INTRODUCCIÓN.
I.
El girocompás es un instrumento electro mecánico que tiene la propiedad de orientarse en dirección Norte - Sur geográfica y permanecer orientado, bajo la influencia combinada de la rotación de la tierra, de la gravedad y de las propiedades giroscópicas (rigidez y precesión). Para su uso en navegación, sus indicaciones se transmiten a una Rosa Magistral y por medio de circuitos eléctricos, a una serie de repetidores. El origen del girocompás, fue el giroscopio, y el origen de éste el trompo.
II.
PARTES DE UN GIROCOMPÁS CLÁSICO:
Elemento sensible, elemento fantasma o seguidor, elemento araña y bitácora, partes que se identifican a continuación.
Elemento sensible: es la parte giroscópica del instrumento, constituye el elemento directriz caracterizado principalmente por el rotor, que gira a alta velocidad (12000 rpm, en algunos casos). Puede estar contenido en una caja, (fotografía) o dentro de una giroesfera. Además del rotor posee el elemento sensible posee las siguientes partes: -
Caja de roto
-
Anillo vertical
-
Suspensión
-
Masas compensadoras y nivel.
En los girocompases modernos el rotor ha sido reemplazado por un dispositivo láser.
Elemento fantasma o seguidor: es la parte destinada a soportar al elemento sensible mediante la suspensión, por lo que sigue todos los movimientos en azimuth de este último elemento. Sus partes son: -
anillo fantasma
-
rueda engranaje azimutal
-
rosa náutica, anillos colectores
-
transformador del seguidor
-
balístico de mercurio.
Cardan: Suspensión. Par de anillos, uno dentro del otro con sus ejes de suspensión formando ángulos rectos entre sí; sostiene al compás y lo mantiene en posición horizontal sin que le afecten los movimientos del buque.
Elemento Araña: Sistema que soporta todo el peso del elemento seguidor, el que a su vez contiene al elemento sensible, es decir, soporta al conjunto movible del instrumento.
Sus partes son: -
Motor azimutal.
-
Anillo línea de fe.
-
Transmisor.
-
Corrector de latitud y velocidad.
-
Block de conexión con escobillas.
-
Block de conexión principal de la araña.
La Bitácora: Soporte o carcasa exterior que contiene
y
sostiene
anteriormente vistos.
a
los
elementos
En la actualidad existen distintos tipos de girocompás, pero casi todos tienen la misma estructura en su interior.
Sin embargo en la actualidad existen girocompases en los cuales no es necesario el mantenimiento de sus giroscopios de anillo libre, laser ni de sus acelerómetros, tal puede ser el caso del SGB2000 (giroscopio sólido).
GIROCOMPÁS SGB2000
Repetidor de girocompás: Un repetidor es un dispositivo electrónico que recibe una señal débil o de bajo nivel y la retransmite a una potencia o nivel más alto, de tal modo que se puedan cubrir distancias más largas sin degradación o con una degradación tolerable. En el ámbito de la navegación; la giroscópica transmite las indicaciones de rumbo a una rosa náutica y por medio de circuitos eléctricos los hace llegar a una seria de repetidores, lo que hace óptimo su utilización a bordo. Sus partes se muestran en la siguiente figura:
Los repetidores se pueden posicionar en:
En el Puente de mando: Este es uno de los repetidores de giro disponibles en el puente. Este se encuentra en el centro del puente enfrente de la consola del Autopiloto y usualmente desde aquí el oficial que está de guardia ordena a su timonel el rumbo a seguir. El error del girocompás se verifica a diario tomando azimutes al sol en cualquiera de los repetidores y comparándolo con el azimut verdadero del sol para ese preciso momento. Se llevara un registro de esto en el Compass Error Book, en el cual también se anotaran los errores observados para el Compás Magnético, el cual se encuentra arriba del Puente de navegación.
En los alerones: Además de la instalación de repetidores en el cuarto de derrota también se dispone de los mismos en los alerones a ambas bandas del buque (estribor y babor) con los cuales se toman demoras y marcaciones para determinar la posición del buque con respecto a una ayuda a la navegación, otro buque u objetos.
