegación. Una vez finalizada la calibración, debe verificarse de nuevo para asegurarse de que el error se encuentra dentro del intervalo de OMI ±0,5 Alcance.
Para los buques en funcionamiento, se recomienda que la calibración de referencia se lleve a cabo junto con ciclos de mantenimiento regulares (por ejemplo, cada viaje o cada mes). En particular, cuando el buque ha sufrido cambios significativos de carga, reparaciones estructurales o tras un largo periodo de travesía de alta intensidad, es importante aumentar el número de calibraciones para garantizar la precisión y fiabilidad de las mediciones del rumbo del compás.
Lista de comprobación anual de mantenimiento y utilidades del girocompás (ETO)
| Clasificación de las inspecciones | Puntos operativos de mantenimiento (según CMZ 900) | Criterios de conformidad / Descripción detallada | Resultados de la inspección |
|---|---|---|---|
| sistema eléctrico | Inspección interna de la caja de control de potencia (Figura 4-1-2) | Los fusibles están intactos, los tableros de bornes no están sueltos y los interruptores hacen buen contacto. | □ Cualificado / □ Necesita reparación. |
| Prueba de conmutación de alimentación principal y de reserva | Para simular una pérdida de alimentación de CA, la fuente de alimentación de reserva de CC de 24 V debe poder conmutar sin problemas. | □ Cualificado / □ Necesita reparación. | |
| Maquinaria e instalación | Inspección de la base de urdimbre principal y de las piezas mecánicas | Comprobar que la base de montaje está libre de corrosión, nivelación del recipiente de la bola de roseta interna y fijación mecánica. | □ Cualificado / □ Necesita reparación. |
| Comprobación de errores en la línea de base (Baseline) | Asegúrese de que la desviación física es ≤ 0,5° respecto al rumbo DGPS o astronómico. | □ Cualificado / □ Necesita reparación. | |
| compensación de errores | Verificación automática de la entrada de señal desviada | Verifique que las señales Log y GNSS de velocidad y latitud se muestran como AUTO en la Unidad C. | □ Cualificado / □ Necesita reparación. |
| Prueba de la función de compensación manual | Introduzca los códigos de comando 21 y 22 para verificar la intervención de los valores introducidos manualmente en la pantalla del encabezamiento. | □ Cualificado / □ Necesita reparación. | |
| distribución de señales | Configuración del puerto de salida serie (Out Port) | Verifique que los protocolos de comunicación del radar, AIS y VDR coinciden y que la función de ajuste de parpadeo de la velocidad en baudios es normal. | □ Cualificado / □ Necesita reparación. |
Preguntas de evaluación sobre el funcionamiento y el mantenimiento del girocompás (CMZ 900)
Puestos aplicables: Oficial eléctrico y electrónico (ETO) / Conductor | Duración de la evaluación: 15 minutos
I. Teoría técnica y verificación de parámetros
- De acuerdo con las instrucciones CMZ 900, el girocompás se instalará antes de que el buque zarpe. _______ Horas o más para empezar.
- La carga principal se inicia y se ejecuta durante unos _______ Al cabo de unas horas, se determina el arco meridiano principal y el sistema emite el arco verdadero.
- Al eliminar los errores de velocidad, si se selecciona el método de introducción manual, el rango de velocidades del barco introducidas manualmente es _______ kn.
- Al eliminar los errores de latitud, el rango de latitudes introducidas manualmente suele limitarse a _______ Dentro de unos grados.
- La OMI especifica que el error de la línea de base de la roseta calibrada debe mantenerse dentro de ±_______° Alcance.
II. Simulación del funcionamiento del menú
Simulación de escenarios: Ahora es necesario conectar la señal de la roseta a un radar recién instalado, escribir el procedimiento completo del comando para modificar la velocidad en baudios del puerto de salida en la unidad operativa C:
Paso 1: Pulsación larga _______ para acceder al modo de comandos.
Paso 2: Seleccione el código _______ Vaya al menú Generat.
Paso 3: Seleccionar código _______ Introduzca la configuración del puerto de salida (Out Port).
Paso 4: Seleccione el puerto mediante las teclas arriba y abajo y observe la velocidad en baudios _______ De vez en cuando se realizan ajustes.
Paso 5: Después del ajuste, pulse _______ para completar el ajuste.
III. Análisis del principio de eliminación de errores
Describa brevemente las causas fundamentales del “error de choque” y compare las diferencias de aplicación entre el “método de compensación interna” y el “método de compensación externa” para eliminar el error de choque.
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