ДАТЧИК КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ПЛАВСРЕДСТВА ОТ ЗАДАННЫХ ЗНАЧЕНИЙ Российский патент 2005 года по МПК G01C23/00 G01P3/36 

Изобретение относится к области навигации надводных и подводных плавсредств и может быть использовано в системах самонаведения движущихся подводных объектов.

В самодвижущихся системах наведения обычно используются гидролокаторы активного и пассивного обзоров [1, 2], позволяющие плавсредству выйти на цель по гидроакустическому шуму цели или по ее вторичному излучению.

Однако, когда цель далека и ее шум не имеет ярко выраженного характера на фоне морских шумов, и когда цель находится вне зоны действия активных гидроакустических средств плавсредства, у последнего вступают в действие дополнительные навигационные средства, позволяющие доставить плавсредство в район расположения цели.

Решать данную задачу можно, если плавсредство обладает датчиком, контролирующим направление его движения. В этом случае при любом отклонении траектории движения плавсредства от заданной, вносятся соответствующие команды на рулевое устройство плавсредства.

Отклонение от заданной траектории движения плавсредства происходит обычно на малых скоростях движения в процессе разгона плавсредства. В это время на плавсредство оказывают влияние морские течения, различного рода неоднородности морской среды и т.п.

Когда плавсредство достигает рабочего значения скорости движения влияние внешних факторов ослабевает или сводится к нулю. В этот период времени важно, чтобы скорость движения плавсредства случайно не превысила критического значения U_m, при котором затрудняются дальнейшие маневры плавсредства в район цели.

Таким образом, в функцию датчика контроля отклонений параметров движения плавсредства от заданных значений входит контроль траектории движения плавсредства при малых скоростях и контроль превышения значения скорости плавсредства от заданного значения при рабочих скоростях.

Известен датчик аналогичного назначения, реализуемый в спидометре для судов [3], принятый за прототип.

Датчик контроля отклонений параметров движения плавсредства от заданных значений содержит два приемника статических давлений, установленных симметрично относительно оси плавсредства заподлицо с его обшивкой, а также источник света и фотоприемник, подключенный выходом через усилитель фототока к управляемому входу движения плавсредства.

Недостатком известного датчика является невозможность с его помощью стабилизировать траекторию движения плавсредства при малых скоростях.

Техническим эффектом, получаемым от внедрения изобретения, является расширение эксплуатационных возможностей датчика на случай контроля траектории движения плавсредства.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном датчике контроля отклонений параметров движения плавсредства от заданных значений, содержащим два приемника статических давлений, установленных симметрично относительно оси плавсредства заподлицо с его обшивкой, а также источник света и фотоприемник, подключенный выходом через усилитель фототока к управляемому входу движителя плавсредства, приемники статических давлений выполнены в виде волоконных катушек, оптически согласованных с источником света и фотоприемником в интерферометр, при этом источник света выполнен когерентным, а на носовой части плавсредства соосно установлен подпружиненный экран, выполненный с возможностью смещения одной из боковых сторон под действием набегающего потока жидкости до одной из волоконных катушек, а другой стороной - до концевого переключателя, установленного перед волоконной катушкой, причем электрические контакты концевого переключателя электрически связаны соответственно с управляемыми входами рулевого устройства и движителя плавсредства.

В одной из волоконных катушек может быть установлено фазосдвигающее устройство.

Изобретение поясняется фиг.1, на которой представлены конструктивная и оптическая схемы датчика при малых скоростях движения плавсредства U, а на фиг.2 - при скоростях, больших критических U_m.

Датчик контроля параметров движения подводного объекта 1 (фиг.1а, 2а) включает в себя два приемника статических давлений, установленных симметрично относительно оси плавсредства 1 заподлицо с его обшивкой, и выполненных в виде волоконных катушек 2, 3 (фиг.1, 2), оптически согласованных с источником 4 когерентного света и фотоприемником 5 в интерферометр.

В одной из волоконных катушек, например 2, может быть установлено фазосдвигающее устройство 6.

Выход фотоприемника 5 подключен к усилителю 7 фототока.

Датчик также содержит экран 8, подпружиненный пружиной 9, установленный в носовой части плавсредства 1.

Боковые цилиндрические поверхности экрана 8 со стороны катушек 2, 3 выполнены различной длины.

При этом перед одной из катушек, например, 3 установлен концевой переключатель 10, соединенный своими контактами с управляющими входами рулевого устройства 11 и движителя (не показан) плавсредства 1.

Жесткость пружины 9 и длина боковых поверхностей экрана 8 со стороны катушек 2, 3 подобраны такими, чтобы при достижении плавсредством 1 предельно возможной скорости U_m экран 8 смещался к хвостовой части плавсредства 1 с одной стороны до волоконной катушки 2, а с другой стороны - до концевого переключателя 10.