III.
CARACTERÍSTICAS DEL GIROCOMPÁS. 1. El girocompás provee de indicación segura de dirección. 2. Es de gran estabilidad y sensibilidad no presentando oscilaciones en los balances, lo que se traduce en absoluta seguridad en el rumbo y en demarcaciones. 3. No es afectado por la escora. 4. Provee de muchas indicaciones a los repetidores, en cualquier parte del buque. 5. Permite
utilizar
un
gobierno
automático
y
registrar
gráficamente el rumbo navegado. 6. En caso de existir error, este es constante para todas las proas, y por lo tanto, puede ser corregido. 7. Gran fuerza directriz, la que disminuye hacia los polos en menor proporción que el compás magnético. 8. Debido a su gran período de oscilación, necesita mucho tiempo para orientarse.
IV.
VENTAJAS DEL GIROCOMPÁS
No lo afecta el magnetismo. Da indicaciones seguras.
Sensibilidad
y
estabilidad
superiores
a
las
del
compás
magnético
No lo afecta la escora
Permite el uso de repetidores
Permite mantener rumbo con precisión, el uso de Piloto Automático y el uso de Inscriptor de rumbo.
Indica rumbo verdadero o geográfico, (no interviene Vmg)
El girocompás patrón puede instalarse en cualquier parte de la nave
Su error es constante a todas las proas. Puede corregirse moviendo la línea de fe.
V.
Tiene gran fuerza directriz.
DESVENTAJAS DEL GIROCOMPÁS:
Depende de la energía eléctrica
Su instalación es cara
Requiere tiempo para orientarse
Su manejo requiere cuidado y personal capacitado.
VI.
PRINCIPIOS BÁSICOS QUE SUSTENTAN EL FUNCIONAMIENTO DEL GIROCOMPÁS
Fenómeno Elemental Del Trompo La propiedad del trompo de mantener su eje apoyado en un solo punto y aparentar que mientras baila no es influida por la gravedad terrestre llamó la atención por muchos años. Sólo en 1852, las experiencias del físico francés Foucault fueron las primeras en obtener resultados prácticos. Construyó un giroscopio con 3º de libertad, montado sobre 3 ejes perpendiculares y con él demostró la rotación continua y uniforme de la Tierra alrededor de su eje. Estudió las propiedades giroscópicas, enunció sus leyes y creyó equivocadamente que esos fenómenos eran manifestaciones del movimiento terrestre. Sus demostraciones ante la academia Real de Inglaterra produjeron gran entusiasmo en los círculos científicos.
Giroscopio Elemental
El giroscopio elemental puede definirse como un trompo o cuerpo giratorio montado en tal forma que puede rotar libremente alrededor de su eje; que este eje puede colocarse en cualquier dirección del espacio y permanecer en ella, y que el centro de gravedad del trompo coincide con su centro de suspensión. Sirve para estudiar y demostrar las propiedades y fenómenos giroscópicos. Para que la gravedad no tenga efecto sobre el rotor alrededor de ninguno de los tres ejes, el centro de gravedad de él debe coincidir con el punto de intersección de los tres ejes, punto que es a la vez el centro de suspensión del sistema.
