Устройство для измерения углов бортовой и килевой качки судна

(54) УСТБОРТОВОЙ Ваюй ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ(71) Калининградскное морское училищ(56) Пельпор Д.С,приборы и автопилостроение, 1964 сКурс кораблеворокомпасы и другиеприборы. - Л 196 СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОКИЛЕВОЙ КАЧКИ СУДНА 801434254 А 1(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения бортовой и килевойкачки судна. Целью изобретения является повышение точности измерений.Устройство содержит гиросферу 1 с катушкой центрирования 21, следящуюсферу 2, резервуар 4, кардановый поднес с наружным 8 и внутренним 6 кольцами, датчик угла отклонения наружного кольца 8 от нактоуза 10 датчик угла отклонения внутреннего кольца 6 от наружного 8, первый 11 и второй 12 датчики, закрепленные на резервуаре 4, и блок обработки информацние 1 зепв ф лы 3 илаИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам измерения углов бортовой и килевой качки судна, и можетбыть использовано как для индикациэтих углов, так и в качестве датчика в системах стабилизации в плоскости горизонта различных приборов установленной на судне аппаратуры напри% 10мер антенн гидроакустических и радиолокационных станций, пеленгаторныхрепитеров, магнитометров, актинометров и др.Цель изобретения - повышение точности измерений,На фиг. 1 схематично показано устройство, общий вид; на фиг. 2 электрическая схема соединения индуктивныхкатушек в индуктивном датчике; нафиг. 3 - блок-схема формирования сигналов рассогласования, пропорциональных углам бортовой и килевой качкисудна.Гиросфера 1 находится внутри слецящей сферы 2 и свободно плавает вподдерживающей жидкости. Следящаясфера 2 закреплена в столе 3 и можетнеограниченно вращаться относительно него, Стол 3 закрывает резервуар 4, 30установленный с помощью опорного кольца 5 и амортизационного подвеса(не показан) во внутреннем карданномкольце 6. Полуоси 7 жестко закреплены на кольце 6 и вставлены в подшипники, расположенные на наружном35карданном кольце 8, полуоси 9 которого вставлены в подшипники, установленные в нактоузе 10, К палубе нактоуз крепится таким образом, чтобыось 9 вращения наружного карданногокольца 8 была параллельна продольнойоси судна, т,е. линии нос - корма.Для измерения угла поворота наружного карданного кольца 8 относительно нактоуза 10 установлен датчик 11угла, ротор которого закреплен накольце 8, а статор - на нактоузе 10.Для измерения угла поворота внутреннего карданного кольца 6 относительно наружного кольца 8 установлендатчик 12 угла, ротор которого закреплен на карданном кольце 6, а статор - на карданном кольце 8.В разрезном кольце 13, котороестяжками 14 крепится к резервуару 4,закреплены два идентичных индуктивныхдатчика 15 и 16. Индуктивный датчик15 предназначен для измерения угла поворота резервуара 4 относительно гиросферы вокруг оси вращения наружного карданного кольца и имеет четыре индуктивных катушки 17-20 с сердечниками, которые расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости внутреннего карданного кольца 6 и проходящей через полуоси 7. Индуктивный датчик 16 предназначен для измерения угла поворота резервуара относительно гиросферы вокруг оси вращения внутреннего карданного кольца 6 и имеет также четыре индуктивных катушки с сердечниками, которые находятся в плоскости, перпендикулярной плоскости внутреннего карданного кольца 6 и проходящей через полуоси 9, Все восемь индуктивных катушек при нормальной температуре поддерживающей жидкости расположены симметрично по высоте относительно катушки 21 центрирования, находящейся внутри гиросферы 1, Электрическое соединение четырех катушек в каждом индуктивном датчике одинаково (фиг,2) Катушки 17, 19 и 18, 20 соединены в парах последовательно-согласна, а между ". обой эти пары соединены последовательно-встречно. Такое соединение индуктивных катушек исключает влияние перемещения гиросферы 1 по высоте на величину сигнала, снимаемого с индуктивных датчиков.Сигналы, вырабатываемые датчиками 11 и 12 угла алгебраически суммируются с сигналами, вырабатываемыми индуктивными датчиками 15 и 16, в результате чего на выходе сумматоров получаются напряжения, пропорциональные углам бортовой и килевой качки судна. Сигнал с датчика 11 угла, пропорциональный углу поворота наружного карданного кольца 8 относительно нактоуза 10, поступает после усилителя 22 на один вход сумматора 23, На второй вход этого сумматора поступает после усилителя 24 сигнал с индуктивного датчика 15, пропорциональный углу поворота резервуара 4 относительно гиросферы 1. На выходе сумматора 23 формируется в любой момент времени сигнал, пропорциональный углу бортовой качки судна, т.е, углу наклона нактоуза относительно экваториальной плоскости гиросферы. Сигнал, пропорциональный углу килевой качки, формируется идентично путемсуммирования сигналов с датчика 12угла и индуктивного датчика 16,Устройство работает следующим оюразом.В рабочем состоянии гирокомпаса5гиросфера 1 занимает устойчивое положение динамического равновесия относительно плоскостей истинного меридиана и горизонта. Протекающий в катушке 21 центрирования ток создаетэлектромагнитное поле, которое наводит в следящей сфере 2 вихревые таки,поле которых взаимодействуя с электромагнитным полем катушки центрирования, создает отталкивающие силы,центрирующие гирасферу 1 по отношеняо к следящей сфере 2.