При этом выход усилителя 7 электрически соединен с управляемыми входами или рулевого устройства 11 или движителя (на чертеже не показан) в зависимости от положения концевого переключателя 10.

На фиг.1, 2 для наглядности волоконные катушки 2, 3 установлены в плоскости чертежа. Но на практике их необходимо устанавливать в плоскости, ортогональной чертежу, чтобы регулировать траекторию движения плавсредства 1 вправо - влево, а не вверх - вниз, используя рулевое устройство 12, а не 11.

Для регулировки траектории движения вверх-вниз плавсредство 1 имеет другой датчик, работающий на изменении гидростатического давления. (Его описание выходит за рамки решаемой задачи).

Датчик контроля отклонений параметров движения плавсредства 1 от заданных значений работает следующим образом.

Перед эксплуатацией датчика с помощью фазосдвигающего устройства 6 устанавливают начальную разность фаз интерферирующих лучей, равной 90°. Тем самым интерферометр настраивают на максимальную чувствительность к изменению статического давления Р_ст.

При движении по прямолинейной траектории плавсредства 1 на волоконные катушки 2, 3 воздействуют одинаковые статические давления P_ст1 (фиг.1). Как только направление движения плавсредства 1 под действием внешних факторов будет меняться, на одну из волоконных катушек будет воздействовать уже большее давление, чем на другую, и на выходе интерферометра появится командный выходной сигнал, воздействующий соответствующим образом на рулевое устройство плавсредства (через усилитель 7 фототока и концевой переключатель 10).

Траектория движения плавсредства 1 выравнивается также, как и уровень давления на катушках 2, 3 (пропадет динамическая составляющая давления).

При этом если волоконные катушки 2, 3 идентичны, то плавсредство будет двигаться строго по прямолинейной траектории. Если чувствительность катушек 2, 3 к давлению задать различной (например, неодинаковым числом витков), то плавсредство будет сдвигаться по окружности заданного радиуса.

При достижении плавсредством 1 заданного максимального значения скорости U_m, под действием скоростного напора потока и статического давления Р_ст2, экран 8 сдвигается от своего первоначального положения. При этом одним своим краем экран 8 наползает и перекрывает часть волоконной катушки 2 (фиг.2), а другим - воздействует на концевой переключатель 10 и переключает выход интерферометра с рулевого устройства на движитель плавсредства 1.

При скорости U_m, когда влияние внешних факторов на траекторию движения плавсредства не наблюдается, но появляется вероятность проскочить цель, на выходе интерферометра вновь появляется выходной командный сигнал, воздействующий уже на движитель плавсредства 1.

Когда скорость движения снижается до заданной, экран 8 сдвигается под действием пружины 9 вправо и сигналы на обоих катушках интерферометра выравниваются.

Таким образом, датчик позволяет не только стабилизировать скоростные характеристики плавсредства, но и контролировать отклонения траектории движения плавсредства от заданной. Этим достигается поставленный технический результат.

Источники информации

1. И.И.Клюкин “Звук и море”. Л., “Судостроение”, 1984, с.71, 72.

2. А.Л.Протасов “Электронный ключ к океану”. Л., “Судостроение”, 1986, с.172-174.

3. Патент США №3596513, кл. 73-181 (G 01 C 21/00), 1971 - прототип.

Изобретение относится к области навигации подводных и надводных плавсредств и может быть использовано в системах самонаведения движущихся объектов. Сущность: на боковой поверхности подводного объекта устанавливают напротив друг друга два приемника статических давлений, выполненных в виде волоконных катушек, оптически связанных с источником когерентного света и фотоприемником в интерферометр. На носовой части плавсредства устанавливают подпружиненный экран, выполненный с возможностью его смещения вдоль оси плавсредства. Боковые поверхности экрана выполнены различной длины со стороны катушек. У короткой стороны экрана установлен концевой переключатель, соединенный электрическими контактами с управляемыми входами движителя и рулевого устройства плавсредства. Технический результат изобретения: расширение эксплуатационных возможностей датчика на случай контроля траектории движения плавсредства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Датчик контроля отклонений параметров движения плавсредства от заданных значений, содержащий два приемника статических давлений, установленных симметрично относительно оси плавсредства заподлицо с его обшивкой, а также источник света и фотоприемник, подключенный выходом через усилитель фототока к управляемому входу движителя плавсредства, отличающийся тем, что приемники статических давлений выполнены в виде волоконных катушек, оптически согласованных с источником света и фотоприемником в интерферометр, при этом источник света выполнен когерентным, а на носовой части плавсредства соосно установлен подпружиненный экран, выполненный с возможностью смещения одной из своих боковых сторон под действием набегающего потока жидкости до одной из волоконных катушек, а другой стороной - до концевого переключателя, установленного перед второй волоконной катушкой, причем электрические контакты концевого переключателя электрически связаны соответственно с управляемыми входами рулевого устройства и движителя плавсредства.2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что в одной из волоконных катушек установлено фазосдвигающее устройство.