Propiedades de un cuerpo que rota: a. Precesión b. Inercia o rigidez giroscópica
Propiedades de la Tierra: a. Gravedad terrestre b. Rotación terrestre
Análisis de las propiedades 1. Rigidez o inercia giroscópica: Propiedad de los cuerpos que rotan, de mantener una sola dirección al desplazarse, (mientras mantienen la fuerza que les impulsó). De esta manera, los ejes de dichos cuerpos también se mantienen orientados a una dirección fija. En el caso del girocompás todo el sistema está hecho para que su eje se mantenga apuntando al Norte verdadero. Así indica el Norte y los otros 359 rumbos de la rosa. La rigidez puede explicarse también a través de la Primera Ley de Newton sobre movimiento, que dice: "Un cuerpo que está en reposo tiende a permanecer en reposo. Un cuerpo que está en movimiento tiende a permanecer en movimiento uniforme y rectilíneo a menos que una fuerza extraña lo saque de ese estado". La rigidez se demuestra haciendo rotar un giroscopio y tomándolo de su montaje, darle movimientos suaves que no influyan en la fricción de sus ejes, observaremos que el eje de rotación no altera la dirección en que se encuentra,
2. Precesión Giroscópica: La ley de precesión dice: "Cuando un giroscopio se somete a una fuerza angular que trate de desviar
la dirección en que está su eje de rotación, opone resistencia y su eje precede en dirección perpendicular a la fuerza aplicada, hasta colocar, por el camino más corto, el plano y el sentido de su rotación en el plano y sentido de la fuerza. Esta propiedad puede quizás entenderse mejor, analizando la forma en que un niño maneja una rueda al jugar; él va corriendo junto a la rueda o anillo y le impone dirección mediante una guía. Cuando desea cambiarle dirección, debe aplicar una fuerza a 90º de la dirección que desea imponer. Mientras gira, el eje del trompo está en una posición cercana a la vertical. Como el centro geométrico de su masa se encuentra muy por sobre el punto de apoyo (el piso sobre el cual gira), la fuerza de gravedad terrestre tiende a hacerlo caer. Mientras el trompo mantiene su fuerza de rotación, el eje describirá un cono, que es característica de la fuerza llamada precesión. El eje de rotación de nuestro planeta, al igual que el eje de un trompo, describe un cono, característico de la precesión. Ello, porque la Tierra no tiene su masa simétricamente distribuida. El eje de la Tierra también tiene un movimiento vibratorio, conocido con el nombre de Nutación, el que se debe a actividades sísmicas y a cambios climatológicos.
3. Rotación aparente: es un movimiento cónico circular de su eje, en sentido contrario a la rotación de la tierra, alrededor de una recta que pasa por su centro de giro, paralela al eje terrestre. Este movimiento es una consecuencia de la rigidez y de la rotación real de la tierra de Oeste a Este. Es aparente porque no es el giroscopio el que gira, sino la tierra, y en consecuencia la superficie de ésta cambia de posición con respecto a la dirección del eje del giroscopio, aparentando que fuera este eje el que hace la rotación
4. Posición de Reposo. Es aquella en que el eje de un giroscopio no demuestra rotación aparente y permanece fijo con respecto a la superficie de la tierra. Es decir, no se mueve en declinación, ni se mueve con la rotación de la tierra. Ejemplo. Si en Latitud 20° N. colocamos el eje de un giroscopio en sentido de N. a S. y el extremo Norte del eje levantado 20° sobre el plano horizontal, tampoco se observará rotación aparente, es decir estará en reposo.
5. Diagrama Polar: Se llama diagrama polar al gráfico que describe la trayectoria de uno de los extremos del eje de rotación del giroscopio sobre un plano perpendicular al eje terrestre, durante su rotación aparente. Sirve para demostrar la Ley de rotación aparente. Esta trayectoria es un círculo descrito en 24 horas alrededor de una paralela al eje terrestre; por tanto el centro del diagrama polar es la intersección de esa recta con el plano del diagrama y la posición del centro del diagrama con respecto al plano horizontal depende de la inclinación de esa recta, inclinación que depende de la Latitud del lugar.
Tanto en la rotación aparente como en la posición de reposo, han actuado solamente dos factores: Rotación de la Tierra y Rigidez
giroscópica.
Teoría del girocompás: Sin considerar el tipo ni antigüedad del girocompás, se debe comprender que presentan las mismas características teóricas. Para que un giróscopo actúe como un girocompás, es necesario controlarlo, tanto en la parte mecánica, como en la eléctrica, de modo que su eje de rotación permanezca nivelado con exactitud y en el meridiano Norte – Sur, sin ser afectado por: a. La rotación de la Tierra b. Los cambios de; latitud, velocidad, rumbo y aceleración del buque. c. Movimiento del buque (debido a condiciones del mar, balances, cabeceos, etc.) d. La deriva (abatimiento) del girocompás debido a desbalanceamiento de masa, fricción en movimiento de cardanes, etc.
