Устройство для измерения углов бортовой и килевой качки судна Советский патент 1988 года по МПК G01C9/06 

.4 hd

(У1 ьй

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам измерения углов бортовой и килевой качки судна, и может быть использовано как для индикации этих углов, так и в качестве датчика в системах стабилизации в плоскости горизонта различных приборов установленной на судне аппаратуры, например антенн гидроакустических и радиолокационных станций, пеленгаторных репитеров, магнитометров, актинометров и др.

Цель изобретения - повьппение точности измерений.

На фиг. 1 схематично показано устройство, общю вид5 на фиг. 2 электрическая схема соединения индуктивных катушек в индуктивном датчике; на фиг. 3 - блок-схема формирования сигналов рассогласования, пропорциональных угла м бортовой и килевой качки судна.

Гиросфера 1 находится внутри следящей сферы 2 и свободно плавает в поддерживающей жидкости. Следящая сфера 2 закреплена в столе 3 и может- неограниченно вращаться относительно него. Стол 3 закрывает резервуар 4 установленньй с помощью опорного кольца 5 и амортизационного подвеса (не показан) во внутреннем карданном кольце 6„ Полуоси 7 жестко закреплены на кольце 6 и вставлены в под- щипники, расположенные на наружном карданном кольце 8, полуоси 9 которого вставлены в подшипники, установленные в нактоузе 10,. К палубе нактоуз крепится таким образом, чтобы ось 9 вращения наружного карданного кольца 8 была параллельна продольной оси судна, т.е. линии нос - корма,

Для измерения угла поворота наружного карданного кольца 8 относительно нактоуза 10 установлен датчик 11 угла, ротор которого закреплен на кольце 8, а статор - на нактоузе 10. Для измерения угла поворота -внутреннего карданного кольца 6 относительно наружного кольца 8 установлен датчик 12 угла, ротор которого закреплен на карданном кольце 6, а статор - на карданном кольце 8.

В разрезном кольце 13, которое стяжками 14 крепится к резервуару 4, закре1шены два идентичных индуктивных датчика 15 и 16. Индуктивный датчик 15 предназначен для измерения угла

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

поворота резервуара 4 относительно гиросферы вокруг оси вращения наружного карданного кольца и имеет четыре индуктивных катушки 17-20 с сердечниками , которые расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости внутреннего карданного кольца 6 и проходящей через полуоси 7. Индуктивный датчик 16 предназначен для измерения угла поворота резервуара относительно гиросферы вокруг оси вращения внутреннего карданного кольца 6 и имеет также четыре индуктивных катушки с сердечниками, которые находятся в плоскости, перпендикулярной плоскости внутреннего карданного кольца 6 и проходящей через полуоси 9. Все восемь индуктивных катушек при нормальной температуре поддерживающей жидкости расположены симметрично по высоте относительно катушки 21 центрирования, находящейся внутри гиросферы 1. Электрическое соединение четырех катушек в каждом индуктивном датчике одинаково (фиг.2) Катушки 17, 19 и 18, 20 соединены в парах последовательно-согласно, а между собой эти пары соединены последовательно-встречно. Такое соединение индуктивных катушек исключает вл-ияние перемещения гиросферы 1 по высоте на величину сигнала, снимаемого с индуктивных датчиков.

IСигналы, вырабатываемые датчиками 11 и 12 угла алгебраически суммируются с сигналами, вырабатываемыми индуктивными датчиками 15 и 16, в результате чего на выходе сумматоров получаются напряжения, пропорциональные углам бортовой и килевой качки судна. Сигнал с датчика 11 угла, пропорциональный углу поворота наружного карданного кольца 8 относительно нактоуза 10, поступает после усилителя 22 на один вход cy fмaтopa 23. На второй вход этого сумматора поступает после усилителя 24 сигнал с индуктивного датчика 15, пропорциональный углу поворота резервуара 4 относительно гнросферы 1. На выходе сумматора 23 формируется в любой момент времени сигнал, пропорциональный углу бортовой качки судна, т.е. углу наклона нактоуза относительно экваториальной плоскости гиросферы. Сигнал, пропорциональный углу килевой качки, формируется идентично путем

суммирования сигналов с датчика 12 угла и индуктивного датчика 16.

Устройство работает следующим ою- разом.

В рабочем состоянии гирокомпаса гиросфера 1 занимает устойчивое положение динамического равновесия относительно плоскостей истинного меридиана и горизонта. Протекающий в катушке 21 центрирования ток создает электромагнитное поле,, которое наводит в следящей сфере 2 вихревые токи поле которых, взаимодействуя с элек- тромагнитнь:М полем катушки центрирования, создает отталкивающие силы, центрирующие гиросферу 1 по отноше- н:ж к следящей сфере 2.

