Способ определения поправки курса двухрежимного одногироскопного курсоуказателя
Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано для определения поправки курса двухрежимных одногироскопных курсоуказателей,, в частности, гироазимуткомпасов и гироазимутгоризонткомпасов. Целью изобретения является повышение точности определения поправки курса двухрежимного одногироскопного курсоуказателя при одновременном сокращении времени ее определения. Предложенный способ определения поправки курса двухрежимного одногироскопного курсоуказателя включает запуск курсоуказателя и выдержку его в течение времени, обеспечивающего достижение установившегося электрического и теплового состояния, включение режима гироазимута с управляющим моментом по вертикальной оси подвеса гироскопа, пропорциональным отклонению главной оси гироскопа от горизонта , ориентирование .главной оси гироскопа в произвольной последовательности на восток и на запад, фиксирование в каждой из этих ориентации, установившихся значений отклонений главной оси гироскопа от горизонта и определение постоянной поправки курса как арксинуса частного от деления суммы измеренных показаний индикатора горизонта на разность этих показаний . ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ 1 (21) 4946558/22 1 (22) 18.06.91 1 (46) 30.08.93. Бюл. N. 32 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Дельфин" (72) Г,В.Попов, А.М,Фастыковский, Д,В.Ре ут, Ю,А.Шахов и И.А.Дедок (73) ЦНИИ "Дельфин" (56) Изделие ГКУ-1, Инструкция по эксплуатации KMl. 150.020-05 ИЭ. п.3.3,4, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОПРАВКИ КУРСА ДВУХРЕЖИМНОГО ОДНОГИРОСКОПНОГО КУРСОУКАЗАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к области нави-! гационного приборостроения и может быть использовано для определения поправки курса двухрежимных одногироскопных кур, соуказателей, в частности, гироазимутком; пасов и гироазимутгоризонткомпасов., Целью изобретения является повышение точности определения поправки курса двух. :режимного одногироскоп ного курсоуказаИзобретение относится к области npul боростроения и может быть использовано для определения поправки курса двухрежимных одногироскопных курсоукаэателей. Целью изобретения является повышение точности определения постоянной пои равки курса двухрежимного гирокурсоуказателя при одновременном соI кращении времени ее определения. Указанная цель достигается тем, что в способе определения постоянной поправки „„ЯЦ„„1838760 АЗ теля при одновременном сокращении времени ее определения. Предложенный способ определения поправки курса двухрежимного одногираскопного курсоуказателя включает запуск курсоуказателя и выдержку его в течение времени, обеспечивающего достижение установившегося электрического и теплового состояния, включение режима гироаэимута с управляющим моментом по вертикальной оси подвеса гироскопа, пропорциональным отклонению главной оси гироскопа от горизонта, ориентирование .главной оси гироскопа в произвольной последовательности на восток и на запад, фиксирование в каждой из этих ориентаций, установившихся значений отклонений главной оси гироскопа от горизонта и определение постоянной поправки курса как арксинуса частного от деления суммы измеренных показаний индикатора горизонта на разность этих показаний. 00 курса двухрежимного гирокурсоуказателя, (А) включающем запуск гирокурсоуказателя и (ф -выдержку его в течение времени, обеспечивающего достижение установившегося 0 электрического и теплового состояния, по"сле укаэанной выдержки включают режим гироазимута с управляющим моментом по вертикальной оси гироскопа, пропорцио-,) нальным выходному сигналу индикатора ro- (Д ризонта. В режиме гироазимута производят ориентирование главной оси гироскопа в 1838760 Ь Н Ucosp (3) М, -М,+М Ьа = arcsin Н U cosp (4) произвольной последовательности на Восток и на Запад, В каждой иэ двух указанных ориентаций измеряют установившееся значение выходного сигнала индикатора горизонта и определяют постоянную поправку курса как арксинус частичного от деления суммы измеренных показаний индикатора горизонта на разность этих показаний, взятых в том порядке, в котором производилось ориентирование главной оси гироскопа. Теоретическое