Error de Latitud Es un desvío permanente y variable con la Latitud, que deja al eje del girocompás fuera del meridiano. Se debe exclusivamente a la excentricidad del pivote, o sea, al sistema de amortiguamiento que tienen los girocompases y no a la Latitud como pudiera creerse por su nombre. Se le ha llamado Error de Latitud por que varía con la tangente de la Latitud. El error no existiría si no existiera la excentricidad del pivote, aun cuando hubiese cambio en la Latitud Respecto a Latitud se debe considerar que la Tierra en el Ecuador gira a 900 nudos y en los Polos la velocidad de rotación es cero. Por esto el girocompás tiene corrector de Latitud. El límite de la corrección de Latitud es 75º Norte o Sur. De 75º hacia el Norte o hacia el Sur el girocompás “se cae”, queda como giro inercial. En los Polos el girocompás queda con el eje vertical, por lo que no indica el Norte verdadero.
En el gráfico, en el caso 1, AC representa la dirección y distancia en que un buque se mueve en una hora debido a la rotación de la Tierra. Esto es, aproximadamente, a 900 millas x hora, estando en el Ecuador.
AB representa la distancia y dirección en que se traslada el buque debido a su propia velocidad en una hora. En este caso el rumbo es Norte. Sumados el vector AC con el vector AB, al término de una hora el buque estará en el punto D, es decir, mirado desde el espacio, el buque se ha movido desde A hasta D. AN indica la dirección del meridiano verdadero. AE forma un ángulo recto con AD y representa a un meridiano aparente. Si el girocompás en vez de apuntar hacia N, apunta hacia E, tendrá un error hacia el Weste. El error siempre tendrá signo Weste, cualquiera sea el hemisferio en que se navegue cuando el rumbo del buque sea total o parcialmente hacia el Norte. En cambio, cuando lo es hacia el Sur el error es Este.
En el mismo gráfico, caso 2, se representa al mismo buque navegando al Norte, vector AB, a la misma velocidad que en el caso 1, pero en una latitud intermedia, donde la velocidad de rotación es la mitad que en el caso 1. El error en este caso es mucho más grande. A medida que el rumbo se acerca al Este, el error disminuye, hasta ser cero cuando se navegue al Este, (Rumbo 090º).
En consecuencia, el error de Latitud – Velocidad y Rumbo, depende: 1º De la velocidad propia del buque. El error aumento con el aumento de velocidad. 2º De la Latitud. El error de agranda con el aumento de Latitud. 3º Del rumbo del buque. El error es mayor mientras más cercano al Norte o al Sur sea éste. Todos los Girocompases vienen equipados con dispositivos para corregir estos aspectos.
El Giróscopo Libre Y El Efecto De Las Razones De La Tierra. Como hemos visto, debido al efecto de la rotación de la Tierra, aparentemente varía la posición del eje de rotación del rotor. Los movimientos aparentes del eje de rotación ocurren alrededor de los ejes vertical y horizontal, y se refieren a:
Deriva aparente o efecto VER, (vertical): Movimiento del eje de
rotación
sobre
su
eje
cardán
vertical,
como
un
movimiento en azimuth cuando se cambia el rumbo. Es un movimiento aparente, porque como se sabe el eje del rotor de girocompás se mantiene fijo al Norte. En otras palabras, cada vez que cambiamos de rumbo, pareciera ser que la rosa del girocompás se mueve. Este movimiento es aparente. No es la rosa la que se está moviendo, sino el buque. La velocidad de movimiento es máxima en los Polos y cero en el Ecuador. Efecto VER = 15 x sen Lat = X grados/hora
El sentido de giro del efecto VER en el hemisferio Sur es opuesto al del hemisferio Norte.
Inclinación aparente o efecto HER (horizontal): Movimiento del eje de rotación sobre su eje cardán horizontal, como un movimiento hacia arriba o abajo (según ley de precesión, resulta a 90º). Se puede establecer posteriormente que estos movimientos angulares ocurrirán a una razón proporcional a la latitud (360º/24hrs. = 15º/hora, razón de movimiento de la Tierra). La velocidad de movimiento es cero en los Polos, (una persona ubicada sobre uno de los Polos giraría sobre ella misma) y máxima en el Ecuador (900 nudos), si se desplaza en el eje Oeste – Este, (una persona ubicada en el Ecuador, gira a la misma velocidad de la Tierra, a 900 nudos). Efecto HER = 15 x cos Lat = X grados/hora El sentido de giro del efecto HER permanece constante en ambos hemisferios y actúa sobre el eje horizontal Norte Sur local de la Tierra.
