КУРСОВЕРТИКАЛЬ Российский патент 1997 года по МПК G01C21/18 

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и может быть использовано при проектировании платформенных курсовертикалей.

Известна инерциальная курсовертикаль [1] включающая платформу с двумя осями рамочного подвеса, расположенными взаимно перпендикулярно в плоскости платформы, на которой установлены трехстепенной гироскоп, два акселерометра, задатчик широты места с вычислителем синуса и оперативное запоминающее устройство, средства съема угловой информации и датчик момента стабилизации, установленные на каждой оси подвеса платформы, два контура индикаторной стабилизации по осям рамочного подвеса, каждый из которых включает датчик угла гироскопа на измерительной оси, соединенный через усилитель стабилизации с датчиком момента стабилизации на оси рамочного подвеса, два контура коррекции положения платформы в плоскости горизонта, каждый из которых включает последовательно соединенные акселерометр, усилитель коррекции и датчик момента коррекции на измерительной оси гороскопа, перпендикулярной оси чувствительности акселерометра, при этом каждая ось рамочного подвеса параллельна оси чувствительности акселерометра.

Недостатком известной курсовертикали является сложность курсовертикали, значительная трудоемкость.

Технический результат изобретения упрощение курсовертикали, снижение трудоемкости.

Технический результат достигается тем, что в курсовертикаль введены датчик угловой скорости на основе трехстепенного гироскопа, установленный на платформе, преобразователь ток напряжения, сумматор, интегрирующий преобразователь напряжение частота, реверсивный счетчик, устройство выдачи информации в цифровом коде, причем ось чувствительности датчика угловой скорости перпендикулярна осям рамочного подвеса, каждая из которых параллельна измерительной оси гироскопа с датчиком угла контура стабилизации платформы по оси подвеса, при этом выход датчика угловой скорости через последовательно соединенные преобразователь ток напряжение, сумматор, интегрирующий преобразователь напряжение частота и реверсивный счетчик соединен с входом устройства выдачи информации в цифровом коде, а выход интегрирующего преобразователя напряжение частота соединен через оперативное запоминающее устройство со вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с задатчиком широты места с вычислителем синуса.

На чертеже представлена структурная схема курсовертикали.

Курсовертикаль включает платформу 1 с двумя соями 2 (2') рамочного подвеса 3, расположенными взаимно перпендикулярно в плоскости платформы 1, на которой установлены трехстепенной гироскоп 4, два акселерометра 5 (5'), задатчик широты места с вычислителем синуса 6 и оперативное запоминающее устройство 7, средства съема угловой информации 8 и два датчика момента стабилизации 9 (9'), установленные на каждой оси 2 (2') подвеса платформы 1, два контура индикаторной стабилизации платформы 1 по осям рамочного подвеса 3, каждый из которых включает датчик угла 10 (10') гироскопа на измерительной оси, соединенный через усилитель стабилизации 11 (11') с датчиком момента стабилизации 9 (9') на оси рамочного подвеса 3, два контура коррекции положения платформы 1 в плоскости горизонта, каждый из которых включает последовательно соединенные акселерометр 5 (5'), усилитель коррекции 12 (12') и датчик момента коррекции 13 (13') на измерительной оси гироскопа 4, перпендикулярной оси чувствительности акселерометра 5 (5'), при этом каждая ось рамочного подвеса 3 параллельна оси чувствительности акселерометра 5 (5').

В курсовертикаль введены датчик угловой скорости 14 на основе трехстепенного гироскопа, установленный на платформе, преобразователь ток-напряжение 15, сумматор 16, интегрирующий преобразователь напряжение-частота 17, реверсивный счетчик 18, устройство выдачи информации в цифровом коде 19, причем ось чувствительности датчика угловой скорости 14 перпендикулярна осям 2 (2') рамочного подвеса 3, каждая из которых параллельна измерительной оси гироскопа 4 с датчиком угла 10 (10') контура стабилизации платформы по этой оси подвеса, при этом выход датчика угловой скорости 14 через последовательно соединенные преобразователь ток-напряжение 15, сумматор 16, интегрирующий преобразователь напряжение-частота 17 и реверсивный счетчик 18 соединен с входом устройства выдачи информации в цифровом коде 19, а выход интегрирующего преобразователя напряжения-частота 17 соединен через оперативное запоминающее устройство 7 со вторым входом сумматора 16, третий вход которого соединен с задатчиком широты места с вычислителем синуса 6.

Работает курсовертикаль следующим образом.

Системой стабилизации платформы 1 устанавливается по положению гироскопа 4.

По каждой оси 2 (2') подвески платформы 1 сигнал с датчика угла 10 (10') гироскопа 4 через усилитель стабилизации 11 (11') формируется датчиком момента стабилизации 9 (9') в момент.

Момент на оси 2 (2') подвески вызывает движение платформы в сторону устранения (обнуления) сигнала датчика угла 10 (10') гироскопа 4.

Системой коррекции платформа 1 устанавливается в плоскость горизонта. По каждой оси подвески сигнал акселерометра 5 (5') через усилитель коррекции 12 (12') формируется датчиком момента коррекции 13 (13') в момент. Момент датчика момента коррекции 13 (13') вызывает прецессионное (угловое) движение ротора гироскопа 4. Движение платформы направлено в сторону обнуления сигнала акселерометра. Таким образом, платформа 1 с системой стабилизации и коррекции удерживается по гироскопу в плоскости горизонта. Удержание платформы 1 осуществляется по двум взаимно перпендикулярным осям 2 (2') двумя контурами.

