Устройство для определения азимута

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11 5 А 51)4 Л 01 С 17 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИ ЛЬСТВУ(71) Киевский политехнический инстут им. 50-летия Великой Октябрьссоциалистической революции(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ОМУТА(57) Изобретение относится к национному приборостроению, Цельретения - повышение точности за суменьшения влияния ошибок, обуслоленных негоризонтальностью осей чствительности ферромодуляционных реоб ах ф гнальных обмот- преобразоваут наводиться проекциям веки. поля Земли озбуждения и о азователеи, В рромодуляцион 2 и 3 (ФМП) ропорциональны апряженности м оенной частоте нь бу еленДС, п ой на частоте генератораЭДС с сигнальной обмотпоступает на вход блок порного поля, и ФМП 2 (3) 10 (11) расычисляются тангажа и 088,8)ПРЕДЕЛЕНИЯ АВИ шийровки тангажа, гдетекущие значения угловкрена, которые поступа9 сравнения, Инйормациго и выходные сигналытупают на вычислительно системе уравнений ивычисление курса объек вига изоб элемен т следи 2,3 п ФМП2, где л изводи 4 ил13775863Изобретение относится к навигационному приборостроению, в частности к измерителям магнитного курса подвижных объектов,"Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшениявлияния ошибок, обусловленных негоризонтальностью осей чувствительности ферромодуляционных преобразователей.На фиг.1 изображена функциональная схема описываемого устройства;на фиг.2 - схема вычисления; нафиг. 3 и 4 - схемы расположения осей 15устройства в земной системе координат,Устройство состоит из датчика 1,жестко закрепленных на двухосноммаятнике (не показан) двух Ферромодуляционных преобразователей (ФМП)2,3, каждый из которых имеет обмотки возбуждения (входы), соединенныес генератором 4 возбуждения, и сигнальные обмотки (выходы). ФМП 2 и 3 25установлены на площадке двухосногомаятника так, что при отсутствии углов тангажа и крена объекта их осичувствительности параллельны соответственно продольной и поперечной осям 30объекта. Индукционный датчик 1 установлен в соленоиде 5, соединенном сгенератором 6 опорного поля, так,чтопри отсутствии углов тангажа и крена оси чувствительности ФМП 2,3 перпендикулярны магнитной оси соленоида и лежат в его экваториальнойплоскости. При наличии вышеупомянутых углов магнитная ось соленоидасовпадает с нормальной осью объекта, 40что достигается жестким креплениемсоленоида к корпусу (не показан).В состав индукционнога компасавходит указатель 7 вертикали. Его выходы соединены соответственно с первыми входами элементов 8 и 9 сравнения, вторые входы которых соответственно связаны с выходами блоков расшифровки тангажа 10 и крена 11 индукционного датчика 1.50Выходы элементов 8 и 9 сравнениясоединены с первым и вторым входамивычисления 12. Третьим и четвертымвходами вычислитель 12 соединен сэлементами 3 и 2 соответственно,пятым входом - с преобразователем 13.Выходы вычислителя соединены с входами блока 14 расшифровки курса, вы -ходом которого является угол магнитного курса, Вход преобразователя 13подключен к выходу генератораВычислитель 12 состоит из двуханалогичных следящих систем 15 и 16,состоящих соответственно из синуснокосинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) 17, одной из роторныхобмоток соединенного с входом усилителя 18. Выход усилителя 18 связанс двигателем-редуктором 19, которыйвыходной осью жестко соединен с ротором СКВТ 17, Статорные обмотки СКВТ17 следящих систем 15 и 16 являютсяпервым и вторым входами вычислителя12 соответственно.На выходных осях двигателей 19следящих систем 15 и 16 посаженыСКВТ 20,21 и 22,23 соответственнопараллельно СКВТ 17. При этом СКВТ20 - 23 работают в режиме преобразователей координат, Вход (одна из статорных обмоток) СКВТ 23 являетсяпятым входом вычислителя 1 2, Один извыходов (роторная обмотка) СКВТ 23соединен с входом СКВТ 20, выходомподключенного к первому входу сумматора 24. Вторым выходом СКВТ 23 подключен к первому входу сумматора25. Одни из статорных обмоток СКВТ21 и 22 являются третьим и четвертымвходами вычислителя,а одни из роторных обмоток соединены посредствомФильтров 26, 27 соответственно с вторыми входами сумматоров 25 и 24.Причем другая роторная обмотка СКВТ 22соединена с второй статорной обмоткой СКВТ 21. Выходы сумматоров 24,25 являются выходами вычислителя 12,Фильтры 26.