Гирокомпас Советский патент 1993 года по МПК G01C19/38 

Изобретение относится к морскому приборостроению и может использоваться как основное средство курсоуказания морских подвижных объектов.:

Цель изобретения - повышение точности гирокомпаса путём снижения систематической погрешности при бортовой качке.

Указанная цель достигается тем, что в гирокомпас, состоящий из Динамически на страиваемого гироскопа с двумя датчиками моментов и двумя датчиками угла, расположенного на платформе с двухосным карда- новым подвесом, стабилизированным относительно осей вращения с помощью двух усилителей и датчиков моментов по сигналам соответствующих датчиков углов гироскопа, причём выходы датчиков углов соединены со входами усилителей, а выходы последних - со входами датчиков моментов, расположённых в цапфах подвеса платформы, а также двух акселерометров, рас- . положенных взаимно дерпендикулярнр на : платформе, причем ось чувствительности первого параллельна главной оси,гироскопа, и апериодического фильтра, вход которого соединён с выходом первого акселерЬмётра, а вУход фильтра соединен со входом счетно-решающего устройст1вэ, выходы хоторого соединены с датчиками моментов гироскопа, в корпуса .прибора и датчика угла курса вйеденрквазикрнеерва- тивное звено, вход которого соединен с вы- ходбм втброго акселерометра, а выход - со вхоДом счетно-решающего устройства. Для повышения устойчивости работы квазикон- сервативногр звена прслёднеё выполнено в виде последовательно соединенных измерителя частоты качки и делителя напряже ч

Ч).

XI о

sQ

о

W

ния с регулируемым коэффициентом передачи, причем вход измерителя частоты соединен с выходом второго акселерометра, выход измерителя частоты качки связан со входом делителя, а выход делителя связан со входом счетно-решающего устройства.

На фиг.1 дана схема, предлагаемого гирокомпаса; на фиг.2 - пример выполнения квазиконсервативного звена,

Гирокомпас (фиг. 1) содержит динамически настраиваемый гироскоп 1 с датчиками моментов 2,3 и датчиками 4,5, измеряющими отклонение ротора гироскопа относительно его корпуса. Гироскоп расположен на платформе 6 с двухосным кардановым подвесом, стабилизированным усилителями 7,8 и датчиками моментов 9,10, расположенными в цапфах подвеса платформы, по сигналам соответствующих датчиков углов гироскопа. На платформе размещены два акселерометра 11,12, являющиеся датчиками наклонов платформы относительно двух взаимно перпендикулярных горизонтальных осей. Первый акселерометр связан с апериодическим фильтром 13, а второй - с квазиконсервативным звеном 14, которое состоит из последовательно соединенных измерителя частоты качки 15 и делителя напряжения 16. Последний связан со счетно- решающим устройством 17, в которое поступает информация о скорости объекта, его широте места и текущем курсе. На корпусе прибора 18 расположен датчик угла 19, подвижная часть которого связана с вертикальной осью вращения кардановаподвеса и является указателем меридиана,

Гирокомпас работает следующим образом. . - . . .; - . ,. ..

При отклонении оби гироскопа от меридиана на какой-то угол а. у гироскопа 1, первоначально установленного на горизонтальную платформу 6, ось кинетического момента начинает отклоняться от горизонтальной плоскости со скоростью Ucos а. При наклоне оси кинетического момента гироскопа относительно горизонтальной платформы возникает сигнал датчика угла 5, который, усиливаясь по уровню усилителя 7, поступает на датчик момента 9. Последний разворачивает платформу до тех пор, пока не исчезает угловое рассогласование между осью гироскопа и плат формой. В результате платформа отслеживает наклон гироскопа относительно своей оси вращения, а сигнал первого акселерометра 11. ограничиваясь по величине фильтром 13, поступает на счетно-решающее устройство 15, где формируются сигналы управления датчиков моментов 2 и

3. Последние создают прецессионное движение гироскопа по азимуту, направленное к меридиану, а по высоте - к плоскости горизонта. Широтная и скоростная коррекция формируется счетно-решающим устройством по информации о скорости объекта v, его широте р и курсе К, Так, азимутальная коррекция создает прецессию со скоростью

Usln p + -pSln Ktg p, где R - радиус Земли.

