EXECUTANDO GYRO NORTH SEEKING

Como fazer o Gyro North Seeking?

O eixo girospin pode ser buscado pelo meridiano (mantendo o eixo de rotação paralelo ao eixo de rotação da Terra) pelo uso de um pêndulo agindo sob a influência da gravidade da Terra. O pêndulo faz com que uma força atue sobre o conjunto do giroscópio, causando sua precessão. A precessão, a segunda propriedade fundamental de um giroscópio, permite que o instrumento busque o norte. À medida que o pêndulo oscila em direção ao centro de gravidade, uma força descendente é aplicada ao eixo da roda, o que causa a ocorrência de precessão horizontal. Esta força gravitacional agindo para baixo no eixo giratório faz com que a bússola precesse horizontalmente e mantenha o eixo apontando para o norte verdadeiro.
As duas principais maneiras de obter ação de precessão devido à gravidade são tornar o eixo de rotação do giroscópio pesado na parte inferior ou superior.
O controle pesado na parte inferior e um giroscópio giratório no sentido horário são usados ​​por alguns fabricantes, enquanto outros preferem um sistema de controle pesado na parte superior com um botão giratório no sentido anti-horário.

Observação:

Um conjunto de bússola giroscópica marítima é um giroscópio moderno projetado para encontrar direções geográficas automaticamente. Embora o giroscópio seja um componente importante de uma bússola giroscópica, estes não são os mesmos dispositivos; uma bússola giroscópica é construída para usar o efeito da precessão giroscópica, que é um aspecto distintivo do efeito giroscópico geral. O giroscópio consiste em uma roda perfeitamente equilibrada disposta para girar simetricamente em alta velocidade em torno de um eixo ou eixo. A roda, ou rotor, gira em torno de seu próprio eixo e, ao suspender a massa em um conjunto de cardan precisamente projetado, a unidade fica livre para se mover em dois planos, cada um perpendicular ao plano de rotação. Existem, portanto, três eixos nos quais o giroscópio pode se mover livremente.

O eixo de rotação.
O eixo horizontal.
O eixo vertical.

Operação básica do giroscópio

 
Um giroscópio livre possui certas propriedades inerentes, uma das quais é a inércia, um fenômeno que pode estar diretamente relacionado a uma das leis básicas do movimento documentadas por Newton. A primeira lei do movimento de Newton afirma que “um corpo permanecerá em seu estado de repouso ou movimento uniforme em linha reta, a menos que uma força seja aplicada para mudar esse estado”. Portanto, uma massa giratória permanecerá em seu plano de rotação, a menos que seja acionada por uma força externa. Consequentemente, a massa giratória oferece oposição a uma força externa. Isso é chamado de ‘inércia giroscópica’
Um rotor giroscópio mantém a direção de seu plano de rotação, a menos que uma força externa de amplitude suficiente para superar a inércia seja aplicada para alterar essa direção.

Quais são os fatores dos quais depende a inércia giroscópica?

A inércia giroscópica depende do momento do rotor giratório. O momento de tal rotor depende de três fatores principais:
A massa total, M do rotor (para todas as partículas).
O raio r somado como a constante K (para todas as partículas), onde K é o raio de giração.
A velocidade angular.
Precessão.
Precessão é o termo usado para descrever o movimento do eixo de um giroscópio sob a influência de uma força externa. Se uma força for aplicada ao rotor movendo uma extremidade de seu eixo, o giroscópio será deslocado em um ângulo de 90° em relação à força aplicada.

O que é giroscópio controlado?

Um giroscópio livre sofre um movimento aparente tanto no azimute quanto na inclinação do eixo do rotor dependendo de sua localização latitudinal. Quando instalado em uma embarcação, a latitude é conhecida e, conseqüentemente, a extensão do movimento em azimute e inclinação também é conhecida. É possível, portanto, calcular a força necessária para produzir uma ação recíproca para corrigir o efeito do movimento aparente.
Uma força pode ser aplicada ao giroscópio que fará com que a precessão do azimute e da inclinação ocorra em oposição à força indesejada causada pela posição do giroscópio na Terra. Se o giroscópio estiver flutuando em azimute a 'D' graus por hora no sentido anti-horário, uma força ascendente suficiente para causar precessão no sentido horário a uma taxa de '– D' graus por hora deve ser aplicada verticalmente à extremidade apropriada do eixo do rotor . O resultado será que o desvio do giroscópio será cancelado e o instrumento apontará para um ponto fixo na Terra.
O movimento de inclinação do giroscópio também pode ser cancelado de maneira semelhante, aplicando uma força igual e oposta horizontalmente à extremidade apropriada do eixo do rotor.

Como é feito o Sistema Gyro Compass em Busca do Norte ?

Giroscópio em busca do norte : 

• Para amortecer a oscilação indesejada, precisamos conseguir o amortecimento da inclinação.
• Isto é feito por meio de um deslocamento ligeiramente para leste da vertical, resultando na componente da mesma força produzindo o torque necessário.
• A magnitude e a direção desta força são pré-calculadas para atingir a oscilação de amortecimento necessária.
• A amplitude de cada oscilação é reduzida para 1/3 da oscilação anterior.
• O eixo de rotação atinge o equilíbrio e se estabelece em uma posição na qual a deriva é neutralizada pela precessão de controle e a precessão de amortecimento neutraliza a inclinação.
• Finalmente, o giroscópio se estabelece no meridiano e busca o norte.

