Giro Compas

 

GIROCOMPÁS DEFINICION: Es una  una brújula  brújula que mira siempre al al  Norte geográfico  geográfico usando un juego de discos o anillos que giran muy rápido (movidos electrónicamente) y las fuerzas de fricción para aprovechar la rotación barcos.. Tienen dos ventajas principales sobre de la Tierra. Los girocompases se usan ampliamente en los  los barcos las brújulas magnéticas:  



Señalan al  al norte geográfico, geográfico, es decir, la dirección del eje de rotación de la la  Tierra, Tierra, y no al  al norte magnético..  magnético

 

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No se ven afectados por el metal del casco de los barcos.

giróscopo,, en su forma elemental, consiste en un volante que gira a alta velocidad y su eje está Un  giróscopo Un montado sobre apoyos tipo cardán, lo que le permite mantenerse en posición estacionaria aun cuando su apoyo general o carcaza se mueva libremente. El comportamiento giroscópico giroscópico es entonces la tendencia del eje del volante (eje de saín) de mantenerse estacionario, a menos que sea forzado físicamente a girar en sentido contrario, permaneciendo su centro de masas estático. Esta propiedad de mantener la orientación, aun cuando su soporte se mueva en cualquier dirección, se denomina memoria espacial.

PARTES DE UN GIROCOMPÁS CLÁSICO: Elemento sensible, elemento fantasma o seguidor, elemento araña y bitácora, partes que se identifican a continuación.

Elemento sensible: Caracterizado principalmente por el rotor, que gira a alta velocidad. Puede estar contenido en una caja, (Fotografía) o dentro de una giroesfera. En los girocompases modernos el rotor ha sido reemplazado por un dispositivo láser. Es la parte giroscópica del instrumento, constituye el elemento directriz. Consta de las siguientes partes: Rotor, Caja de Rotor, Anillo Vertical, Suspensión, Masas Compensadoras y Nivel. El rotor gira a alta velocidad, (12000 RPM, en algunos casos).

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 y Balístico de Mercurio.

 

 

Balístico de Mercurio: Forma parte del elemento fantasma o seguidor.

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 a los elementos anteriormente vistos.

 

FUNCIONAMIENTO DEL GIROCOMPÁS El girocompás depende de cuatro fenómenos naturales: inercia giroscópica, precesión, la rotación de la tierra, y de gravedad. Para hacer un giroscopio en un girocompás, la rueda o rotor está montado en una esfera, llamado el gyrosphere, y la esfera se apoya entonces en un anillo vertical. Para que sea buscar

y

mantener

el

norte

verdadero,

tres

cosas

son

necesarios.

En primer lugar, el giroscopio se debe hacer para mantenerse en el plano del meridiano. En segundo lugar, se debe hacer para permanecer horizontal. En tercer lugar, debe permanecer en esta posición una vez que se alcanza. Para hacer que buscan el meridiano, se añade un peso a la parte inferior del anillo vertical, causando que gire sobre su eje vertical, y por lo tanto tratar de alinearse horizontalmente, tiene que oscilarse, por que se le añade otro peso hacia el lado de la esfera en la que está contenido el rotor que amortigua las oscilaciones para que el giroscopio permanezca en el meridiano, con esos dos pesos el único la única posición de equilibrio posible está en el meridiano con su eje de giro horizontal. Para hacer que el giroscopio busque el norte, un sistema de depósitos llenos de mercurio, conocida como la balística de mercurio, se usa para aplicar una fuerza contra el eje de giro. La balística, por lo general en número de cuatro, se colocan de modo que sus centros de gravedad coinciden exactamente con el CG del giroscopio. La precesión hace entonces que el eje de giro para trazar una elipse, una elipse to- mando unos 84 minutos para completar. (Este es el período de oscilación de un péndulo con un brazo igual al radio de la tierra). Para amortiguar esta oscilación, se aplica la fuerza, no en el plano vertical, pero ligeramente hacia el este del plano vertical. Esto hace que el eje de giro para trazar una espiral en lugar de una elipse y eventualmente se depositan en el meridiano norte apuntando.

LEYES GIROSCÓPICAS Rigidez o inercia giroscópica: Es la propiedad que tiene el giróscopo, una vez esté girando, de mantener una dirección fija en el espacio cualquiera que sea la posición o movimiento de su soporte, siempre que sobre él no actúe fuerza alguna para modificar la dirección del eje de giro.   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 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".

 

Nota: La rigidez o inercia giroscópica la podemos comprobar en forma práctica al hacer deslizar una rueda de bicicleta, un aro, o una moneda sobre una superficie lisa. El objeto, mientras mantenga la fuerza inicial que le hemos dado, tenderá a describir una línea recta mientras avanza.

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.

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.

Precesión: Es una fuerza que tienen los cuerpos que rotan y de la cual podemos destacar dos propiedades:

  Movimiento cónico del eje del rotor, cuando el centro geométrico de la masa del rotor no



coincide con el punto de apoyo, (caso del trompo).