Так как резервуар обладает положительной маятниковостью, при статическом положении судна карданные кольца 6 и 8 располагаются в плоскостиистинного горизонта, При этом расположено в плоскости истинного горизонта и разрезное кольцо 13 с индуктивными датчиками 15 и 16. Следовательно, при номинальной температуреподдерживающей жидкости индуктивныекатушки этих датчиков расположены относительно катушки 21 центрированиясимметрично и в них наведены электромагнитным полек катушки центрирования одинаковые токи. Так как соответствующие пары индуктивных катушек соединены последовательно-встречно,то ча выходе индуктивных датчиков 15 35и 16 напряжения сигналов равны нулю.Если плоскость палубы судна горизонтальна, та с датчиков 11,и 12 угласигналы также равны нулю.При статическом наклоне палубыотносительно горизонта с датчиков 1112 угла поступают сигналы, напряжение которых пропорционально угламбортовой и килевой качки судна. С индуктивных цатчикав 15 и 16 сигналы .по-прежнему равны нулю, так как взаимное положение резервуара 4 и гиро 50 сферы 1 не изменилось.Во время качки судна возникают силы инерции, которые отклоняют резервуар 4, а вместе с ним и карданные кольца 6 и 8 от плоскости истинного горизонта, В результате этого датчики 11 и 12 угла изменяют. углы бартовои и килевой качки судна с пог решнастями, пропорциональными углам отклонения резервуара 4 относительна гирасферы 1. Величина этих погрешностей зависит от типа судна, интенсивности волнения, месторасположения гирокомпаса относительно центра тяжести судна и может достигать значений порядка 5 - 10 . Для компенсации этих погрешностей используются сигналы, снимаемые с индуктивных датчиков 15 и 16. При отклонениирезервуара относительно гиросферы ме"няется положение индуктивных катушекотносительно катушки центрирования,в результате чего в одной паре катушек наводится больший ток, в другой -меньший. Величина разностного тока пропорциональна углу отклонения, а знак - направлению. Эти сиг аралы поступают после усиления на соответствующие сумматоры, где они алгебраически суммируются с сигналами с датчиков 11 и 12 угла. В результате с выходов сумматоров поступают сигнсль.,пропорциональные углам бортовой икилевой качки с дна без погрешностей,вызванчых влиянием сил инерции. Приманеврировачии курсом нли скоростьютакже возникают силы инерции, отклоняющие резервуар и приводящие к появлению погрешностей в измерениях углов бортовой и килевой качки судна которые компенсируются аналогичным образом,Благодаря установке на серийный двухгираскопный компас двух датчиков угла н двух идентичных индуктивных датчиков появляется возможность измерять углы бортовой.и килевой качкисудна без использования специальныхгироскопических или иных датчиковвертикали, тем самым расширчютсяФункциональные вазможности гирокомпаса. Наличие такого устройства позволяет измерять статические и динамические углы крена и дифферентасудна с,большой точностью, чта дает возможность исключить применение кре-. нометрав и дифферентометров, использующихся на судах цля этой цели.Формула изобретения1. Устройство для измерения, углов бортовой и килеой качки судна, содержащее гиросферу с катушкой центрирования, следящую сферу, резервуар, наружное и внутреннее кольца кардан- ного подвеса, закрепленного на нактоузе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оносЕли.,10 датчееком угла стклоцения парус 01 о кярдянцОГО к 011 ьц;1 От накт - уза, 11 тчЕе(ое угла Отклонения Внут реннго (арданного кольца от наружного а также ЕереКЕе и вторым индуктивцыЕи .;Ят Икям 1, .за 1(репеЕенцыми на резер нуаре в Верт 11 ка 31 ьных плс кОстяхпрохоцящ.х соответственно через оси врягсцпя внутреннего и наружного .Ярданих колец, четырьмя уси 1 ителями первым и вторым сумматорами, при Этом выходы дятчиков уГлов отклонения еруж 11 ого каеедане 10 го кольца от нак- Т О; з Р ВНУТРЕННЕГО Ка РДЯ НЕЕОГО Е(СЛЬ- ця от наружного соответственно через .;-;:т Я Ц т 1 Ет 11 й УСИ 1111 ТЕЕП 1 СоДИЦЕНЫс перв,.1 л= В (01;пепе первого и Второ-.1 0 су" 3 ТОРя В Гоеые 1 ходы котор 01 с,;-,:. ч сНсНо 1,1 Ееэ второй и четвертый усилители соединены с выходамипервого и ьторого ицдуктивных даЕчиков.2 Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюновыения точности за счет уменьшениявлияния вертикальных перемещений гирос 11 еры, каждый индуктивный датчикВыполнен в виде четырех индуктивныхкатушек, закрепленных на резервуарепо две с противоположных сторон гиросферы симметрично относительно катушки центрирования. Нри этом каждые дВе индуктиВные катушки ня противоположных сторонах ниже и вышекатушки центрирования соединены1 пары послецовательно согласованно,а эте 1 11 яры соединсны между собой посто ледовател -но-встречно.1434254 Составитель В. ЛыкТехред М.Дидык КорректоР О. Кравцова Редактор Л. Пчолинск Заказ 5543 роиэводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Тирах 680осударственноглам изобретениква, Ж, Раув ВНИИПИпо д113035, Мо Подписнокомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5