Considerando el giróscopo en diferentes latitudes: Un giróscopo modelo ubicado a diferentes latitudes, en un anillo meridiano, girando a una rotación de la Tierra simulada, nos demuestra que los movimientos aparentes del eje de rotación, obedecerán a los efectos VER y HER.
Estos movimientos aparentes son velocidades angulares del eje de rotación sobre sus ejes cardanes y son iguales y opuestos a la componente de la razón vertical y horizontal de la rotación de la Tierra, enun punto de la superficie de ésta. El girocompás, haciendo uso de estas fuerzas angulares busca el Norte,
lo
busca
en
un
círculo,
el
que
gracias
al
amortiguamiento se transformará en una elipse, que irá reduciéndose hasta convertirse en un punto, que se supone es la dirección Norte. Este proceso da forma a la curva de amortiguamiento.
Requerimientos Para Ser Un Giróscopo Buscador Del Norte: Sin importar el tipo de giróscopo o la exactitud de la corrección de la razón por deriva, es físicamente imposible para el eje de rotación permanecer en el meridiano, (debido al HER y al VER). Si el eje se mueve alejándose del meridiano, se inclinará debido al efecto del HER. Para hacer uso de este efecto se debe emplear un control que detecte la inclinación y preceda al eje devolviéndolo al meridiano.
El control es iniciado por dispositivos de gravedad, pudiendo éstos tener forma de pesos sólidos, líquidos o detector de nivel eléctrico.
Un peso colocado en un extremo del eje de rotación produce precesión continua en un mismo sentido. En vez de un peso sólido puede colocarse un vaso con mercurio en cada extremo del eje de rotación, ambos vasos comunicados por un delgado tuvo inferior. El mercurio se trasladará de un vaso a otro cada vez que se incline el eje a causa de la rotación aparente. El objeto del balístico de mercurio es hacer preceder el eje de rotación hacia el meridiano. Con el balístico se provoca intencionalmente un desequilibrio en el Un peso colocado en un extremo del eje de rotación produce precesión continua en un mismo sentido. En vez de un peso sólido puede colocarse un vaso con mercurio en cada extremo del eje de rotación, ambos vasos comunicados por un delgado tuvo inferior. El mercurio se trasladará de un vaso a otro cada vez que se incline el eje a causa de la rotación aparente. El objeto del balístico de mercurio es hacer preceder el eje de rotación
hacia
el
meridiano.
Con
el
balístico
se
provoca
intencionalmente un desequilibrio en el giroscopio elemental y se hace intervenir la fuerza gravedad de la Tierra para orientarlo: En el gráfico: El primer peak representa la máxima desviación del instrumento respecto al norte verdadero, (actúa la fuerza VER). El segundo peak es un 68% del primero, el tercero es un 68% del segundo, y así sucesivamente, hasta que la onda se transforma en
línea. En ese momento el girocompás estará apuntando al norte verdadero. Esta curva grafica el proceso de amortiguamiento, el que es producido por mercurio (balístico de mercurio) en los girocompases antiguos y por señales electrónicas en los modernos. Este proceso, mostrado en el gráfico, tiene una duración de 3 a 5 horas, dependiendo esta duración de lo moderno que sea el girocompás. Periodo del Girocompás: Recibe el nombre de periodo la duración en minutos entre el primer y el segundo peak de la curva, (ver gráfico anterior). Viene establecido en el manual del instrumento. Puede ser de unos 84,4 minutos, por ejemplo. La prueba de amortiguamiento que se hace al girocompás, es parecida a la prueba de estabilidad que se efectúa a la rosa del compás magnético. Se desvía el 000º del girocompás unos 38º respecto al norte y cronómetro en mano, se calcula la duración del periodo. Corrección por el efecto de la razón vertical de la Tierra: Si el eje de rotación de un giróscopo libre es ubicado en forma horizontal con su extremo Norte apuntando a lo largo del meridiano en dirección Norte – Sur, se puede ver que se moverá alejándose del meridiano a una velocidad igual al VER. Para convertir el giróscopo libre en un girocompás básico, es necesario aplicar una precesión en azimuth igual y opuesta a la razón de deriva aparente o efecto VER. Produce una precesión hacia el Oeste en el hemisferio Norte y hacia el Este en el Sur. Efecto de la razón horizontal de la Tierra: Si un giróscopo está liberado en el meridiano y el efecto de deriva (VER) está corregido, se puede apreciar que el HER no tiene efecto en el eje de rotación. Si el eje de rotación del giróscopo se mueve alejándose del meridiano, será afectado por el HER y se inclinará o elevará de acuerdo a la dirección de desplazamiento del meridiano. La razón de inclinación sería directamente proporcional al HER en esa latitud y al ángulo de desplazamiento del meridiano.
