Магнитный компас с дистанционной телеметрической передачей изображения шкалы курса
Владельцы патента RU 2441201:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к навигационному приборостроению, а именно к магнитным судовым компасам, и может быть использовано в магнитных компасах с дистанционной передачей изображения шкалы курса компаса, например, в пост рулевого. Техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик устройства, повышение точности передачи изображения шкалы курса при воздействии качки, обеспечение работы одновременно с пеленгатором без нарушения трансляции изображения шкалы курса, увеличение линии передачи, по которой обеспечивается трансляция изображения шкалы курса от котелка до экрана монитора. Магнитный компас с дистанционной телеметрической передачей изображения шкалы курса состоит из котелка, внутри которого находится магниточувствительный элемент со шкалой на опоре и индекс. Котелок установлен на карданном подвесе в нактоузе и оснащен пеленгатором. Компас снабжен видеокамерой, монитором и осветительным устройством. Шкала компаса выполнена двухсторонней. С верхней стороны шкала проградуирована по часовой стрелке и имеет прямое отображение, а с нижней стороны - против часовой стрелки и имеет зеркальное отображение. Видеосигнал изображения шкалы снизу передается на вход монитора через инвертор. 3 ил.
Изобретение относится к навигационному приборостроению, а именно к магнитным судовым компасам, и может быть использовано в магнитных компасах с дистанционной передачей изображения шкалы курса, например, в пост рулевого.
Известные устройства для дистанционной оптической передачи изображения шкалы магнитного курса в пост рулевого описаны в книге Кардашинский-Брауде Л.А. Современные судовые магнитные компасы. СПб.: ФГУП ГНЦ РФ - ЦНИИ «Электроприбор», 1999 г. (см. рис.1.18, рис 1.19).
Компас, представленный на рис.1.18, выполнен с дистанционной оптической передачей изображения шкалы курса в пост рулевого на основе элементов жесткой оптики.
Компас содержит котелок, установленный на карданном подвесе в нактоузе. Нактоуз компаса содержит элементы оптической передачи курса, обеспечивающие передачу изображения шкалы компаса в пост рулевого. Оптическая передача состоит из двух плосковыпуклых линз, находящихся в нактоузе, образующих окуляр Рамсдена, и поворотного зеркала, расположенного в нижней части телескопической трубы, присоединяемой к нактоузу через отверстие в подволоке ходовой рубки судна. Подъем или опускание, а также повороты вокруг вертикальной оси нижней части трубы или наклон зеркала относительно горизонтальной оси позволяют передать изображения сектора картушки, содержащего 30°, и курсового указателя в пост управления рулем с учетом разного роста рулевых.
На рис.1.19 представлен магнитный компас с дистанционной оптической передачей изображения шкалы компаса в пост рулевого, разработанной на базе элементов гибкой оптики. Нактоуз данного компаса отличается от нактоуза компаса, представленного на рис.1.18, тем, что в нем содержатся элементы гибкой оптической передачи изображения картушки с помощью стекловолоконного жгута. В нактоузе над котелком расположен осветитель с галогенной лампой и конденсором. Под котелком в трубе оптического тракта находится объектив, фокусирующий уменьшенное изображение сектора шкалы компаса на входном торце гибкого стекловолоконного жгута с регулярной укладкой волокон, обеспечивающего передачу изображения на выходной торец жгута без искажений.
Описанные выше компасы имеют существенные недостатки:
- при размещении оптических элементов (объективов) жестко в нактоузе под котелком компаса происходит искажение изображения шкалы компаса при воздействии качки, и тем самым увеличивается погрешность передачи показаний,
- наличие осветителя в нактоузе над котелком (компас с гибкой оптикой) не позволяет осуществлять работу одновременно с пеленгатором,
- элементы оптики, как жесткой, так и на базе гибкого волоконного жгута, имеют ограниченную длину трансляции изображения шкалы (практически не более двух-трех метров), что ограничивает возможность размещения компаса в месте, удобном для обеспечения наименьшего влияния судовых ферромагнитных масс на чувствительный элемент компаса, и выбор места, удобного для пеленгования.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является «Устройство для дистанционного считывания с магнитного компаса» по патенту Германии №3239583 от 26.10.1982 г. (прототип).
Это устройство разработано на базе гибкого стекловолоконного жгута. Над котелком компаса расположен мощный источник света (осветитель), который проектирует участок шкалы на входной торец гибкого волоконного жгута, расположенный в нактоузе под котелком компаса. На выходном торце светопровода система линз дает увеличенное изображение участка шкалы.
Данное устройство для передачи изображения шкалы имеет те же недостатки, что и устройства, описанные Л.А.Кардашинским-Брауде в книге «Современные судовые магнитные компасы» (см. рис.1.18 и 1.19). Мощный источник света над котелком не позволяет пользоваться пеленгатором. Для работы с пеленгатором осветитель надо снять или откинуть, но при этом исключается передача изображения шкалы компаса в пост рулевого, что недопустимо в условиях эксплуатации. Расположение приемного объектива под котелком в нактоузе дает искажение изображения в условиях качки.
Основными задачами, на решение которых направлено изобретение, являются:
- улучшение эксплуатационных характеристик устройства,
- повышение точности передачи изображения шкалы курса при воздействии качки,
- обеспечение работы одновременно с пеленгатором без нарушения трансляции изображения шкалы курса, например, в пост рулевого,
- увеличение линии передачи, по которой обеспечивается трансляция изображения шкалы курса от котелка до экрана монитора.
