Способ коррекции гирокомпаса

 

Способ относится к области навигационного приборостроения и может быть использован для определения и компенсации широтной погрешности двухрежимных одногироскопных курсоуказателей - гирокомпасов. После запуска гирокомпаса и выдержки его в течение времени, необходимого для достижения установившегося теплового и электрического состояния, разворачивают платформу вокруг вертикальной оси так, чтобы горизонтальная ось чувствительности гирокомпаса была направлена на север. Включают режим гироазимута. Подают на горизонтальный датчик момента ток, реализующий максимальную скорость вращения платформы в азимуте. Измеряют ток в вертикальном датчике момента, пропорциональный угловой скорости вращения платформы вокруг горизонтальной оси. Подают в горизонтальный датчик момента ток первоначальной величины, но обратного знака, реализующий противоположную угловую скорость вращения платформы в азимуте. Измеряют ток в вертикальном датчике момента, пропорциональный новой угловой скорости вращения платформы вокруг горизонтальной оси. Вычисляют поправку и подают ток компенсационной поправки на вертикальный датчик момента. Обеспечивается повышение точности гирокомпаса за счет компенсации широтной погрешности. 1 ил.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано для определения и компенсации широтной погрешности двухрежимных одногироскопных курсоуказателей - гирокомпасов (ГК).

Целью изобретения является повышение точности определения и компенсации широтной погрешности двухрежимного гирокурсоуказателя.

Известен способ коррекции ГК, заключающийся в запуске ГК, выдержке его в течение времени, необходимого для достижения устойчивого теплового и электрического состояния, сравнении курса ГК с истинным курсом стенда или полученным, например, пеленгованием известного ориентира; формировании поправки, равной разности курсов и добавлении ее к выходному курсу ГК [1].

Недостатком способа является возникновение дополнительных погрешностей, связанных, например, с изменением широты места плавания. Погрешность гирокомпаса ΔK в определении истинного курса можно представить формулой где ϕ - широта места, P - восточный дрейф ГК, U - скорость вращения Земли, ΔC - ошибка съема, Δtgϕ - широтная погрешность, При изменении широты с северной на южную возникает дополнительная погрешность ΔKg гирокомпаса, равная удвоенной первоначальной широтной погрешности:
где погрешность гирокомпаса при ϕ_ю ,
ϕ_c - северная широта,
ϕ_ю - южная широта,
ϕ_o - абсолютное значение широты места.

В существующих ГК типа ГКУ-1, ГКУ-2, ГЮЙС величина отклонения горизонтальной оси чувствительности может достигать 10^o-15^o, что порождает дополнительную ошибку курса, ΔK_g= (0,3°-0,5°)·tgϕ_o, т.е. на умеренной широте 45^o дополнительная погрешность составит 0,3^o-0,5^o.

Целью изобретения является повышение точности ГК за счет определения и компенсации широтной погрешности.

Поставленная цель достигается тем, что после запуска ГК и выдержки его в течение времени, необходимого для достижения установившегося теплового и электрического состояния, разворачивают платформу ГК вокруг вертикальной оси так, чтобы горизонтальная ось чувствительности ГК была направлена на север, затем включают режим гироазимута, подают на горизонтальный датчик момента гироблока ток, реализующий максимальную скорость вращения платформы ГК в азимуте, измеряют ток в вертикальном датчике момента, пропорциональный угловой скорости вращения платформы ГК вокруг горизонтальной оси Ω_r1, подают в горизонтальный датчик момента первоначальный ток, но обратного знака, реализующий противоположную угловую скорость вращения в азимуте
+Ω_B2= -Ω_B1= Ω_B,
измеряют ток в вертикальном датчике момента, пропорциональный новой угловой скорости вращения платформы ГК вокруг горизонтальной оси Ω_r2, вычисляют невыставку (отклонение) Δ по формуле

где Ω_r1 - угловая скорость платформы вокруг горизонтальной оси,
Ω_r2 - новая угловая скорость платформы вокруг горизонтальной оси,
Ω_B - угловая скорость платформы в азимуте,
вычисляют компенсационную поправку в виде тока по формуле

где K_gm - передаточный коэффициент датчика момента по току,
H - кинетический момент,
подают ток I_k на вертикальный датчик момента ГК.