Горизонтальная коррекция создает прецесV

сию со скоростью к cos К. Возникающее п

угловое рассогласование между осью гиро

скопа и кардановым подвесом платформы устраняется датчиками моментов 9,10 по сигналам датчиков углов гироскопа 4,5 и усилителей 7,8, Таким образом, вертикальная следящая рама карданова подвеса отслеживает за движением оси гироскопа в азимуте и является указателем меридиана, а датчик угла 19 является датчиком курса.

Для компенсации систематической погрешности прибора, вызванной двухосной

схемой подвеса платформы и наклонами объекта вокруг своей продольной оси, в счетно-решающем устройстве формируются корректирующие моменты по сигналам второго акселерометра 12, являющегося

датчиком этих наклонов. Сигнал акселерометра 12 поступаетна квазиконсервативное, звено 14, которое не изменяет фазу, колебаний чувствительного элемента аксеяеромет-- ра и устраняет до инструментальных

погрешностей звена 14 систематическую девиацию гирокомпаса,

Звено 14 может быть выполнено, например, как показано на фиг.2 - на базе узкополосного фильтра с фиксированной частотой

настройки, передаточная функция которого имеет вид

VMP)- ..

и двух апериодических фильтров с передаточной функцией

WA(P)2T tT--fe.;V.-. У :

Квазикоисервативное звено получается в результате последовательного соединения двух апериодических фильтров 1 и 2с узкополосным фильтром 3. При использовании некоторых операционных усилителей может возникнуть возбуждение узкополос- ного фильтра. Для его устранения в схему необходимо внести соответствующие стабилизирующие цепочки..

Для обеспечения устойчивой работы квазиконсервативного эвена последнее ре

ализуется с помощью измерителя частоты качки и делителя напряжения (фиг.1). Сигнал акселерометра 12 поступает на измеритель частоты 15, с выхода которого сигнал пропорциональный величине частоты, по- ступает на делитель напряжения 16, который с точностью до инструментальных погрешностей измерителя и делителя без изменения фазы колебаний уменьшает систематическую девиацию гирокомпаса. Формула изобретения 1. Гирокомпас, содержащий корпус с установленным на платформе в двухосном кардановом подвесе динамически настраиваемым гироскопом с датчиками моментов и углов, датчики моментов, установленные в цапфах подвеса платформы, датчики наклона платформы относительно двух взаимно перпендикулярных горизонтальных осей, выполненные в виде двух акселерометров, и датчик угла, установленный на вертикальной оси карданова подвеса, причем датчики угла гироскопа через усилители соединены с датчиками моментов, установленными в цапфах подвеса платформы, а акселеромет-

ры и датчик угла, установленный на вертикальной оси карданова подвеса, - через счетно-решающее устройство с датчиками момента гироскопа, причем в цепи, соединяющей акселерометр, ось чувствительности которого параллельна главной оси гироскопа, со счетно-решающим устройством установлен апериодический фильтр, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности путем снижения систематической погрешности при бортовой качке, он снабжен квазиконсервативным звеном, вход которого соединен с выходом второго акселерометра, а выход - со счетно-решающим устройством.

2.Гирокомпас по п.1,от л и ч а ю щ и й- с я тем, что квазиконсервативное звено выполнено в виде последовательно соединенных измерителя частоты качки и делителя напряжения с регулируемым коэффициентом передачи, причем вход измерителя частоты соединен с выходом второго акселерометра, а выход делителя соединен со счетно-решающим устройством.

Изобретение относится к точному машиностроению, а именно к гирокомпасам. Цель изобретения - повышение точности гирокомпаса путем уменьшения систематической погрешности при регулярной бортовой качке. В гирокомпасе с динамически настраиваемым гироскрпбм, установленным на платформе в карданрврм подвесе, два aKCenepbMefpa и датчик угла поворота наружной рамки, ось которой вертикальна, соединены через счетно-решающее устройство с датчиками момента гироскопа. Акселерометр, ось чувствительности которого параллельна главной оси гироскопа, соединен со счетно-решающим устройством через апериодический фильтр. Другой акселерометр, ось чувствительности которого перпендикулярна оси первого и также лежит в горизонтальнбй плоскости, среди- ; ней ро счетно-решающий устройством через ; квэзиконсервативное звено, выполненное в виде последовательно соединенных измерителя частоты качки и делителя напряжения с регулируемым коэффициентом передачи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. С

Фиг. i

Фиг. Z