СТАТОДИНАМИЧЕСКИЙ КРЕНОМЕТР Российский патент 1996 года по МПК B63B39/14 

Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано в морском навигационном приборостроении для измерения углов качки судна.

Для точного измерения углов качки используются гировертикали [1] построенные на различных гироскопах и индикаторах горизонта (маятниках, акселерометрах).

Гировертикали представляют собой достаточно сложный электромеханический прибор, включающий в себя карданов подвес, гироскоп, маятники (акселерометры), гироскопическую следящую систему, схему маятниковой (акселерометрической) коррекции. Большая номенклатура и сложность входящих устройств и прибора в целом определяют недостатки гировертикалей: ограниченную надежность, сравнительно высокую стоимость, необходимость периодического обслуживания. Кроме того, к недостаткам гировертикалей можно отнести и невозможность раздельного определения статистических и динамических составляющих углов качек.

При допустимости менее точных измерений углов качек судна широко используются кренометры (дифферентометры), построенные на физическом маятнике или жидкостном уровне [1] Кренометры простые, надежные приборы, не требующие обслуживания, однако удовлетворительную точность они дают только на небольшом волнении; на интенсивном волнении погрешность кренометра из-за воздействия линейных ускорений на маятник достигает 50% от величины крена, что делает его непригодным даже для оценки бальности волнения.

В качестве прототипа выбран статодинамический кренометр, содержащий акселерометр и табло статического и динамического углов крена [2] Для каждого вида крена существует своя шкала: для статического вертикальная, для динамического дугообразная. Статический крен при отсутствии качки измеряют с точностью ± 0,05, а при качке с амплитудой колебаний до 20^о с точностью +1^о. Для измерения статического крена требуется до 80 сек. Точность измерения динамического крена при наличии статического крена составляет ± 1^о, а при динамическом крене с амплитудой качки до 20^о не более ± 2^о. Невысокая точность, делающая ограниченным применение этого кренометра, является его основным недостатком.

Техническим результатом изобретения является повышение точности статодинамического кренометра при сохранении надежности характеристик.

Он достигается тем, что известный кренометр снабжен измерителем угловых ускорений, вычислительным блоком и табло полного угла крена, причем вычислительный блок выполнен двухканальным и включает в себя сумматор, подключенный к выходам упомянутых каналов, при этом выходы акселерометра и измерителя угловых ускорений подключены к входу вычислительного блока, выходы которого подключены к соответствующим табло статического, динамического и полного углов крена.

Кроме того измеритель угловых ускорений выполнен электрокинетическим, причем вычислительный блок по каналу измерителя угловых ускорений имеет передаточную функцию вида
H_иуу(P) где Т параметр, равный постоянной времени электрокинетического измерителя угловых ускорений, и по каналу акселерометра имеет передаточную функцию вида
H_иг(P)
На чертеже изображен статодинамический кренометр.

В состав кренометра входят акселерометр (маятник) 1, измеритель угловых ускорений 2 и вычислительное устройство 3. Функционирование кренометра осуществляется следующим образом. Выходной сигнал акселерометра 1 поступает на вход вычислительного устройства, проходит через фильтр с передаточной функцией К₁(р), на выходе которого образуется значение статического крена, поступающее на выход устройства и на сумматор вычислительного устройства. С выхода сумматора вычислительного устройства снимается значение полного угла крена.

Использование: навигационное приборостроение. Сущность: статодинамический креномер содержит акселерометр 1, измеритель угловых ускорений 2 и вычислительное устройство 3. Выходной сигнал акселерометра 1 поступает на вход вычислительного устройства 3, проходит через фильтр с передаточной функцией, K₁(р), на выходе которого образуется значение статического крена, поступающее на вход устройства и на сумматор вычислительного устройства 3. Сигнал измерителя угловых ускорений 2 поступает на вход вычислительного устройства 3, проходит через фильтр с передаточной функцией K₂(р), на выходе которого формируется значение динамического крена, поступающее на выход устройства и на сумматор вычислительного устройства 3. С выхода сумматора вычислительного устройства 3 снимается значение полного угла крена. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СТАТОДИНАМИЧЕСКИЙ КРЕНОМЕТР, содержащий акселерометр и табло статического и динамического углов крена, отличающийся тем, что он снабжен измерителем угловых ускорений, вычислительным блоком и табло полного угла крена, причем вычислительный блок выполнен двухканальным и включает в себя сумматор, подключенный к выходам упомянутых каналов, при этом выходы акселерометра и измерителя угловых ускорений подключены к входу вычислительного блока, выходы которого подключены к соответствующим табло статического, динамического и полного углов крена. 2. Кренометр по п.1, отличающийся тем, что измеритель угловых ускорений выполнен электрокинетическим, причем вычислительный блок по каналу измерителя угловых ускорений имеет передаточную функцию вида

где T параметр, равный постоянной времени электрокинетического измерителя угловых ускорений;
ρ константа,
а по каналу акселерометра имеет передаточную функцию вида