Balístico de Mercurio: Sistema que consiste en cuatro vasos con mercurio, intercomunicados entre sí. Sobre ellos actúa la fuerza de gravedad. El balístico es sostenido por el Elemento Fantasma o Seguidor. En los girocompases modernos, esta función es cumplida por
un
dispositivo
electrónico.
(El
mercurio
era
lento,
no
reaccionaba a tiempo)
La Tierra efectúa su movimiento de rotación. Visto desde el espacio exterior, el eje vertical del giróscopo cambia de posición, mientras el rotor mantiene siempre la vertical, gracias al efecto de la gravedad sobre los vasos con mercurio.
Para hacer que el girocompás encuentre el Norte verdadero, es necesario amortiguar las oscilaciones de modo que el eje quede finalmente nivelado y orientado en el meridiano. El amortiguamiento se logra introduciendo una precesión que siempre se opondrá a cualquier inclinación existente.
El Compás Amortiguado: La precesión de amortiguamiento requerida en la inclinación, se obtiene aplicando una pequeña pero constante proporción de señal o torque (fuerza) de control principal. En los girocompases básicos el punto de aplicación de los vástagos de empuje del control del balístico están desalineados 1/10 de pulgada al Este de la caja vertical del giróscopo (pivote excéntrico). Con los balísticos de mercurio, el girocompás con pivote céntrico se orientaba a un meridiano falso, quedando con error, (porque intervenía.
Amortiguamiento Moderno: En los girocompases modernos, una parte de la señal principal de control de meridiano se aplica como una señal separada a un torqueador (bobina), que produce el torque precesional de amortiguamiento requerido. Ambos
métodos
(básico
y
moderno)
dan
un
%
de
amortiguamiento como sigue. En girocompases básicos es de 55% a 60% (balístico de mercurio). En girocompases modernos es de 68% a 70% (con señal electrónica) Ambos datos están considerados para una latitud 52º. El cálculo de amortiguamiento lo hace la fábrica (Sperry en Virginia, 52º de latitud Norte) en Talcahuano la situación es distinta. La esfera, al flotar, no tiene problemas de roce del eje, de rodamientos y no la afectan balances y cabeceos de la nave. Ahora se usa gas, (helio). El giro está suspendido en gas. Así se evita usar líquido, que se vuelve obsoleto al cumplir unas 20.000hrs trabajo. Con gas se puede extender a unas 80.000hrs el trabajo. En la actualidad el tiempo de orientación de un
girocompás Anschutz estándar – 20) es de unos 30 minutos. Este tipo
de
instrumento
usa
acelerómetro,
que
permite
el
amortiguamiento por péndulo foto sensor.
VII.
ORIENTACION INERCIAL POR LASER El elemento principal del sistema RLG
(Ring Laser Gyro) es un
bloque de material semejante al vidrio, técnicamente estable, de forma cuadrada o triangular. La pieza tiene practicada en su interior una cavidad circular que forma un anillo y que se llena con un gas "laserizante" de helio-neón a baja presión. La acción láser se genera por medio de una descarga eléctrica entre un catado y dos nodos, produciéndose dos haces de luz de rotación opuesta por subsecuentes reflexiones en espejos piezoeléctricos que controlan la longitud de las trayectorias.
