Устройство для определения азимута

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 51)4 С 01 С 17 00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ с Ж екта. 3 ил.1 чфию. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н А ВТОРСНОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВ(71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьскойсоциалистической революции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯАЗИМУТА(57) Изобретение. относится к измерителям маги.курса подвижных объектов. 11 ель изобретения - повышениеточности за счет уменьшения влиянияошибок, обусловленных негоризонтальностью осей чувствительности ферромодуляционных преобразователей,Приотклонениях площадки маятника отплоскости горизонта, вызванных изме.ЯО 1377585 А 1 2нениями 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 П соответственно, которые поступают на входы блока 21 расшиА- ровки курса, на выходе которого получают сигнал о магн.курсе объ13775853Изобретение относится к навигационному приборостроению, в частности к измерителям магнитного курсаподвижных объектов.Целью изобретения является повы 5шение точности за счет уменьшениявлияния ошибок, обусловленных негоризонтальностью осей чувствительности ферромодуляционных преобразователей.На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - 3 - схемы расположенияосей устройства в земной системе 15координат.Устройство состоит из индукционного датчика 1, содержащего три ферромодуляционных преобразователя(ФМП) 2 - 4, каждый из которых имеет обмотки возбуждения (входы),соединенные с генератором 5 возбуждения, и сигнальные обмотки (выходы).Первый, второй и третий ФМЛ 2 - 4установлены на площадке двухосного 25маятника так, что при отсутствииуглов тангажа и крена объекта их осичувствительности совпадают соответственно с поперечной, продольной и нормальной осями объекта, Индукционный 30датчик 1 установлен в соленоиде б,соединенном с генератором 7 опорногополя. Соленоид б охватывает индукционный датчик 1 таким образом, чтопри отсутствии тангажа и крена объекта ось чувствительности. нормальногоФМП 4 совпадает с магнитной осью соленоида б, а оси чувствительностиФМП 2,3 лежат в экваториальной плоскости соленоида, При наличии вышеупомянутых углов магнитная ось соленоида совпадает с нормальной осью объекта, что достигается жестким креплением соленоида к объекту,В состав индукционного компаса 45входит датчик 8 вертикали, Выходыдатчика 8 вертикали соединены соответственно с первыми входами элементов 9 и 1 О сравнения, вторые входыкоторых связаны с выходами блоковрасшифровки тангажа и крена 11 и 12соответственно индукционного датчика 1.Выход элемента 9 сравнения связанс первым входом 13 первого преобразователя 14 координат, Второй вход 15первого преобразователя 14 координат, как и вход блока 11 расшифровки тангажа, соединен с выходом продольного ФМП 2. Дополнительный вход 1 б преобразователя 14 координат соединен с дополнительным выходом преобразователя 17 координат, первый вход 18 которого соединен с выходом элемента 1 О 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 (СКВТ)-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 роторомСКВТ-приемника. При использованииследящей системы в качестве блока12,фильтр должен быть настроен начастоту генератора 7, так как вследящей системе курса фильтр настроен на частоту генератора 5 возбуждения,В качестве элементов 9 и 1 О сравнения в этом случае могут применяться СКВТ любого типа, роторами механически связанные с роторами СКВТ(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 Р и и соответственно на частоте напряжения Ц, питаемого ротор- ными 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 Р( 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 ОЕ спараллельны соответственно поперечной, продольной.и нормальной осям объекта. Оси ОХ ОУ, и ОЕсовпадают с осями чувствительности ФМП 3,2 и 4 соответственно.