  Movimientos resultantes se producen a 90º de la dirección de la fuerza que se ha aplicado al



rotor Ambas propiedades son analizadas a continuación:

 

1.- Si el punto de apoyo del rotor no coincide con el centro de gravedad de la masa de éste, el eje describe un cono. Este movimiento cónico del eje lo podemos apreciar en el trompo y en el planeta Tierra.

Si el centro de gravedad del rotor está por encima del punto de apoyo, (caso del trompo) el movimiento de precesión es en el mismo sentido que el de rotación. Si el centro de gravedad está por debajo del punto de apoyo, el movimiento de precesión es en el sentido contrario al de rotación. Se deduce por lógica que si el centro de gravedad coincide con el punto de apoyo no hay precesión. (Caso del rotor del girocompás, donde el centro de gravedad de la masa coincide con el eje sobre el cual se apoya). En tal condición él estará en equilibrio indiferente; la gr gravedad avedad actúa sobre su masa sin brazo de palanca, luego no tiene momento y no producirá ningún efecto (precesión). Un trompo construido y montado en tal forma que su centro de suspensión o punto de apoyo coincida con su centro de gravedad se llama “GIROSCOPIO ELEMENTAL”. El construir un rotor así, elimina el movimiento cónico o precesión de su eje.

 

  Si tenemos una rueda que pueda girar libremente alrededor de un eje (en el plano vertical, como la rueda de una bicicleta sobre el suelo), y suspendemos este eje de sus dos extremos y luego lo l o montamos en dos anillos de suspensión cardan, obtenemos las dos condiciones de construcción del giroscopio: 1) El centro de gravedad del rotor coincide con el eje sobre el cual rota. 2) El eje puede colocarse en cualquier dirección del espacio. Edward Sang, de Edimburgo, en 1868, estableció que las propiedades del giroscopio eran independientes del movimiento de la Tierra y que sus características obedecían solamente a la Inercia y a efectos particulares del instrumento.

Corolario: Para que la gravedad no tenga efecto sobre el rotor alrededor de ninguno de los 3 ejes, el centro de gravedad del rotor debe coincidir con el punto de intersección de los 3 ejes, punto que es a la vez el centro de suspensión del sistema. Los fenómenos giroscópicos se manifiestan en todo cuerpo giratorio libre, pero son más notables en aquellos que poseen un gran momento angular. Luego, un giroscopio debe tener un rotor pesado, su masa dispuesta lejos del centro de rotación y debe girar a gran velocidad. vel ocidad. 2. Otra característica de la Precesión  que experimentan los cuerpos que rotan es el tipo movimiento que realiza el eje de rotación del rotor si se le aplica una fuerza. Las fuerzas aplicadas al eje fuera de su centro de suspensión producen el efecto de par giratorio, (reciben el nombre de Fuerzas Angulares). La fuerza “a” (ver gráfico), trata de bajar el extremo del eje de rotación cercano al observador. Se puede reemplazar por la fuerza a’ aplicada en un punto del rotor, perpendicular a su plano. Tiene T iene el mismo efecto.

 

  La fuerza “b” (ver gráfico), que trata de desviar hacia la izquierda el mismo extremo del eje de rotación, puede reemplazarse por la fuerza b’. En forma análoga podemos considerar las fuerzas “c” y “d”. En estas cuatro únicas direcciones podemos aplicar fuerzas angulares al eje de rotación.

La precesión se enmarca en la segunda Ley de Newton, que dice: “El cambio de movimiento experimentado por un cuerpo es proporcional y en el mismo sentido de la fuerza que se le aplique” Regla de Precesión: El movimiento precesional actúa en el plano a 90º respecto a la fuerza aplicada en la dirección de rotación del volante. La dirección de precesión depende de la dirección de la rotación del rotor y la dirección de la fuerza aplicada. Por tanto: • Cuando se inclina, el giro precede • Cuando se intenta girar, el giro se inclina. inclina.  

 

 

EFECTO DE ROTACIÓN TERRESTRE Y GRAVITACIONAL. La rotación de la tierra es uno de los movimientos que tiene esta el cual consiste en girar sobre su propio eje en sentido anti horario. Cada giro completo en relación a una estrella fija tiene una duración de 23 h 56 min y 4 seg. El campo gravitacional de la tierra es un campo de fuerza de atracción que tiene la tierra debido a la fuerza de gravedad que esta posee. Ambos efectos juntos producen una rotaciónatracción sobre cualquier cuerpo en la tierra y por consiguiente en la navegación, y los instrumentos que se utilizan en ella. EL efecto de rotación de la tierra sobre el girocompás, visto desde el polo sur. La tierra rota una vez cada 24 horas llevando consigo el Girocompás. La inercia giroscópica causa que el Girocompás se mantenga en el plano de rotación con respecto al punto de referencia astronómico. Sin embargo en relación con la superficie de la tierra ti erra el Girocompás se inclinara.