Al fabricar este dispositivo, se ha decidido por una trayectoria triangular del láser, aceptando así un giroscopio ligeramente mayor a cambio de un menor número de espejos y de un costo de fabricación más reducido. Los haces de luz rotativos se usan para detectar movimiento angular y constituyen un sensor de velocidad angular de estado sólido cuya fiabilidad es tres veces superior a la de un giroscopio electromecánico de masa rotatoria. Cuando el RLG está en reposo, los dos haces láser resuenan a la misma frecuencia. Al tener lugar la rotación del giroláser sobre su eje, uno de sus haces sigue una ruta ligeramente mayor que la del otro. Esto provoca la alteración de las frecuencias resonantes de los haces, aumentando una y disminuyendo la otra. Cuando se combinan los haces, esa diferencia produce una figura de interferencia. Un sensor óptico cuenta las franjas ópticas resultantes y envía una lectura digital proporcional a la velocidad angular del giroláser. Al aumentar la longitud de la trayectoria del láser, lo hace también la precisión del RLG.
Pruebas del giroscopio laser: En los diez años últimos, se ha concebido muchos tipos de giroscopios con longitudes de trayectorias que varían desde 120 mm. para aplicaciones a misiles hasta 700 mm., que son apropiadas para los sistemas de navegación inercial con precisión extraordinariamente elevada. Ya en 1980 se hicieron con éxito pruebas de vuelo con un sistema de navegación RLG para aviones y en 1981 se entregó al Real Instituto de Aeronáutica, de Farnborough (sur de Inglaterra), un prototipo de sistema láser de navegación inercial (LINS) de 430 mm. para someterlo a toda clase de pruebas de vuelo. Además de las pruebas en aviones, se acometieron varios estudios para averiguar si los sistemas RLG embridados serían idóneos para
sustituir los giroscopios electromecánicos que estaban entonces en servicio de la Marina. Estos estudios llegaron con relativa rapidez a la conclusión de que dichos sistemas podrían funcionar muy bien en buques de superficie y en submarinos, aunque para dar validez a esta conclusión había que considerar una cuestión fundamental. Así como la duración de vuelo de los reactores y helicópteros rápidos es de varias horas, los buques, y en especial los submarinos, pueden tener que confiar en sus sistemas de navegación inercial durante períodos de 30 a 100 horas. Esto significaba que los requisitos de precisión de posición impuestos por el marino son diez veces mayores que los del aviador que usa un LINS normal de avión.
MEJORA DEL RENDIMIENTO DEL RLG: Es posible mejorar el rendimiento del RLG por varios métodos pero, como ocurre con muchos otros inventos modernos, el costo para el usuario final es una consideración que se impone a todas las demás. Un método relativamente simple de mejorar el rendimiento del sistema sería prolongar la longitud de la trayectoria óptica del giroláser. Un segundo método, que parece más lógico, es el que se fundamentase en una unidad estándar de referencia inercial RLG de las que ya se fabrican como el bloque de giroláser de 300 mm. Que actualmente se suministra a la empresa Westland, en el suroeste de Inglaterra, para su programa de helicópteros EH 101- y aumentar sus
prestaciones
generales.
Esto
se
podía
lograr
indexando los errores sistemáticos del giroláser, introduciendo un amortiguamiento logarítmico preciso, aumentando la capacidad procesadora y mejorando los estados de filtro de Kalman. Una ventaja que se derivaría para la Marina de Guerra sería la intercambiabilidad entre giroláseres de buques y aviones y los
considerables ahorros que se harían en el mantenimiento de repuestos y en el apoyo técnico.
Las principales ventajas que se aducen para el RLG sobre sus homólogos electromecánicos pueden resumirse como sigue: •
Bajo costo unitario. - Bajo costo durante todo su tiempo útil
de servicio. •
Alta precisión.
•
Gran fiabilidad.
•
Unidad de configuración embridable de estado sólido.
•
Pocas piezas móviles.
•
Rápida alineación con tiempo frío.