обоснование предлагаемого способа определения постоянной поправки курса двухрежимного гирокурсоуказателя состоит в следующем. Придание гирокурсоуказателю свойства избирательности к направлению истинного(географического) меридиана в режиме гирокомпаса и свойства сохранять заданное аэимутальное направление в режиме гироазимута достигается соответствующим формированием моментов управления. В режиме гирокомпаса по показаниям индикатора горизонта (акселерометра) Р формируются одновременно маятниковый Кф и демпфирующий Кф моменты, прикладываемые соответственно по горизонтальной и по вертикальной осям гироскопа, что придает ему свойства гирокомпаса. В режиме гироазимута по показаниям индикатора горизонта подают момент KzP только на вертикальную ось, горизонтируя гироскоп. В обоих режимах по данным о широте места и скорости движения объекта относительно Земли формируют также моменты широтной и скоростной коррекции. Уравнения движения гироазимуткомпа. са на неподвижном основании в предположении, что угол поворота оси гироскопа в азимуте неограничен, а угол В возвышения оси гироскопа над плоскостью горизонта мал, можно представить в виде; Н (P + Ucos p sin а)= =- KzB+ Mz + Mz ""+Mz (1) -Н(а+ Usin p — P Осоз p cos а) = Кр+ М коРР + М. комп + M (2) где а, P — углы отклонения оси гироскопа от меридиана в горизонтальной плоскости и от плоскости горизонта соответственно; Н вЂ” собственный кинетический момент гироскопа, U — скорость вращения Земли; р — широта места: М " РР Мк " РР- моменты коррекции на вертикальной и на горизонтальной осях гироскопа соответственно; Mz, Mx — моменты компенсации постоянных составляющих вредных моментов на вертикальной и на горизонтальной осях гироскопа соответственно; Мк, Mz — вредные моменты на вертикальной и на горизонтальной осях гироскопа соответственно. Наличие вредных моментов в осях подвеса гироскопа приводит к инструментальным погрешностям определения географического меридиана в режиме гирокомпаса и погрешностям хранения азимутального направления в режиме гироаэимута. Постоянную составляющую вредных моментов на горизонтальной оси гироскопа компенсируют моментом Мх в ре20 жиме гироазимута, устраняя видимый азимутальный уход,. отличающийся от вертикальной составляющей скорости вращения Земли Usln p, После этого моментом шиРотной коРРекции Мк" РР компенсиРУют вертикальную составляющую скорости вращения Земли, устраняя видимый азимутальный уход полностью. Влияние постоянной составляющей вредных моментов по верти- кальной оси гироскопа на погрешность определения географического меридиана в режиме гирокомпаса выражается известной формулой в малых углах; или в конечных углах 45 где Ла — погрешность определения направления географического меридиана; М,* — постоянная составляющая нескомпенсированных вредных моментов на вертикальной оси гироскопа. О Поэтому постоянную составляющую вредных моментов на вертикальной оси гироскопа — основной источник инструментальных погрешностей в режиме гирокомпаса устраняют по измерениям по55 стоянной поправки — разности между положением равновесия в режиме гирокомпаса и направлением географического меридиана. В режиме гироазимута постоянная составляющая нескомпенсированного вред1838760 ного момента на вертикальной оси гироскопа приводит к появлению пропорционального его величине дополнительного вклада . в установившееся показание индикатора го- . ризонта, При произвольной ориентации ги- 5 раскопа в азимуте в установившемся положении из уравнения (1) следует равенство К< j3+ = — HU cos p sin а + M *, (5) 10 или Н Et çè.è:: (, К Ki гдеP+ — угол подъема кинетического момента гироскопа над плоскостью горизонта в установйвшемся положении; К вЂ” крутизна момента горизонтальной коррекции. 20 В предлагаемом способе определения постоянной поправки для исключения требований по точному определению угла а, измерение установившегося показания индикатора горизонта ф производят при ори- 25 ентации оси гироскопа приблизительно на Восток (курс 270 градусов) или приблизительно на Запад(курс 90 градусов). В этом случае погрешность азимутальной ориентации гироскопа или ее изменения в процессе З0 работы даже в единицы градусов не приво-. дят к заметному нарушению баланса членов в выражении (3) (cos 90 = 1,0000; cos 89 =0,9998; cos 88 =0,9994 ит.