REPETIDORES Su principio de funcionamiento se basa en la influencia conjunta de las propiedades giroscópicas (Inercia y precesión), de la rotación de la Tierra y de la gravedad terrestre. Sus indicaciones se transmiten a una rosa náutica y por medio de circuitos eléctricos, a una serie de repetidores, lo que hace óptimo su utilización a bordo, el mismo no se ve afectado por el magnetismo terrestre, ni por la

 

imantación de los hierros duro y dulce del buque, no lo afecta la escora, permite el uso de repetidores y el girocompás magistral se puede instalar en cualquier parte del buque, hay buque a los cuales se les instalan dos o más. Se les pueden señalar algunas desventajas como son; depende de la energía eléctrica, requiere tiempo para orientarse y necesita personal calificado para su explotación y uso. El girocompás clásico está compuesto por las siguientes partes; elemento sensible situado dentro de una caja o de una giroesfera, el elemento seguidor, elemento araña y la bitácora que pueden ser de diferentes modelos. En los girocompases modernos el rotor ha sido reemplazado por un dispositivo láser. 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 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 objeto. obj eto.

VENTAJAS Y LIMITACIONES CON RESPECTO AL COMPAS MAGNETICO Ventajas Del Girocompás: La giroscópica tiene las siguientes ventajas sobre el compás magnético: magnético:   Se orienta con el meridiano verdadero y no con el meridiano magnético, por tanto da



aproamientos verdaderos.

  Puede ser usado cerca de los polos magnéticos, donde no es de utilidad el compás magnético.   No es afectado por el material magnético circund circundante ante el cual podría reducir considerablemente considerablemente 

la fuerza directriz del compás magnético.

  Si existe un error es el mismo para todos los aproamientos y corregirlo es un proceso simple.   Su información puede ser alimentada electrónicamente dentro de un equipo de gobierno



automático, registrador de rumbos y sistemas de navegación inercial.

  En los buques de guerra, los datos pueden ser enviados al sistema de armamento y control. 



Limitaciones: A pesar de las muchas ventajas e indudable capacidad de un girocompás moderno, hay ciertas desventajas inherentes en su diseño:    Necesita una fuente eléctrica constante.   Necesita cuidado inteligente y atención, si queremos que nos del tipo de servicio que es 

inherente a su capacidad. capacidad.

  La precisión disminuye cuando alcanza latitudes mayores de 75 .   Si la operación se interrumpe por cualquier lapso, de tiempo suficiente para par a que se desoriente, 

se requiere un tiempo considerable a veces hasta de cuatro horas, para regresar a una condición de operación segura. A pesar de estas limitaciones, si se les da la atención apropiada, el girocompás rendirá servicio seguro y satisfactorio. Lo anterior no quiere decir que el navegante se olvide de su compás magnético. Cuando falla el girocompás, como puede pasarle a cualquier aparato mecánico, el navegante prudente que tiene su compás magnético apropiadamente compensado, con una tablilla de desvío precisa, será premiado por sus esfuerzos.

 

Errores: Cuando un girocompás está montado en tierra, solo está afectado por la gravedad y la rotación de la tierra. Pero cuando está montado a bordo de un buque, deberá dársele atención a factores adicionales que se deben al movimiento del buque, como rolidos, cabeceo, caídas bruscas de rumbo, velocidad sobre la tierra, rumbo a que se navega y la latitud. El efecto de estos factores difiere en compases de diferente diseño básico. Se consultará los instructivos apropiados para una detallada exposición de la teoría de diseño de un compás particular, incluyendo una descripción de las características automática automática y manual de corrección incorporadas al diseño. 

Exactitud: Aun después de que se han efectuado todas las correcciones, un girocompás no es perfecto. Sin embargo, el error de un girocompás moderno, aproximadamente ajustado, raramente excede de 1 y usualmente una pequeña fracción de este, que para los propósitos prácticos de la navegación puede considerarse cero. Esto no indica que no debe comprobarse continuam continuamente. ente. Un pequeño error acarreado por largo tiempo, causará que un buque se aleje a costado del objetivo deseado. Grandes errores introducidos por fallas mecánicas temporales, cuando no son detectadas, pueden significar un desastre. 

ERROR DE GIRO  Por cualquiera de los diversos métodos el proceso es rel relativamente ativamente fácil de procesar para un navegante para determinar el valor numérico del error de giro, usando aritmética simple. La dificultad nace al determinar el sentido, Este u Oeste, del error. Una simple frase nos ayudara a memorizarla:

  Girocompás menor, error al Este.   Girocompás mayor, error al Oeste. 

Como con el compás magnético, compás mayor indica que la lectura del compás es numéricamente mayor que el valor verdadero.

Ejemplo:  Dos balizas están enfiladas y son marcadas con un repetidor de la giro, y el valor de la marcación es igual a 136.5 por girocompás. De acuerdo con la carta, la marcación de esta enfilación es 

138  verdadero.

Se requiere: El error de la giro. Solución: Numéricamente, el error de giro es la diferencia entre las marcaciones por giro y las verdaderas de los objetos en enfilación, o 138  - 136.5 = 1.5. Dado que este valor tendría que ser sumado a la marcación de giro para obtener la marcación verdadera, la dirección del error es al Este.

Respuesta: 1.5E