•
Medios completos de actualización de los datos de Satélite
de Posicionado Global (GPS)/ Transit.
El sistema ha sido diseñado para que sea compatible con cualquier plataforma marina que use fundamentalmente un solo canal de interfaz con el sistema multiplex colector de datos digitales en serie del buque. Acepta entradas para la rápida alineación de la sincronización en tiempo, velocidad por corredera, actualización de posición, profundidad y rumbo. Las salidas de datos que proporciona son de posición geográfica, velocidad con respecto al fondo, derrota del buque, balance y régimen de balance, cabeceo y régimen de cabeceo, aceleración y precisión de posición estimada. La precisión de navegación que se da para el sistema, que puede trabajar entre 0º y 65ºC y con una humedad relativa de hasta el 95 por 100, es:
Posición : 1,8 Km. en 24 horas
Rumbo : 4 minutos de arco
Velocidad Vertical : 0,3m/s de la CEP (probabilidad de error circular)
Margen Dinámico : 0,001º/s-400º/s
El consumo de energía es, como máximo, de 150 vatios y la fiabilidad dada para el sistema como tiempo medio entre fallos es de 2.500 horas con un tiempo medio de reparación de sólo 30 minutos.
VIII.
ERRORES DEL GIROCOMPÁS. Para que un girocompás sea un instrumento que indique con precisión el meridiano verdadero, debe diseñársele de tal manera que tenga los medios de compensar todas las influencias que puedan producir errores en su indicación. Se destacan los siguientes: 1. Línea de Fe desplazada: De haber un error debe ser corregido. 2. Error por tangente de la Latitud: Este se produce debido únicamente al pivote excéntrico. Para corregirlo, sólo es necesario colocar la escala en la Latitud en que se navega. El mecanismo automáticamente aplica la corrección necesaria. 3. Error de Latitud, Velocidad y Rumbo: estos errores depende de:
De la velocidad del buque. El error "aumenta" con el "aumento" de velocidad.
De la latitud. El error se "agranda" con "aumento" de latitud.
Del rumbo del buque. El error es "mayor" según sea la componente Norte-Sur del rumbo y "decrece" con la disminución de ésta.
El girocompás viene equipado con el mecanismo necesario para corregir este error, basta colocarlo en la correspondiente velocidad y Latitud para que automáticamente se mueva la línea de fe en la dirección y magnitud conveniente para compensarlos. 4. Efectos del balance y cabeceo: Este efecto se produce cuando el instrumento no está bien montado en el sistema de suspensión Cardán. Su corrección se debe hacer en un taller especializad
IX.
OTRAS ASPECTOS RELACIONADOS CON EL GIROCOMPÁS. Debido que el girocompás no está influenciado por el magnetismo no está sujeto a correcciones por Variación Magnética ni Desvíos. Cualquier error del giro es constante e igual a todas las proas. Su valor puede reducirse a menos de un grado, con lo cual cabe decir que efectivamente puede eliminarse del todo. A diferencia del compás magnético puede enviar su señal a repetidores espaciados alrededor del buque en variadas posiciones. Por otra parte, requiere de un suministro de poder constante y estable y si éste se interrumpe, se necesitan varias horas para que se oriente nuevamente al meridiano. Este lapso puede reducirse, alineando el compás con el meridiano, antes de conectar el poder, una vez éste haya sido restituido. El girocompás está situado normalmente bajo cubierta tan cerca como sea posible del centro de balances, cabeceos y guiñadas del buque, a fin de minimizar los efectos de movimiento de éste sobre el giro. Los repetidores se encuentran situados frente a la caña del timón en
el
puente
de
gobierno,
en
los
alerones
para
tomar
demarcaciones, en el servomotor en caso de gobierno en una emergencia, etc. Sus señales alimentan registradores de rumbos, sistemas de piloto automático, plottings, sistemas de control de fuego y radares. Los repetidores deben controlarse periódicamente comparándolos con el giro patrón para asegurarse que estén perfectamente alineados. Los de los alerones, empleados para tomar
demarcaciones
principalmente,
estarán
alidadas para tomar demarcación verdadera.
provistos
de