д.). Использование любой другой аэимутальной ориен- З -} тации потребовало бы точной привязки гироскопа к направлению географического меридиана. В предлагаемом способе проводят измерения установившихся показаний .индикатора горизонта а двух ориентациях "0 гироскопа в произвольной последовательности: 1) при ориентации оси гироскопа на Восток (курс 270 ) Н Ucos+54 2) при ориентации оси гироскопа на За- 50 ,пад (курс 90 ) Н U cos — M (8) Kz По результатам этих измерений посто, янная поправка может быть определена иэ выражений (4), (7), (8), как обратная тригоно метрическая функция (арксинус) частного от деления суммы установившихся показаний индикатора горизонта в восточной и в западной ориентациях на их разность в том же порядке Ла = arcsin a} е* фч* Рассмотрим пример конкретного выполнения способа. ГироазимуткомIMc в режиме гирокомпаса приходил в компасный меридиан. Затем в режиме гироаэимута осуществлялось ориентирование оси гироскопа на Восток за время 4 мин,. Посредством цифрового вольтметра измерялось установившееся показание индикатора горизонта в течение 4...6 . мин. Затем осуществлялось ориентирование гироскопа на Запад за время 8 мин. Посредством цифрового вольтметра измерялось установившееся показание индикатора горизонта в течение 6...8 мин, Далее определялась постоянная поправка курса гироаэимуткомпаса в режиме гирокомпаса по формуле (8). Направление истинного меридиана определялось как сумма компасного меридиана и постоянной поправки в данном пуске. Эксперименты проводились с двумя гироскопами. Между пусками производилась компенсация постоянной поправки дополнительным током датчика момента гироскопа. Во всех пусках корпус гироазимуткомпаса сохранял неизменную ориентацию относительно неподвижного основания. По результатам экспериментов ус1 ановлена высокая эффективность предлагаемого способа. Время определения постоянной поправки составило от 23 до 24 мин. Время определения постоянной поправки серийного гироазимуткомпаса "Beга-M" Ba0. 115.001ТУ с использованием предлагаемого способа удалось сократить с 12 часов до 40 мин, В обоих случаях погрешность определения постоянной поправки курсоуказателя при реализации предлагаемого способа была меньше цены деления шкалы курса 0,1 градуса. Использование предлагаемого способа определения постоянной поправки курса двухрежимного гирокурсоуказателя позволяет по сравнению с прототипом резко уменьшить время определения поправки (в 20 и более раз), увеличить точность определения поправки. При конкретном выполнении способа погрешность определения постоянной поправки была меньше цены деления шкалы курса. При использовании 1838760 Формула изобретения Способ определения поправки курса двухрежим ного одногироскопного курсоуСоставитель Г,Попов Тех ред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л. Пилипенко Редактор Заказ 2923 Тираж. Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 предлагаемого способа отпадает .надобность в использовании внешних удаленных ориентиров, в высокоточном определении их истинных пеленгов, исключается зависимость возможности определения постоянной поправки от погодных условий. Предлагаемый способ с равным успехом можно применять как в условиях завода-изготовителя, так и на объекте. Применение предлагаемого способа позволяет по сравнению с прототипом существенно повысить инструментальную точность гирокурсоуказателя, особенно при плавании в высоких широтах, казателя, включающий запуск курсоукаэа еля и выдержку его в течение времени точностной готовности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определе5 ния поправки при сокращении времени ее определения, после .указанной выдержки дополнительно в режиме гироаэимута формируют управляющий момент по вер тикальной оси гироскопа, пропорциональ10 йой отклонению главной оси гироскопа от горизонта; ориентируют главную ось гироскопа на Восток и на Запад, фиксируют в каждой из этих ориентаций установившуюся величину отклонения главной оси ги15 роскопа от горизонта .и определяют поправку курса как арксинус частного от деления суммы величий указанных отклонений на их разность, 
