ГРАВИМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ДВИЖУЩИХСЯ СУХОПУТНЫХ НОСИТЕЛЕЙ В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ОСТАНОВОК Российский патент 1996 года по МПК G01V7/02 

Описание патента на изобретение RU2056641C1

Изобретение относится к гравиметрическому приборостроению и может быть использовано для измерения силы тяжести с движущихся сухопутных носителей (автомобилей, вездеходов, аэросаней и др.), а также с вертолета в режиме кратковременной высадки гравиметра на грунт (десантируемый вариант). Этот режим характеризуется малыми колебаниями гравиметра, вызванными порывами ветра, работой двигателя, просадкой грунта и др.

Известны гравиметры для измерения силы тяжести с движущихся носителей [1] Они включают в свой состав гиростабилизированную платформу (ГСП) с установленными на ней одним или несколькими гироскопами и гравиметрическим чувствительным элементом (ГРЧЭ). Оси чувствительности гироскопов совпадают с осями платформы, ось чувствительности ГРЧЭ перпендикулярна плоскости платформы. Эти гравиметры содержат также усилители стабилизации, входы которых подключены к выходам датчиков углов гироскопов, а выходы к входу исполнительных элементов следящих систем стабилизации. В гравиметрах ГМН, Чета АГГ, KSS применена гиростабилизация с маятниковой коррекцией.

В целях увеличения точности стабилизации ГСП в известном гравиметре La Coste Romberg применена акселерометрическая коррекция [2] С этой целью на ГСП установлены акселерометры, оси чувствительности которых совпадают с осями платформы. В состав гравиметра включено корректирующее устройство, входы которого соединены с выходами акселерометров, а выходы с входами датчиков моментов гироскопов.

При движении сухопутных носителей, особенно по грунтовым дорогам, из-за ударов и вибраций ГСП находится в возмущенном состоянии. Практика показывает, что погрешность стабилизации ГСП в этом случае достигает 10 угл.мин, что привело бы к погрешности измерения силы тяжести 10 мГал. Поэтому в режиме кратковременной остановки требуется определенное время (порядка 10-15 мин) для приведения ГСП в горизонт, что существенно увеличивает период вынужденной стоянки носителя, тем самым снижая производительность гравиметрической съемки. Указанное также относится к гравиметрической съемке с вертолета в десантируемом варианте.

Изобретение направлено на сокращение времени измерения силы тяжести в режиме кратковременных остановок движущегося сухопутного носителя или вертолета, тем самым увеличивая производительность этих видов гравиметрической съемки.

Указанные задачи решаются за счет того, что в гравиметр для измерения силы тяжести с движущихся носителей, содержащий ГСП с установленными на ней гироскопом, оси чувствительности которого совпадают с осями ГСП, акселерометрами, оси чувствительности которых совпадают с осями ГСП, ГРЧЭ, ось чувствительности которого перпендикулярна плоскости платформы, содержащий также корректирующее устройство, входы которого подключены к выходам акселерометров, а выходы к входам датчиков момента гироскопа, гравиметрический фильтр, один из входов которого подключен к выходу ГРЧЭ, и усилители стабилизации, входы которых подключены к выходам датчиков угла гироскопа, а выходы к входам исполнительных элементов следящих систем стабилизации, введен блок формирования поправки за наклон ГСП на неподвижном основании, входы которого подключены к выходам акселерометров, а выход к свободному входу гравиметрического фильтра.

На чертеже изображена схема предложенного гравиметра (показана лишь одна ось стабилизации).

Гравиметр содержит ГСП 1 с установленными на ней гироскопом 2, акселерометрами 3 и ГРЧЭ 4. Выходы датчиков 5 угла гироскопа подключены к входам усилителей 6 следящих систем стабилизации, выходы которых подключены к входам исполнительных элементов 7 следящих систем стабилизации. Выходы акселерометров 3 подключены к входу корректирующего устройства 8, представляющего собой вычислительное устройство с устройствами ввода и вывода, а выходы корректирующего устройства к входам датчиков 9 моментов гироскопа. Выходы акселерометров 3 подключены также к входу блока 10 формирования поправок за наклон ГСП на неподвижном основании, представляющего собой вычислительное устройство с устройствами ввода и вывода, выход которого подключен к свободному входу гравиметрического фильтра 11. Блок формирования поправок за наклон ГСП может быть конструктивно выполнен в виде однокристального цифрового процессора для обработки аналоговых сигналов (Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. Л. Машиностроение. 1987, с. 400).