Теоретическое обоснование предлагаемого способа заключается в следующем. В режиме гироазимута ток в вертикальном датчике момента пропорционален угловой скорости платформы ГК вокруг горизонтальной оси:
Ω_r= U·cosϕ·sink+P+Ω_В·Δ (5),
где Ω_B - угловая скорость платформы ГК в азимуте,
k - значение курса.

Задавая разное движение в азимуте на курсе k = 90^o и измеряя токи в вертикальном датчике момента или угловые скорости платформы вокруг горизонтальной оси, получаем два уравнения:
Ω_r1= U·cosϕ+P+Ω_В·Δ (6),
Ω_r2= U·cosϕ+P-Ω_В·Δ (7),
из которых находится величина невыставки:

Установка платформы ГК на румб 90^o осуществляется либо вручную, либо подачей большого тока в горизонтальный датчик момента ГК, либо подачей слабого сигнала в усилитель азимутальной следящей ГК. Для определения поправки с точностью 0,005^o/ч достаточно установить платформу на север с погрешностью 1-2^o.

Операции способа, связанные с определением невыставки, реализуются инструкцией по регулировке и калибровке ГК при его изготовлении, а операция формирования поправки реализуется в конструкции ГК путем подачи на вертикальный датчик момента дополнительной составляющей тока, пропорциональной широтной поправке.

Предложенный способ может быть реализован, например, в конструкции гирокомпаса, структура которого представлена на чертеже блок-схемой.

Гирокомпас содержит:
- платформу 1
- гироскоп 2
- вертикальный и горизонтальный датчики момента 3, 4
- датчик угла 5
- электронный блок 6
- пульт оператора 7
- акселерометр 8.

КГ работает следующим образом. Гирокомпас удерживает платформу 1 в северном направлении благодаря подаваемым в горизонтальный 3 и вертикальный 4 датчики момента токам, формируемым в электронном блоке 6 по сигналу акселерометра 8. Компенсирующая широтную погрешность составляющая тока в горизонтальный датчик момента формируется в электронном блоке 6 по сигналам невыставки Δ и широте места ϕ, поступающим на пульт оператора 7.

Источник информации
1. Коган В. И. , Чичинадзе М. В. Судовой гироазимуткомпас "Вега". М: Транспорт, 1983, с. 87, с. 100.

Формула изобретения

Способ коррекции гирокомпаса, включающий запуск гирокомпаса, выдержку его в течение времени, необходимого для достижения установившегося теплового и электрического состояния, отличающийся тем, что дополнительно после достижения установившегося теплового и электрического состояния разворачивают платформу гирокомпаса вокруг вертикальной оси так, чтобы горизонтальная ось чувствительности гирокомпаса была направлена на север, включает режим гироазимута, подают на горизонтальный датчик момента ток, реализующий максимальную угловую скорость вращения платформы в азимуте, измеряют ток в вертикальном датчике момента, пропорциональный угловой скорости вращения платформы гирокомпаса вокруг горизонтальной оси, подают в горизонтальный датчик момента ток первоначальной величины, но обратного знака, реализующий противоположную угловую скорость вращения платформы в азимуте +Ω_B2= -Ω_B1= Ω_B, измеряют ток в вертикальном датчике момента, пропорциональный новой угловой скорости вращения платформы гирокомпаса вокруг горизонтальной оси, вычисляют поправку по формуле

где Ωr₁ - угловая скорость платформы вокруг горизонтальной оси;
Ωr₂ - новая угловая скорость платформы вокруг горизонтальной оси,
Ω_B - угловая скорость платформы в азимуте,
формируют компенсационную поправку в виде тока по формуле

где K_дм - передаточный коэффициент датчика момента по току;
H - кинетический момент;
U скорость вращения Земли;
ϕ - широта места,
и подают ток I_k на вертикальный датчик момента гирокомпаса.

РИСУНКИ

Рисунок 1