Устройство для определения азимута

 

Изобретение относится к измерителям маги.курса подвижных объектов . Цель изобретения - повьшение точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных негоризонтальностью осей чувствительности ферромодуляционных преобразователей,При отклонениях площадки маятника от плоскости горизонта, вызванных изме .нениями скорости движения объекта, приборные значения углов будут отличаться от истинных на величину отклонения соответствующей оси чувствительности ферромодуляционных преобразователей (ФМП) 2 и 3 от плоскости горизонта 15 сигнальных обмотках ФМП 2,3 и 4 наводятся ЗДС,пропорциональные проекциям вектора напряженности магнополя Земли При поступлении на входы 19 и 20 сигналов с ФМП 3 и 4, а на вход 18 - сигнала, пропорционального углу отклонения площадки ФМП 2-4 от плоскости горизонта , на выходах 16 и 23 будут вырабатываться пропорциональные сигналы и. и и. соответственно, которые поступают на входы блока 21 расшифровки курса, на выходе которого получают сигнал о магн.курсе объекта. 3 -ил о i (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 С 17 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 с- -- сг"l,/pl .с, .. -y 3..>с. tй с;. Г с

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 нениями скорости движения объекта, приборные значения углов будут отличаться от истинных на величину отклонения соответствующей оси чувствительности ферромодуляционных преобразователей (ФМП) 2 и 3 от плоскости горизонта. В сигнальных обмот. ках ФМП 2,3 и 4 наводятся ЗДС,пропорциональные проекциям вектора напряженности маги.поля Земли. При поступлении на входы 19 и 20 сигналов с ФМП 3 и 4, а на вход 18 — сигнала, пропорционального углу отклонения площадки ФМП 2-4 от плоскости горизонта, на выходах 16 и 23 будут вырабатываться пропорциональные сигналы Б и U соответственно, которые поступают на входы блока 21 расшифровки курса, на выходе которого получают сигнал о магн.курсе объекта.

3 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4032168/24-10

i (22) 04.03.86 (46) 29 02.88, Бюл. Ф 8 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А.А,Одинцов, С.А.Шаров и В.Н.Кривицкий (53) 528,526,538,74 (088.8) 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АЗИМУТА (57) Изобретение. относится к измерителям маги.курса подвижных объектов. 11ель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных негоризонтальностью осей чувствительности ферромодуляционных преобразователей.При отклонениях площадки маятника от плоскости горизонта, вызванных изме„„SU„„1377585 А 1

Изобретение относится к навигационному приборостроению, в частности к измерителям магнитного курса подвижных объектов.

Целью изобретения является повы5 шение точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных негоризонтальностью осей чувствительности ферромодуляционных преобразователей.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — 3 — схемы расположения осей устройства в земной системе 15 координат.

Устройство состоит из индукционного датчика 1, содержащего три ферромодуляционных преобразователя (ФМП) 2 — 4, каждый из которых име- 2О ет обмотки возбуждения (входы),сое— диненные с генератором 5 возбуждения, и сигнальные обмотки (выходы).

Первый, второй и третий ФМЛ 2 — 4 установлены на площадке двухосного маятника так, что при отсутствии углов тангажа и крена объекта их оси чувствительности совпадают соответственно с поперечной, продольной и нормальной осями объекта. Индукционный 30 датчик 1 установлен в соленоиде б, соединенном с генератором 7 опорного поля. Соленоид б охватывает индукционный датчик 1 таким образом, что при отсутствии тангажа и крена объек- 35 та ось чувствительности. нормального

ФМП 4 совпадает с магнитной осью соленоида б, а оси чувствительности

ФМП 2,3 лежат в экваториальной плоскости соленоида, При наличии вышеупо- 40 мянутых углов магнитная ось соленоида совпадает с нормальной осью объекта, что достигается жестким креплением соленоида к объекту.

В состав индукционного компаса 45 входит датчик 8 вертикали, Выходы датчика 8 вертикали соединены соответственно с первыми входами элементов 9 и 10 сравнения, вторые входы которых связаны с выходами блоков расшифровки тангажа и крена 11 и 12 соответственно индукционного датчика 1.

Выход элемента 9 сравнения связан с перв входом 13 ервого преобразо- 55 вателя 14 координат. Второй вход 15 первого преобразователя 14 координат, как и вход блока 1.1 расшифровки тангажа, соединен с выходом продольного ФМП 2. Дополнительный вход

16 преобразователя 14 координат соединен с дополнительным выходом преобразователя 17 координат, первый вход 18 которого соединен с выходом элемента 10 сравнения, а второй и дополнительный входы 19 и 20 связаны с входами блока 12 расшифровки крена и выходами поперечного и нормального ФМП 3 и 4 соответственно.

Блок 21 расшифровки курса имеет выход, несущий информацию об угле курса, и входы, соединенные соответственно с выходом 22 преобразователя

14 координат и выходом 23 преобразователя 17 координат.