и 27 настроены на удвоенную частоту генератора 4,В качестве указателя 7 вертикалиможет использоваться гировертикальлюбого типа (в зависимости от состава бортовой аппаратуры навигационного комплекса), в частности центральная гировертикаль.Блок 10 расшифровки тангажа,блок11 расшифровки крена, блок 14 расшифровки курса, генератор 4 возбуждения, генератор 6 опорного поля, соленоид 5 аналогичны соответствующимблокам и элементам устройства-прототипа и работают в тех же режимах.В качестве элементов 8,9 сравнения в этом случае могут применяться СКВТ любого типа, механически связанные роторами с роторами СКВТ-приемников блоков 11 и 12, статорными137758 б- Н сояО яхпН я 5 пд,(1)40 50 5обмотками электрически соединенные со статорными обмотками соответствующих выходных СКБТ тангажа и крена гировертикали (указателя 7 вертикали) и статорами закреплены так,что с роторных обмоток можно снять напряжения, пропорциональные синусной и косинусной составляющим углов 4 и х соответственно (фиг.4).1 ОПреобразователем 13 могут служить последовательно соединенные удвоитель частоты и масштабирующий элемент, например масштабный вращающийся трансформатор, позволяющий регу лировать амплитуду принимающего напряжения.Принцип работы устройства ясен из фиг. 3 и 4. На фиг.3 изображен общий случай ориентации осей чувст вителъности ФМП 2 и 3 относительно осей, связанных с объектом, При этом изображенная система ОХ У 2 с связана с объектом, а оси ОХ ОУ, и 07 - с осями чувствительности ФМП, 25 Оси чувствительности ОХс, ОУС, 07, с параллельны соответственно попереч - ной, продольной и нормальной осям объекта, Углы Ии у- углы приборных значений тангажа и крена при раз воротах объекта относительно площадки маятника с ФМП. Вектор напряженности Й соленоида 5, закрепленного по нормальной оси объекта, проектируется на оси чувствительности ФМП 3 и 2 в виде составляющих35 Очевидно, что при отсутствии возмущающих воздействий на площадку с ФМП оси чувствительности ФМП будут лежать в плоскости горизонта, а углы 13 ибудут соответствовать истин- О 11ным углам тангажаи крена (у) объекта. При отклонениях площадки от плоскости горизонта, вызванных изменениями скорости движения объекта,приборные значения углов ди у будут отличаться от истинных на величину отклонения соответствующей оси чувствительности ФМП 2 или 3 от плоскости горизонта,Обозначим разность между приборными и истинными значениями угловтангажа и крена как=Му - у =х, (2)Чертеж (фиг,4) отражает общий случай ориентации осей чувствительности ФМП 2 и 3 относительно земной системы координат О, у которой ось 0 лежит в плоскости магнитного меридиана и направлена на магнитный северный полюс, а ось О- вертикальна, Система координат ОХ У,Х связана с осями чувствительности ФМП 2 и 3 оговоренным выше способом. Угол К есть угол магнитного курса, а угол 1 и угол х - углы отклонения площадки с ФМП от плоскости горизонта. Вектор Т напряженности магнитного поля Земли изображен на фиг.4 составляющими: горизонтальной Н и вертикальной Е.Измеряемые проекции вектора ФМП 2,3 можно представить в виде Т = Н (-я 1 пКсо я Х - со яКя 1 пх я хп 4)++ Е соя 4 япх Т = Н соя К соя 1 - Уяхп 9, (3) Следовательно, в сигнальных обмотках ФМП будут наводиться ЭДС,пропорциональные проекциям Т х, и Тна удвоенной частоте возбуждения, иЭДС, пропорциональные проекциям Т ,и Т на частоте генератора опорного" 11поляЭДС с сигнальной обмотки ФМП 2поступает на вход блока 10 расшифровки тангажа, где согласно второмууравнению системы (1) вычисляетсятекущее значение угла 4,Выходной сигнал блока расшифровки тангажа поступает на один из входов элемента 8 сравнения, на второйвход которого поступает текущее значение углас указателя 7 вертикали. Элемент 8 сравнения обеспечинает подачу нд вход вычислителя информации о 1,ЭДС с сигнальной обмотки ФМП 3поступает на вход блока 11 расшифровки крена, где согласно системе(1) вычисляется текущее значение угла у Текущие зндченияи у (суказателя 7 вертикали) поступают наэлемент 9 сравнения, выходным сигналом которого является информацияо Х,Выходная ииформдция о 1, Ъ. сэлементов 8 и 9 срдннения, выходные(4) 11= 11 соях,При подаче. на одну из статорных 45обмоток СКВт 22 выходного напряженияс фМП 2 на роторных обмотках будутсоответственно сигналы: 11 з - -Ч яп1 = Т,роя х.,(5) Указанная связь СКВТ 20 и 23 обеспечивает на одной из роторных обмоток напряжение, пропорциональное55(б) 115 = 11 яз.