Средствами съема информации 8, установленными на осях 2 (2') рамочного подвеса 3, формируются углы тангажа и крена соответственно.

При этом платформа 1 совершает угловые перемещения (вместе с объектом, на котором она установлена) вокруг линии "вертикали места". Датчик угловой скорости 14, повторяя угловые движения платформы, измеряет курсовую (азимутальную) угловую скорость, которая обрабатывается по приведенному алгоритму.

Предлагаемый алгоритм формирования (вычисления) угла курса имеет следующий вид:

где ψ_o начальное значение курса,

W_z угловая скорость, измеряемая ДУС,
W_З 15^o/час, угловая скорость Земли,
Φ значение широты места,
W_др. дрейф гироскопа (дрейф ДУС).

Работает предлагаемая курсовертикаль как устройство определения угла курса следующим образом.

Выходной сигнал (ток) датчика угловой скорости, пропорциональный угловой скорости объекта, преобразуется в напряжение на преобразователе ток-напряжение 15, суммируется с другими сигналами на сумматоре 16, преобразуется в частоту на выходе интегрирующего преобразователя напряжение-частота 17, интегрируется (суммируется) на реверсивном счетчике 18 и с циклом обмена через устройство выдачи информации в цифровом коде 19 выдается в виде угла курса потребителю (выдается в линию связи).

В режиме подготовки на оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) 7 накапливается сигнал, соответствующий дрейфу датчика угловой скорости (ДУС) 14. В рабочем режиме вход ОЗУ 7 отключают от выхода преобразователя напряжения-частота 17 и ОЗУ 7 осуществляет компенсацию дрейфа ДУС 14.

В рабочем режиме в сумматоре 16 добавляются сигнал, соответствующий проекции угловой скорости Земли на перпендикуляр к плоскости горизонта на широте места объекта, и сигнал, соответствующий дрейфу ДУС.

Эти добавки со знаком минус в сумматор имеют цель исключить ошибки в определении угла курса от угловой скорости Земли, от дрейфа ДУС.

Таким образом, осуществляется определение угла курса объекта в предложенной курсовертикали.

Благодаря замене курсового гироскопа на датчик угловой скорости со схемой формирования угла курса, исключается курсовая ось платформы, что в свою очередь сокращает количество рамок, исключает преобразователь координат, исключает курсовой коллектор, по стоимости уступающий только гироскопу, исключает датчик момента стабилизации по курсовой оси.

При этом предлагаемое устройство сохраняет выполнение навигационных задач, т.е. выдачу углов тангажа, крена, курса объекта.

Использование: в области гироскопического приборостроения при проектировании платформенных курсовертикалей. Сущность изобретения: курсовертикаль содержит платформу с двумя осями рамочного подвеса, расположенными в горизонтальной плоскости с системой индикаторной стабилизации платформы по осям рамочного подвеса, два контура коррекции положения платформы в плоскости горизонта, средства съема угловой информации, установленные на осях рамочного подвеса, которые формируют углы тангажа и крена соответственно. На платформе установлен датчик угловой скорости на основе трехстепенного гироскопа, измеряющий угловую скорость вокруг азимутальной оси. Угол курса формируется путем интегрирования сигнала датчика угловой скорости с введением поправок от угловой скорости Земли и дрейфа датчика угловой скорости. Введение датчика угловой скорости в курсовертикаль исключает курсовую ось платформы, в результате чего сокращается количество рамок подвеса платформы, что приводит к упрощению ее конструкции. 1 ил.

Курсовертикаль, включающая платформу с двумя осями рамочного подвеса, расположенными взаимно перпендикулярно в плоскости платформы, на которой установлены трехстепенной гироскоп, два акселерометра, задатчик широты места с вычислителем синуса и оперативное запоминающее устройство, средства съема угловой информации и датчик момента стабилизации, установленные на каждой оси подвеса платформы, два контура индикаторной стабилизации платформы по осям рамочного подвеса, каждый из которых включает датчик угла гироскопа на измерительной оси, соединенный через усилитель стабилизации с датчиком момента стабилизации на оси рамочного подвеса, два контура коррекции положения платформы в плоскости горизонта, каждый из которых включает последовательно соединенные акселерометр, усилитель коррекции и датчик момента коррекции на измерительной оси гироскопа, перпендикулярной оси чувствительности акселерометра, при этом каждая ось рамочного подвеса параллельна оси чувствительности акселерометра, отличающаяся тем, что введены датчик угловой скорости на основе трехстепенного гироскопа, установленный на платформе, преобразователь ток напряжение, сумматор, интегрирующий преобразователь напряжение частота, реверсивный счетчик, устройство выдачи информации в цифровом коде, причем ось чувствительности датчика угловой скорости перпендикулярна осям рамочного подвеса, каждая из которых параллельна измерительной оси гироскопа с датчиком угла контура стабилизации платформы по этой оси подвеса, при этом выход датчика угловой скорости через последовательно соединенные преобразователь ток напряжение, сумматор, интегрирующий преобразователь напряжение частота и реверсивный счетчик соединен с входом устройства выдачи информации в цифровом коде, а выход интегрирующего преобразователя напряжение частота соединен через оперативное запоминающее устройство с вторым входом сумматора, третий выход которого соединен с задатчиком широты места с вычислителем синуса.