В качестве указателя вертикали может использоваться гировертикаль любого типа в зависимости от состава бортовой аппаратуры навигационного комплекса. В качестве блока расшифровки тангажа может использоваться (в простейшем случае) следящая система крена устройства прототипа, которая состоит из синусно-косинусного вращающегося трансформатора (CKBT)-приемника, обмоткой статора соединенного с генератором опорного поля, а синусной обмоткой ротора — с сигнальной обмоткой ФМП, и фильтра, настроенного на частоту генератора опорного поля. Фильтр, в свою очередь, посредством усилителя соединен с двигателем-редуктором, механически связанным с,ротором СКВТ-приемника, При этом угол разворота ротора относительно статора будет соответствовать приборному значению угла тангажа.

Блок 12 расшифровки крена и блок 21 расшифровки курса аналогичны и в их качестве может использоваться следящая система, аналогичная следящей системе курса устройства-прототипа, состоящая соответственно из СКВТ-приемника, фильтра, усилителя и двигателя с редуктором, механически связанным с ротором

СКВТ вЂ приемни. При использовании следящей системы в качестве блока

12,фильтр должен быть настроен на частоту генератора 7, так как в следящей системе курса фильтр настроен на частоту генератора 5 возбуждения.

В качестве элементов 9 и 10 сравнения в этом случае могут применяться СКВТ любого типа, роторами механически связанные с роторами СКВТ1377585 (г) (3) 50

5, приемников блоков 11 и 12, статорными обмотками электрически соединенные со статорными обмотками соответствующих выходных СКВТ тангажа и крена гировертикали (указателя 8 вертикали) и статорами закрепленные так, что с роторных обмоток можно снять напряжения, пропорциональные синусной и косинусной составляющим углов 1 и и соответственно на частоте напряжения JJд, питаемого роторными обмотками выходных СКВТ гировертикали.

При указанной реализации блоков 9 — 12 преобразователи координат можно реализовать на базе следящей системы, аналогичной следящей системе курса прототипа, с перестройкой фильтра на частоту напряжения П„, воспроизводящей разворотом ротора

СКВТ-приемника угол 4(х в блоке

17) и имеющей на оси вращения двигателя дополнительный СКВТ, работающий в режиме преобразователя координат.Статорные обмотки СКВТ-приемника связаны при этом с роторными обмотками соответствующего сравнивающего элемента (9 или 10).

Регистрирующий прибор и масштабирующие элементы могут быть любого типа (не показаны).

Работа устройства отражена на фиг.2,3.

На фиг,2 изображен общий случай / ориентации осей чувствительности

ФМП 2 3 и 4 относительно осей, связанных с объектом. При этом изображенная система координат ОХ У Ес связана с объектом, а ОХ,У,Е „ — с осями чувствительности ФМП. Оси ОХ

ОУс и OZ с параллельны соответственно поперечной, продольной.и нормальной осям объекта. Оси ОХ,, ОУ, и

ОЕ „ совпадают с осями чувствительности ФМП 3,2 и 4 соответственно.Углы ф и есть углы приборных знаlt ДИ чений тангажа и крена при разворотах объекта относительно площадки маятника с,ФМП. Вектор напряженности Н соленоида 6, закрепленного по нормальной оси объекта, проектируется на оси чувствительности ФМП 3,2 и 4 в виде составляющих:

Т„= — Н cos g s>ng„

Т„, = Н sing„*

T „= Н созе„сояу„.

Очевидно, что при отсутствии воз мущающих воздействий на площадку с

ФМП оси чувствительности ФМП 2 и 3 будут лежать в плоскости горизонта, 5 а углы Я„и у будут соответствовать истинным углам тангажа (О) и крена () ) объекта.

При отклонениях площадки маятника от плоскости горизонта, вызванных изменениями скорости движения объекта, приборные значения углов О„ и

) будут отличаться от истинных на величину отклонения соответствующей

f5 оси чувствительности ФМП 2 или 3 От плоскости горизонта, Обозначим разность между приборными и истинными значениями углов тангажа и крена как

20 О

Ул

Чертеж (фиг.3) отражает общий случай ориентации осей чувствитель-

25 ности ФМП 2,3 и 4 относительно земной системы координат 0(gg у кото-, рой ось 0 1 лежит в плоскости магнитного меридиана и направлена на магнитный северный полюс, а ось 01 вертикальна. Система координат

ОХ У „Е, связана с осями чувствительности ФМП 2,3 и 4 оговоренным выше способом, Угол К есть угол магнитного курса, 35 а углы и. х — углы отклонения площадки с ФМП от плоскости горизонта, Вектор Т напряженности магнитного поля Земли изображен на фиг.3 составляющими; горизонтальной Й и вер40 тикальной Е, Согласно кинематическому чертежу (фиг.3) измеряемые проекции вектора Т ФМП 2,3, и 4 можно представить в виде

Т „ = Н(- s1n K cos x

Х1 соя К я1п х s1n 4 ) + Е oos) $1пх;

T< = Н cos К cos 4 — Z я1п

T = Н(- sin К sin x2t

cosKcos>sin 4 ) Z cos )cos Xр

Следовательно, в сигнальных об" мотках ФМП 2,3, и 4 будут наводиться ЭДС, пропорциональные проекциям

Txi T Y1 Т21 на удв ен те возбуждения, и ЭДС,пропорциональные проекциям Т,, Т„, и Т „на

1377585

1О

20 (4) (7) U = -Нз пК частоте генератора опорного поля.