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Curso de latitude e erro de velocidade em relação à explicação da bússola giroscópica

Erro de curso, velocidade e latitude (erro de velocidade): 

• A bússola giroscópica se estabelece na direção N/S, detectando o movimento giratório da Terra. A mesma bússola giroscópica, quando colocada em um navio, também detecta o movimento do navio. E, portanto, o eixo da bússola giroscópica se estabelece em uma direção perpendicular à resultante da velocidade da superfície da Terra e da velocidade da nave.
• A direção em que a bússola se posiciona é, portanto, diferente da direção do Norte Verdadeiro e depende do rumo do navio, da velocidade e da latitude do observador.
• Este erro também aumenta à medida que a latitude do observador aumenta. O erro é para oeste em todos os cursos do Norte e vice-versa.
• Em cursos exatamente EW o erro é nulo. Exatamente NS cursos, o erro é máximo.
• Para compensar o erro de velocidade, é fornecido um piloto de velocidade que, em associação com o piloto de latitude, desloca a linha de folga igual ao erro de velocidade na direção apropriada.
• Este erro pode ser corrigido automaticamente por um mecanismo que move a linha de lubrificação em um valor igual ao erro, ou pode ser encontrado em tabelas de correção ou em uma calculadora de correção portátil e então aplicado conforme necessário.

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Três graus de liberdade :

Como dispositivo mecânico, um giroscópio pode ser definido como um sistema contendo uma roda ou rotor de metal pesado, montado universalmente de modo que tenha três graus de liberdade: liberdade de rotação, em torno de um eixo perpendicular ao seu centro; liberdade de inclinação, em torno de um eixo horizontal perpendicular ao eixo de rotação; e liberdade de desviação, em torno de um eixo vertical perpendicular a ambos os outros eixos. Os três graus de liberdade são obtidos montando o rotor em dois anéis articulados concentricamente, chamados anéis interno e externo. Todo o conjunto é conhecido como sistema gimbal de um giroscópio livre ou espacial. O sistema de cardan é montado em uma estrutura, de modo que, em sua posição normal de operação, todos os eixos estejam perpendiculares entre si e se cruzem no centro de gravidade do rotor.

Explicação do 'erro de tangente' da bússola giroscópica

• Em uma bússola giroscópica não pendular onde o amortecimento é realizado compensando o ponto de aplicação da força balística de mercúrio, o ângulo entre o meridiano local e a posição de assentamento ou eixo de rotação.
• Onde o deslocamento do ponto de aplicação da balística de mercúrio está a leste do eixo vertical da bússola giroscópica, a posição de assentamento é a leste do meridiano nas latitudes norte e a oeste do meridiano nas latitudes sul.
• O erro tem esse nome porque é aproximadamente proporcional à tangente da latitude em que a girobússola está operando.
• O erro de latitude tangente varia de zero no equador a um máximo nas altas latitudes norte e sul.

Iniciando uma bússola giroscópica :

• Um giroscópio precisa de tempo para se estabelecer no meridiano; o tempo necessário dependerá da marca, modelo e localização geográfica do giroscópio.
• O tempo de acomodação pode variar entre uma e várias horas; o manual fornecido pelo fabricante deve ser consultado antes de ligar o giroscópio.
• Se a bússola tiver sido desligada, levará mais tempo para colocá-la em uso.
• A seguir estão os procedimentos para Sperry MK 37 digital, para outras marcas consultar o fabricante.
• Ao ligar e antes de entrar no modo de estabilização, o sistema executa um procedimento automático para determinar se o equipamento está operando dentro dos parâmetros especificados.
• Se o giroscópio estiver parado, o sistema opta pela partida a frio, se estiver girando, pela partida a quente, se programado.
• Durante uma partida a frio, se nenhum dado de rumo for inserido no sistema quando solicitado, o giroscópio seleciona automático. Assim que a energia for ligada, dois bipes avisam para entrada de rumo; se os dados de rumo não forem inseridos dentro de 5 minutos, o giroscópio muda para um processo de nível automático. (Em algumas marcas mais antigas, o giro é feito manualmente, é fornecida uma chave especial para o mesmo que é inserida em uma ranhura).
• Se os dados de rumo forem alimentados, o rotor será girado automaticamente.
• O rotor atinge a velocidade necessária em 14 minutos e o giroscópio irá posteriormente estabilizar em uma hora.
• Se os dados de rumo não forem alimentados, o giroscópio irá estabilizar dentro de 5 horas.

Mais alguns pontos: 

• Se o rumo inserido apresentar um erro de mais de 20 graus, o giroscópio poderá levar cerca de 5 horas para se estabilizar.
• Assim que o giroscópio estiver configurado, sincronize os repetidores (o radar e o ECDIS também precisam de sincronização).
• Se a velocidade e latitude forem alimentadas manualmente, isso deverá ser feito antes de iniciar o giroscópio.
• Uma vez resolvido, o erro da bússola do timão deve ser verificado; e todas as  bússolas existentes no navio devem ser também verificadas com mais frequência.

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