Положение ротора гироскопа относительно Земли, обеспечивающее горизонтирование ГСП, управляется корректирующим устройством, формирующим управляющие сигналы как некоторые функции от показаний акселерометров, например
Ωx=K1Wy+K2∫Wy
Ωy= K1Wx+K2∫Wx (1) где Ωx Ωy управляющие сигналы, которые подаются на входы датчиков момента гироскопа;
Wx, Wy показания акселерометров;
K1, K2 постоянные коэффициенты.

Сигналы с датчиков 5 угла гироскопа, пропорциональные динамическим ошибкам следящих систем стабилизации, подаются на входы усилителей 6 следящих систем стабилизации, управляющих исполнительными элементами 7 следящих систем стабилизации, стабилизируя на движущемся носителе ГСП 1 в горизонтальном положении.

При измерении аномалии силы тяжести во время кратковременных остановок вследствие возмущенного состояния ГСП в показаниях ГРЧЭ 4 возникает погрешность δWz, определяемая соотношением
δWz=g (2) где β γ наклоны ГСП вокруг соответствующих ее осей.

Блок 10 формирования поправок за наклон ГСП на неподвижном основании формирует в соответствии с соотношением (2) поправку, при этом значения β и γ вычисляются по формулам
β
γ где g нормальное значение силы тяжести.

Сформированная поправка учитывается в гравиметрическом фильтре 11 для внесения поправки в ГРЧЭ, тем самым позволяя производить измерение силы тяжести непосредственно после остановки объекта (при высадке гравиметра с вертолета), не дожидаясь приведения ГСП в горизонт, тем самым повышая производительность гравиметрической съемки.

Похожие патенты RU2056641C1

название год авторы номер документа
ГРАВИМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ДВИЖУЩИХСЯ НОСИТЕЛЕЙ 1993
  • Волнянский В.Н.
  • Ильин В.Н.
  • Никитин В.П.
  • Смоллер Ю.Л.
  • Юрист С.Ш.
RU2056643C1
ГРАВИМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ДВИЖУЩИХСЯ НОСИТЕЛЕЙ 1993
  • Богомолов О.Д.
  • Волнянский В.Н.
  • Ильин В.Н.
  • Ермаков М.А.
  • Смоллер Ю.Л.
  • Юрист С.Ш.
  • Савельев Е.Б.
RU2056642C1
ГИРОГОРИЗОНТ 1993
  • Волнянский В.Н.
  • Ильин В.Н.
  • Смоллер Ю.Л.
  • Юрист С.Ш.
RU2062987C1
Гиростабилизированный кварцевый гравиметр и способ его калибровки 2015
  • Краснов Антон Алексеевич
  • Соколов Александр Вячеславович
  • Элинсон Леон Соломонович
RU2619132C1
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ С КОМПЛЕКСНЫМ НАВИГАЦИОННЫМ УСТРОЙСТВОМ 1994
  • Никольцев В.А.
  • Войнов Е.А.
  • Подвальных А.С.
  • Яковлев В.Н.
  • Симановский И.В.
  • Подоплекин Ю.Ф.
  • Коржавин Г.А.
  • Андриевский В.Р.
  • Якобсон А.Б.
  • Цвинтарный В.Я.
  • Ефремов Г.А.
  • Царев В.П.
  • Мартыненко В.Т.
RU2046736C1
УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ВЫСТАВКИ ГИРОСТАБИЛИЗИРОВАННОЙ ПЛАТФОРМЫ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 1993
  • Александров К.С.
  • Богданов В.С.
  • Вожик В.Г.
  • Кедров В.Д.
  • Леви Ю.В.
  • Сабанина Н.С.
  • Цвинтарный В.Я.
  • Цыпкина Г.Я.
RU2062990C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСКОРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ НА ДВИЖУЩЕМСЯ ОБЪЕКТЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2013
  • Титлянов Владимир Александрович
  • Денесюк Евгений Андреевич
  • Глебов Виктор Борисович
  • Гусева Валентина Ивановна
  • Бухов Денис Михайлович
  • Бродский Павел Григорьевич
  • Леньков Валерий Павлович
  • Лобанов Андрей Александрович
  • Чернявец Владимир Васильевич
RU2550161C1
Способ морской гравиметрической съемки и устройство для его осуществления 2020
  • Зубченко Эдуард Семёнович
RU2767153C1
БЕСКАРДАННЫЙ ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ИНКЛИНОМЕТР И СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИХ УГЛОВ 1994
  • Андрианов Ю.М.
  • Богомолов О.Д.
  • Вечтомов В.М.
  • Герасимов Н.В.
  • Люсин Ю.Б.
  • Пензин Л.И.
  • Пуляевский Г.Г.
  • Сабаев В.Ф.
  • Саенко В.А.
  • Чичинадзе М.В.
  • Шульман И.Ш.
RU2101487C1
Гиростабилизированная система стабилизации полезной нагрузки беспилотного воздушного судна 2021
  • Флоров Алексей Вадимович
  • Спиридонов Константин Витальевич
  • Калмыков Никита Сергеевич
  • Воронков Илья Владимирович
  • Голубцов Сергей Андреевич
  • Минюков Кирилл Русланович
  • Мактаз Никита Дмитриевич
  • Путятин Павел Валерьевич
RU2762217C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 056 641 C1