Так как резервуар.обладает положительной маятниковостью, при статическом положении судна карданные кольца 6 к В располагаются в плоскости истинного горизонта. При этом рас.по- ложено в плоскости истинного горизонта и разрезное кольцо 13 с индуктивными датчиками 15 и 16. Следовательно, при номинальной температуре поддерживающей жидкости индуктивные катушки этих датчиков расположены относительно катушки 21 центрирования симметрично и в них наведены электромагнитным полем катушки центрирования одинаковые токи. Так как соответствующие пары индуктивных катушек соединены последовательно-встречно, то на выходе индуктивных датчиков 15 и 16 напряжения сигна юв равны нулю. Если плоскость палубы судна горизонтальна, то с датчиков 11 л 12 угла сигналы также равны нулю.

При статическом наклоне палубы относительно горизонта с датчиков 11 и 12 угла поступают сигналы, напряжение которьпс пропорционально уготам бортовой и килевой качки судна. С индуктивных датчиков 15 и 16 сигналы . по-прежнему равны нулю, так как взаимное положение резервуара 4 и гиро- сферы 1 не изменилось.

Во время качки судна возникают силы инерции, которые отклоняют резервуар 4, а вместе с ним и карданные кольца 6 и 8 от плоскости истинного горизонта. В результате этого датчики 11 и 12 угла изменяют углы

0

5

0

5

0

5

0

решностей зависит от типа судна, интенсивности волнения, месторасполо жения гирокомпаса относительно центра тяжести судна и может достигать значений порядка 5 - ю . Для компенсации этих погрешностей используются сигналы, сн1-1маемые с индуктив - ных датчиков 15 и 16. При отклонении - резервуара относительно гиросферы меняется положение индуктивных катушек относительно катушки центрирования, в результате чего в одной паре катушек наводится больш1ш ток, в другой - меньший. Величина разностного тока пропорциональна углу отклонения, а знак - направлению. Эти сигналы поступают после усиления на соответствующие суъшато-ры, где они алгебраически суммируются с сигналаьга с датчиков 11 и 12 угла. В результате с зы- ходов сумматоров поступают сигнгль . j пропорциональные углам бортовой и килевой качки судна без погрешностей, вызванных влиянием сил инерции. При маневрировании курсом кли скоростью также возникают силы инерш и, отклоняющие резервуар я приводящие к появлению погрешностей в измерениях углов бортовой и килевой качки судна, которые компенсируются аналогичным образом.

Благодаря установке на серийньй двухгироскопный компас двух датчиков угла и двух идентичных индуктивных датчиков появляется возможность измерять углы бортовой.и килевой качки судна без использования специальных гироскопических или иных датчиков вертикали, тем самым расширяются функциональные возможности гирокомпаса. Наличие такого устройства позволяет измерять статические и динамические углы крена и дифферента судна с большой точностью, что дает возможность исключить применение кре -. нометров и дифферентометров, использующихся на судах для этой цели.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения, углов бортовой и килевой качки судна, содержащее гиросферу с катушкой центрирования, следящую сферу, резервуар.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения бортовой и килевой качки судна. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит гиросферу 1 с катушкой центрирования 21, следящую сферу 2, резервуар 4, кардановый подвес с наружным 8 и внутренним 6 кольцами, датчик угла отклонения наружного кольца 8 от нактоуза 10, датчик угла отклонения внутреннего кольца 6 от наружного 8, первый 11 и второй 12 датчики, закрепленные на резервуаре 4, и блок обработки информации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.g

бортовой и килевой качки судна с пог-55 наружное и внутреннее кольца карданрешностями, пропорциональными углам отклонения резервуара 4 относительно гиросферы 1. Величина этих погного подвеса, закрепленного на нактоузе, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно

cnnfi- F4o датчтгком угла сткло ения иа ружно о карданного кольца от накто- уза , датчиком угла отклонения внутреннего карданного кольца от наружного, а т а)-:же первым и- вторым индуктивны; и .и.атчикамИ; закрепленньми на резервуаре в вертикальных нлоскостях, проходящнк соответственно через оси врагпепмя внутреннего н наружного кар- данных колец, четырьмя усилителями, первым и вторьм сумматорами, при этом выходы датчиков углов отклонения наружного карданного кольца от нактоуза и внутреннего карданного коль- п,а от наружного соответственно через iinr .Bi-n: и усилители соединен:; - с lispsbibHi выгодами первого и второ- г о cyj-i iaTopa, вгорые входы которого сх:тт: е С 1 вепно через jiTopoft и четвер-

6 5

тыи усилители соединены с выходами первого и второго индуктивных датчиков.

фае.2