Углы ф и ъ есть углы приборных знадьчений 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 соя 0 я 1 п)Т =Н вопд;Т = Н сояОсову. Очевидно, что при отсутствии возмущающих воздействий на площадку сФМП оси чувствительности ФМП 2 и 3будут лежать в плоскости горизонта,5а углы УИ у будут соответствоватьистинным углам тангажа (О) и крена( у) объекта,При отклонениях площадки маятника от плоскости горизонта, вызванныхизменениями скорости движения объекта, приборные значения углов О иЗ будут отличаться от истинных навеличину отклонения соответствующей15 оси чуВстВительности ФМП 2 или 3 Отплоскости горизонта,Обозначим разность между приборными и истинными значениями углов тангажа и крена как20 о Уь 6Чертеж (фиг.З) отражает общийслучай ориентации осей чувствитель-25ности ФМП 2,3 и 4 относительно земной системы координат 01 ф, у кото-,рой ось 01 лежит в плоскости магнитного меридиана и направлена на магнитный северный полюс, а ось 01;вертикальна. Система координатОХ У Е, связана с осями чувствительности ФМП 2,3 и 4 оговоренным выше способом,Угол К есть угол магнитного курса,35 а углы Р и х - углы отклонения площадки с ФМП от плоскости горизонта,Вектор Т напряженности магнитного поля Земли изображен на Аиг.З составляющими; горизонтальной Й и вер 40 тикальной Е,Согласно кинематическому чертежу(фиг.З) измеряемые проекции вектора Т ФМП 2,3, и 4 можно представитьв виде45Т = Н(- яю КсовхХ 1соя К в.пх яп Р ) + Е ОовРвтх; Т = Н соя К соя Р - Е я 1 пРТ = Н(- я 5.п К вю х 21сояКсояхяхп Р ) - Е сояРсоя)с. Следовательно, в сигнальных об"ах ФМП 2,3 ф и 4 буду наводит ся ЭДС, пропорциональные проекциям Тх Т , и Тна удвоенной частоте возбуждения, и ЭДС,пропорциональные проекциям Т Т , и Тна(7) П = -НяпК частоте генератора опорного поля. ЭДС с сигнальной обмотки ФМП 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 ), 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 1 О сравнения, в котором благодаря наличию связи с указателем 8 вертикали согласно второму уравнению системы (2).вырабатывается сигнал, пропорциональный к .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 с, на выходах 16 и 23 будут вырабатываться сигналы, пропорциональные соответственно11 = Т созе- Т япх;Х 11 = Т я 3 п- Т соя х,2 ХСигнал 11 поступает на вход 16 преобразователя 14 координат, Так как на входы 13 и 15 поотупают сигналы, пропорциональные 4 и Т то сигнал .на выходе 22 преобразователя 14 координат можно записать в виде 1.1 = Т" соя 4 - 13 яыт 1= Тсоя 1 - Т, сояхяп- (5)Т яхп 4 я 5.пх,ХПодставляя в равенство (5) значения Для Т(Т у и ТполучимЦ 3 НсоэК(6) Сигнал на выходе 23 преобразователя 17 координат (11) с учетом значений для Т 1,и Т , иэ выражения (3) можно представить как Сигналы 11 и 11 поступают на входы блока 21 расшифровки курса, на 25 30 35 40 45 50 55 выходе которого получаем сигнал о магнитном курсе, объекта. Причем измеренная величина этого сигнала не зависит от влияния вертикальной составляющей Е магнитного поля Земли. Составляющие Т Т , Тзависящие от Н, фильтруются в блоке расшифровки курса, как; в свою очередь, в блоках 11 и 12 Фильтруются составляющие Тх Тк 1 ь Т1В предлагаемом устройстве решена одна из важных проблем - устранение погрешности определения курса из-за отклонения осей чувствительности ФМП от плоскости горизонта, вызванного переменным поступательным движением объекта, и из-за действия вертикальной составляющей магнитного поля Земли.Формула изобретенияУстройство для определения азимута, содержащее первый и второй ферромодуляционные преобразователи с взаимно перпендикулярными осями чувствительности, жестко закрепленные на 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 повышения 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 тангажа377585 10 Х Сарахановдюкова Коррект оставител ехред Л,С дакто аковская Мус аказ 4565 Тираж б 83 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д, 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,О и крена, а выходами - с первыми входами соответствующих преобразователей координат, связанных выходамис соответствующими входами блокарасшифровки курса, выходы первогои второго ферромодуляционных преобразователей подключены к вторым входам первого и второго преобразователей координат, выход третьего ферромодуляционного преобразователяподключен к дополнительным входамблока расшифровки крена и второгопреобразователя координат, связанного дополнительным выходом с дополнительным входом первого преобразователя координат.