Реферат патента 1996 года ГРАВИМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ДВИЖУЩИХСЯ СУХОПУТНЫХ НОСИТЕЛЕЙ В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ОСТАНОВОК

Использование: при измерении силы тяжести с движущихся сухопутных носителей в режиме кратковременных остановок. Сущность изобретения: гравиметр содержит гиростабилизированную платформу (ГСП) с установленными на ней гироскопом, оси чувствительности которого совпадают с осями ГСП, акселерометрами, оси чувствительности которых совпадают с осями ГСП, гравиметрическим чувствительным элементом (ГРЧЭ), ось чувствительности которого перпендикулярна плоскости ГСП. Гравиметр содержит также корректирующее устройство, входы которого подключены к выходам акселерометров, а выходы - к входу датчиков момента гироскопа, гравиметрический фильтр, вход которого подключен к выходу ГРЧЭ, и усилители стабилизации, входы которых подключены к выходам датчиков угла гироскопа, а выходы - к исполнительным элементам следящих систем стабилизации. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 056 641 C1

ГРАВИМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ С ДВИЖУЩИХСЯ СУХОПУТНЫХ НОСИТЕЛЕЙ В РЕЖИМЕ КРАТКОВРЕМЕННЫХ ОСТАНОВОК, содержащий гиростабилизированную платформу с установленными на ней гироскопом и акселерометрами, при этом оси чувствительности гироскопа и акселерометров совпадают с осями платформы, гравиметрическим чувствительным элементом, ось чувствительности которого перпендикулярна плоскости платформы, гравиметр также содержит датчики угла и момента гироскопа, корректирующее устройство, усилители стабилизации, исполнительные элементы следящих систем стабилизации и гравиметрический фильтр, при этом вход корректирующего устройства соединен с выходами акселерометров, а выход - с входами датчиков момента гироскопа, первый вход гравиметрического фильтра подключен к выходу гравиметрического чувствительного элемента, выходы датчиков угла гироскопа соединены с входами усилителей стабилизации, выходы которых подключены к входам исполнительных элементов следящих систем стабилизации, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок формирования поправки на наклон гиростабилизированной платформы, вход которого соединен с выходами акселерометров, а выход - с вторым входом гравиметрического фильтра.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1996 года RU2056641C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Юзефович А.П., Огородова Л.В
Гравиметрия
М.: Недра, 1980, с.139
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Richard A
Geyer
Ph D.CRC, Handbook of Geophysical Exploration at Sea and Edition Hydrocarbons Press Boca Raton Ann Arbor London, 1992.

RU 2 056 641 C1

Авторы

Волнянский В.Н.

Ильин В.Н.

Смоллер Ю.Л.

Юрист С.Ш.

Даты

1996-03-20Публикация

1993-07-09Подача