п 4 - 11 соя х я 1 п 9 о Связь статорных обмоток СКВТ 21 свыходом фМП 3 и одной из роторных сигналы ФМП 2,3 поступают на вычислитель 12, где согласно системе уравнения (3) производится вычисление курса объекта.Вычислитель 12 работает следующим образом.Информация о синусной и косинусной составляющих поступает на статорные обмотки СКВТ 17 следящей системы 15. С одной из роторных обмоток СКВТ 17 снимается сигнал разности поступающего углаи воспроизводимого ротором (относительно статора), Этот сигнал через усилитель 18 пода" ется на управляющие обмотки двигателя 19, который будет поворачивать ротор СКВТ 17 до тех пор, пока упомянутая разность не обратится в нуль. Это наблюдается, когда угол поворота ротора СКВТ 1 становится равным углу 1 поворота ФМП.Так как следящие системы 15 и 16 аналогичны, то при подаче на вход следящей системы 16 составляющих х 25 угол поворота ротора СКВТ 17 следящей системы 16 будет соответствовать углу хРоторы СКВТ 20 и 21 установлены параллельно ротору СКВТ 17 следящей системы 15, а роторы СКВТ 22 и 23 параллельно СКВТ 17 следящей системы 16. В связи с этим, а также с учетом того, что они работают в режиме преобразования координат, выходные сигналы СКВТ 20 - 23 можно предста 35 вить в следующем виде.При подаче на одну из статорных обмоток СКВТ 23 напряжения с выхода преобразователя 13 - Ф с роторных обмоток снимаем соответственно:обмоток СКВТ 22 соответственно обеспечивает на одной из роторных обмоток напряжение, представляемое в виде(9) Б = Т соя х - 11 сояхяп 4. Напряжения Пи Пявляются выходными напряжениями вычислителя 12, с помощью которых в блоке 14 расшифровки курса производится вычисление текущего курса объекта по алгоритмучто возможно при соответствии напряжения 11величине вертикальной составляющей напряженности магнитного поля Земли 7., которое обеспечивается с помощью масштабирующего элемента. в преобразователе 13,В справедливости выражения (10) можно убедиться, подставив значения и 11 согласно выражению (9) с учетом выражений (3) и равенства 11 н фСущественным недостатком прототипа является восприимчивость устройства к ускорениям объекта, вызывающим отклонение фМП от плоскости горизонта, вследствие чего в полете на участках разгона и торможения индукционный компас дает ложный курс. Предлагаемый измеритель позволяет обеспечить работоспособность компаса на протяжении всего полета самолета. Напряжения 11и 11 соответственно поступают на входы фильтров 26 и 27, в которых выделяется напряжение на удвоенной частоте генератора 4 возбуждения, а затем с помощью сумматоров 25 и 24 складываются с напряжениями Ц, и 11 ,соответственно. Следовательно, выходные напряжения вычислителя 12 можно представить в видеФормула изобретенияУстройство для определения азимута, содержащее два ферромодуляционных преобразователя с взаимно перпендикулярными осями чувствительности, жестко закрепленных на двухосном маятнике, соленоид, жестко связанный с корпусом и соединенный с генератором опорного поля, генератор возбуждения, соединенный с входами ферромодуляционных преобразователей,выходами связанных соответственно с блоком расшифровки крена и блоком расшифровки тангажа, 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 негоризонтальностью осей чувствительности "ерромолуляци -онных преобразователей, оно снабжено двумя элементами сравнения,преобразователем, вычислителем и датчиком вертикали, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов сравнения, вторымивходами связанных с выходами блоковрасшифровки соответственно крена итангажа, а выходами - с соответствующими входами вычислителя, другимивходами связанного с выходами соответственно ферромодуляционных преобразователей и преобразователя, входомподключенного к выходу генераторавозбуждения, а оба выхода вычислителя соединены с соответствующими вхо, дами блока расшифровки курса.рректор И.Муска актор А,Маковска Подписи при ГКНТ СССР открыти д. 4/ роизнодственцо-Издательский комбинат Патент", г,ужгород гарина,10 Заказ 4565 ВНИИИИ Государственного 113035, тираж 683омитета по изобретениям осква, Ж, Раушская на