Электронно-механический лаг для яхты

Предлагаемый вниманию читателей электронно-механический лаг обеспечивает измерение пройденного судном расстояния и скорости относительно воды в диапазоне 0,5—10 уз с погрешностью порядка 5%. Напряжение питания от 8 до 14 В, потребляемый ток около 100 мА.

Принцип такого лага давно известен.

Датчиком лага служит вращающаяся в набегающем потоке воды крыльчатка, на оси которой закреплен постоянный магнит. Проходя вблизи герметического электрического контакта К1, этот магнит вызывает его периодические замыкания с частотой, равной частоте вращения крыльчатки. Шаг крыльчатки около 225 мм выбран с таким расчетом, чтобы она делала 8000 оборотов на милю пройденного расстояния.

Импульсы напряжения, возникающие при замыканиях геркона К1, подаются с резистора R2 через дифференцирующую цепочку C1-R3 и диод Д2 на базу транзистора Т1 и заставляют срабатывать ждущий мультивибратор, собранный на транзисторах Т1, Т2. С него униформные импульсы напряжения поступают на вход эмиттерного повторителя Т3, средний ток которого отклоняет стрелки указателей скорости ИП1 и ИП2 примерно пропорционально частоте импульсов. Шкалы приборов ИП1 и ИП2 проградуированы в узлах.

Резистор R12 служит для регулировки чувствительности приборов ИП1 и ИП2 при наладке лага.

Снимаемые с коллектора транзистора Т2 через цепочку C7-R14 импульсы поступают на вход триггерного делителя частоты (Т4-Т9). Импульсы напряжения, возникающие на выходе делителя (T9), через дифференцирующую цепочку C20-R39 подаются на базу транзистора НО, кратковременно открывают его и заставляют срабатывать счетчик электрических импульсов N. Счетчик срабатывает один раз за восемь оборотов крыльчатки, т. е. 1000 раз на 1 милю пройденного пути. Таким образом, последняя цифра счетчика указывает тысячные доли мили. Установка переключателя в положение 1 позволяет измерять напряжение питания, для чего прибор ИП2 имеет шкалу, проградуированную от 0 до 15 В.

Схема лага смонтирована на печатной плате из фольгированного гетинакса. В схеме использованы: миллиамперметры типа М4200 со шкалой 0—1 мА, из которых изъяты шунты; резисторы МЛТ; электролитические конденсаторы К50-6 и К50-3; конденсаторы КСО-2Г, ПМ, МБМ, КЛС. Можно применить: вместо транзисторов МП-42 транзисторы МП-39, МП-40 или МП-41 с любым буквенным индексом; вместо транзистора ГТ-321 — транзисторы П-201, П-213, П-605, а вместо приборов М4200 — приборы М4240 или М4204 со шкалой 0—100 мкА.


В предлагаемой конструкции применен счетчик электрических импульсов болгарского производства типа БЕ-1Р-6. Обмотка электромагнита счетчика перемотана проводом ПЭВ-0,2 до заполнения каркаса. Можно применить любой другой 6—7-разрядный счетчик с током срабатывания 30—50 мА при напряжении 6—12 В (в частности — переделанный на 6 разрядов телефонный 4-разрядный счетчик).

Печатная плата размещена в металлической коробке, на передней стенке которой установлены прибор ИП2, счетчик, резистор R12, переключатели П1 и П2, фишки для проводов питания, проводов от геркона КЭМ-2 и от прибора — репитера ИП1, который устанавливается у поста управления судном.

Вертушка лага имеет следующее устройство: на переднюю цапфу валика 4 из фосфористой бронзы насажена крыльчатка, состоящая из латунной ступицы 2 и четырех латунных лопастей 1, укрепленных своими основаниями в шпицах ступицы при помощи пайки оловом. Валик 4 вращается в подшипниках скольжения — переднем 3 из капрона и заднем — упорном 6 из фосфористой бронзы. Утолщенная часть валика имеет плоский срез, к которому приклеен эпоксидной смолой постоянный магнит 7. Валик с подшипниками размещен в круглом канапе корпуса 9. Передний подшипник 3 запрессован в канал на эпоксидной смоле; задний подшипник может выниматься и фиксируется стопорным винтом 5 (М2).

Параллельно в корпусе просверлен круглый канал диаметром 4,5 мм для геркона В типа КЭМ-2. Провода 10 от геркона укладываются в шлиц с задней стороны корпуса вертушки,

После установки геркона в положение, обеспечивающее надежное его замыкание и размыкание при вращении валика, провода и геркон заливаются эпоксидной смолой.


Корпус вертушки 9 из органического стекла приклеен эпоксидной смолой к планшайбе 12 из листового гетинакса, которая соединена винтами с трубчатой металлической штангой 11. С помощью штанги вертушка может быть опущена в воду или поднята изнутри корпуса судна через трубу, верхний обрез которой расположен выше ватерлинии. Для фиксации вертушки в рабочем положении на верхнем конце штанги укреплен фланец, прижимающийся к верхнему обрезу трубы навинчивающейся крышкой. Провода от геркона пропущены через продольный канал в штанге. Труба нижним концом жестко закрепляется на корпусе судна.

Лопасти крыльчатки вырезаются из листовой латуни толщиной 0,8— 1,0 мм. Пакет из четырех заготовок зажимается по линии «а-б» в тиски и при помощи подходящего инструмента изгибается винтообразно таким образом, чтобы вертикальная Проекция линии «в-г» стала под углом около 20° к линии «а-б».

На Конической поверхности ступицы прорезаются четыре шлица с наклоном относительно оси ступицы 9—10° в сторону винтового изгиба заготовок лопастей. Лопасти устанавливаются в шлицы и припаиваются. Крыльчатка фиксируется на передней цапфе валика двумя стопорными винтами М2.

Размеры вертушки обеспечивают извлечение ее через трубу внутренним диаметром 50 мм. Небольшие отклонения от указанных размеров существенного влияния на работу вертушки не окажут.

Шаг крыльчатки корректируется путем незначительного изменения Изгиба лопастей после пробных проходов со скоростью 3—4 узла по мерному отрезку пути на спокойной воде при отсутствии- течения.

После проверки и наладки электрической схемы градуируются шкалы приборов ИП1 и ИП2. Для этого вертушку любым подходящим способом вращают со скоростью 1330 об/мин, что соответствует скорости плавания: 10 уз. С помощью потенциометра R12 добиваются отклонения стрелок приборов на 90—95% полной шкалы и отмечают положение стрелок. Далее, не меняя положения движка потенциометра, вращают вертушку с числами оборотов, соответствующими нескольким промежуточным скоростям плавания, .и делают соответствующие отметки на шкалах, после чего, пользуясь интерполяцией, наносят деления через 0,5 узла.

Установив переключатель П1 в положение 1, наносят шкалу напряжений источника питания.

Во время эксплуатации лага погрешность указателей, возникающая из-за падания напряжения источника питания, устраняется следующим образом. При работающем лаге определяется истинная скорость движения судна относительно воды по формуле v=36/t, где v — скорость в узлах, a t — время в секундах, за которое счетчик сделает 10 отсчетов. Вращением потенциометра R12 стрелки указателей скорости №1 и ИП2 устанавливаются на найденное значение скорости.

На точность отсчетов пройденного пути напряжение источника питания влияния не оказывает.

Лаги описываемой конструкции успешно эксплуатируются в течение двух-трех навигаций на нескольких рижских крейсерско-гоночных яхтах.