Для решения указанных задач в магнитном компасе с дистанционной телеметрической передачей изображения шкалы курса, состоящем из котелка, внутри которого находится магниточувствительный элемент со шкалой на опоре и индекс, котелок установлен на карданном подвесе в нактоузе и оснащен пеленгатором, предлагается ввести видеокамеру с объективом, монитор с инвертором и осветительное устройство, причем шкалу компаса выполнить двухсторонней: с верхней стороны шкалу проградуировать по часовой стрелке и с прямым отображением, а с нижней стороны - против часовой стрелки и с зеркальным отображением шкалы. Видеокамера устанавливается на корпусе котелка так, чтобы ее объектив был направлен на плоскость шкалы и на индекс снизу, при этом осветительное устройство освещает шкалу и индекс снизу. Видеосигнал изображения шкалы снизу передается на вход монитора через инвертор.
Предлагаемый магнитный компас с дистанционной телеметрической передачей изображения шкалы курса представлен на фиг.1-3.
На фиг.1 представлен общий вид магнитного компаса с дистанционной телеметрической передачей изображения шкалы курса.
На фиг.2 и фиг.3 представлены двухсторонние изображения шкалы и индекса компаса.
На фиг.2 представлено изображение шкалы и индекса с верхней стороны. Шкала проградуирована по часовой стрелке и имеет прямое изображение.
На фиг.3 представлено изображение шкалы и индекса с нижней стороны. Шкала проградуирована против часовой стрелки и имеет зеркальное отображение шкалы.
Магнитный компас с дистанционной телеметрической передачей изображения шкалы курса (см. фиг.1) содержит котелок 1 магнитного компаса, внутри которого находится магниточувствительный элемент 2 со шкалой 3, установленный на опоре 4, и индекс 5. Котелок компаса 1 установлен на карданном подвесе 6 в нактоузе 7. Котелок компаса 1 оснащен пеленгатором 8.
Компас снабжен элементами телеметрической передачи: видеокамерой 9 с объективом 12 и осветительным устройством 11 и монитором 10 с инвертором 13.
Устройство работает следующим образом.
При включении питания телеметрической передачи показаний курса (видеокамеры 9, осветительного устройства 11 и монитора 10) на экране монитора 10 появляются изображения шкалы и индекса, идентичные изображению шкалы 3 компаса с верхней стороны (см. фиг.2), где шкала проградуирована по часовой стрелке и имеет прямое изображение.
Это позволяет двум операторам (один из которых снимает показания по шкале компаса сверху, а другой - по шкале компаса с экрана монитора) одновременно снимать однозначные отсчеты по отношению к индексу, и вращение шкал будет синхронно с вращением судна.
При воздействии качки котелок компаса 1 со шкалой 3 и индексом 5, установленный в карданном подвесе 6 нактоуза 7, сохраняет горизонтальное положение. Видеокамера 9 с осветительным устройством 11, которые закреплены на корпусе котелка, также сохраняют горизонтальное положение при воздействии качки, поэтому изображение шкалы стабильно по отношению к индексу 5 и тем самым исключается погрешность при воздействии качки.
При работе с пеленгатором 8, который устанавливается на корпусе котелка компаса сверху, оператор снимает отсчет курса с верхней стороны шкалы компаса и не создает помех оператору, который снимает отсчет курса по шкале с экрана монитора 10.
Линия связи между видеокамерой и монитором может достигать десятков метров и более, что обеспечивает удобное расположение компаса на верхнем мостике судна и монитора в рубке судна перед рулевым.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство:
- улучшает эксплуатационные характеристики компаса,
- исключает погрешность при воздействии качки, так как видеокамера с осветителем установлена на корпусе котелка в карданном подвесе,
- пеленгатор свободно вращается над котелком, так как ему не мешают видеокамера и осветительное устройство,
- оператор работает с верхней шкалой компаса и не создает помех для оператора, который снимает отсчет курса по шкале с экрана монитора,
- обеспечивает однозначное изображение шкалы курса по отношению к индексу как на экране монитора в посту рулевого, так и по шкале курса компаса на верхнем мостике.
Помимо этого, в предлагаемом устройстве длина кабеля от видеокамеры до монитора может составлять десятки метров, что позволяет установить нактоуз компаса на верхнем мостике судна в месте, удобном для пеленгования и менее подверженном влиянию ферромагнитных масс на котелок компаса.
Магнитный компас с дистанционной телеметрической передачей изображения шкалы курса, состоящий из котелка, внутри которого находится магниточувствительный элемент со шкалой на опоре и индекс, котелок установлен на карданном подвесе в нактоузе и оснащен пеленгатором, отличающийся тем, что компас снабжен видеокамерой с объективом, монитором с инвертором и осветительным устройством, шкала компаса выполнена двухсторонней, причем с верхней стороны шкала проградуирована по часовой стрелке и имеет прямое отображение, а с нижней стороны - против часовой стрелки и имеет зеркальное отображение, видеокамера установлена на корпусе котелка так, что ее объектив направлен на плоскость шкалы и на индекс снизу, при этом осветительное устройство освещает шкалу и индекс снизу, видеосигнал изображения шкалы снизу передается на вход монитора через инвертор.