ЭДС с сигнальной обмотки ФИП 2 (фиг.1) поступает на блок 11 расшифровки тангажа, где согласно второму уравнению системы (1) вычисляется приборное значение угла тангажа (О„), а затем поступает на один из входов элемента 9 сравнения. Имея на другом входе информацию о, элемент 9 сравнения обеспечивает на выходе сигнал, пропорциональный 11, согласно первому уравнению системы (2).

ЭДС с сигнальных обмоток ФМП 3 и

4 поступает на вход блока 12 расшифровки крена, где согласно первому и третьему уравнениям системы (1 ) вычисляется приборное значение угла крена („). Это значение поступает на вход элемента 10 сравнения, в котором благодаря наличию .связи с указателем 8 вертикали согласно второму уравнению системы (2).вырабатывается сигнал, пропорциональный х .

Рассмотрим работу преобразователей 17 и 14 координат.

При поступлении на входы 19 и 20 сигналов с ФМП 3 и 4, а на вход 18 сигнала, пропорционального ?c. на выходах 16 и 23 будут вырабатываться сигналы, пропорциональные соответственно

U = Т сов - T sinz;

1 21 Х1

U<-- Т sin k — Г совх.

Z1 Х1

Сигнал U поступает на вход 16 преобразователя 14 координат, Так как на входы 13 и 15 поотупают сигналы, пропорциональные 11 и Т„,, то сигнал .на выходе 22 преобразователя

14 координат можно записать в виде

U> = T" eos J — U„sin d = 1 1

= Т 1соз 9 — T cosysin 11 — (5)

T sin4sinx.

Х1

Подставляя в равенство. (5) значения Для Т)(р T y1 и Т g1 получим

3 (6) Сигнал на выходе 73 преобразователя 17 координат (U ) с учетом значений для Т „ и Т 1 иэ выражения (3) можно представить как

Сигналы U g u U y поступают на входы блока 21 расшифровки курса, на

55 выходе которого получаем сигнал о магнитном курсе, объекта. Причем измеренная величина этого сигнала не зависит от влияния вертикальной составляющей Z магнитного поля Земли.

Составляющие Т„,, Т „„, Т „зависящие от Н, фильтруются в блоке расшифровки курса, как, в свою очередь, в блоках 11 и 12 фильтруются составляюWe Т Х1 7 1 ° Tz«

В предлагаемом устройстве решена одна из важных проблем — устранение погрешности определения курса из-за отклонения осей чувствительности ФИП от плоскости горизонта, вызванного переменным поступательным движением объекта, и из-за действия вертикальной составляющей магнитного поля

Земли.

Формула изобретения

Устройство для определения азимута, содержащее первый и второй ферромодуляционные преобразователи с взаимно перпендикулярными осями чувствительности, жестко закрепленные иа двухосном маятнике, соленоид,жестко связанный с корпусом и соединенный с генератором опорного поля,генератор возбуждения, соединенный с входами первого и второго ферромодуляционных преобразователей, выходами связанных соответственно с блоком расшифровки тангажа и блоком расшиф- ровки крена, и блок расшифровки курса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьнпения точности за счет уменьшения влияния ошибок,обусловленных негориэонтальностью осей чувствительности ферромодуляционных преобразователей и действием вертикальной составляющей магнитного поля Земли, оно снабжено третьим ферромодуляционным преобразователем, ось чувствительности которого расположена перпендикулярно осям чувствительности первого и второго ферро- модуляционных преобразователей, жестко закрепленным на маятнике и подключенным входом к генератору возбуждения, двумя элементами сравнения,первым и вторым преобразователями коор-, динат и датчиком вертикали, выходы которого подключены к первым входам элементов сравнения, вторыми входами соединенных с выходами блоков расшифровки соответственно тангажа

l377585

10 х

fn х, Фие. У х, Составитель Б.Сараханов

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Редактор A,Ìàêoíñêàÿ

Заказ 4565 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 и крена, а выходами — с первыми входами соответствующих преобразователей координат, связанных выходами с соответствующими входами блока расшифровки курса, выходы первого и второго ферромодуляционных преобразователей подключены к вторым входам первого и второго преобразователей координат, выход третьего ферромодуляционного преобразователя подключен к дополнительным входам блока расшифровки крена и второго преобразователя координат, связанного дополнительным выходом с дополнительным входом первого преобразователя координат.