ИНДУКЦИОННЫЙ КОМПАС Советский патент 1973 года по МПК G01C21/08 

1

Изобретение относится к навигационным приборам и предназначено для определения Магнитного курса подвижного объекта и магнитной широты (наклонения).

Известен индукционный компас, чувствительный элемент которого состоит из трех взаимно перпендикулярных феррозондов, по электрическим сигналам которых производится в блоке обра.ботки информации построение с ПОМОЩЬЮ расшифровывающих следящих сисхем, углов магнитного курса объекта и магнитной широты места его нахождения.

Однако такие индукционные компасы имеют больщую погрешность определения магнитного курса в области высоких широт (больших углов магнитного наклонения). Это объясняется малым значением горизонтальной составляющей магнитного -ноля Земли в области

высоких широт, что приводит к сильному ЕЛИянию различного ряда помех при выработке магнитного курса объекта с помощью решающей следящей системы, строящей полный вектор горизонтальной составляющей магнитного поля Земли по двум его проекциям на горизонтальные продольные и поперечные оси подвижного объекта, на котором установлен индукционный компас.

Цель изобретения - повыщение точности определения магнитного курса в области высоких щирот применительно к малоподвижным объектам, например, дрейфующим льдинам.

Это достигается тем, что индукционный датчик, состоящий из чувствительного элемента, содержащего три взаимно лерпендтк лярных зонда, установленных на стабилизированной в плоскости горизонта площадке, и двух расшифровывающих следящих систем, выполняющих построение углов магнитного курса объекта и магнитной щироты его местонахождения, снабжают дополнительным блоком зенитных координат полного вектора магнитного поля Земли, выполненного на двух решающих следящих системах, вырабатывающих угол -между вертикалью места и плоскостью, проходящей через вектор напряженности магнитного поля Земли и горизонтальную поперечную ось объекта, и угол между вектором магнитного поля Земли и продольной вертикальной плоскостью. Выработка этих двух углов производится следящими системами непосредственно по сигналам зондов чувствите тьного элемента. Эти углы могут быть выработаны (в предположении высокой точности стабилизации в плоскости горизонта площадки с зондами) с высокой точностью, поскольку вертикальная составляющая магнитного поля Земли, участвующая в их выра ботке, не является малой. Далее эти углы используют для выра-ботки по ним углов магнитного курса и магнитной широты. Поскольку в этом случае слабые сигналы зондов оказываются замененными сигналами выходных ВТ следящих систем блока зенитных координат, точность выработки мапп-пного курса объекта может быть повышена. В условиях малоподвижного объекта высокая точность стабилизации плош.адки с зондами в плоскости горизонта может быть получена сравнительно просто, например, с помощью физического маятника с использованием ноплавкового подвеса для разгрузки опор. На фиг. 1 схематически изображена характеристика положения вектора напряженности магнитнОГо поля Земли относительно земной системы координат; на фиг. 2 - функциональная схема индукционного компаса. Как видно из геометрического чертежа (фиг. 1), положение вектора напряженности земного магнитного поля Т относительно земных осей (ось Og направлена на север, ось От)-по вертикали места, ось 0 - на восток) как обычно определяется углом ф - магнитной широтой, а относительно системы координат объекта или дрейфующей льдины OXaYoZo (ось Хо - продольная ось объекта, ZQ - поперечная ось объекта, а ось УО - вертикаль места) определяется еще и углом курса /С. Можно, как видно из фиг. 1, положение вектора напряженности магнитного поля Земли определять относительно вертикали углами а и р. Угол а отсчитывается в продольной плоскости объекта и расположен между вертикалью Места и плоскостью, проходящей через вектор магнитного поля Т Земли и горизонтальную поперечную ось ZQ объекта. Угол Р является углом между вектором напряженности магнитного поля Земли и продольной вертикальной плоскостью объекта. Зонды связаны со стабилизированной системой координат и направлены вдоль осей Хд, УО, Zo. Индукционный компас состоит из трех блоков, чувствительного элемента, блока зенитных координат и блока курса и щироты. ЧувстБительпый элемент / состоит из взаHiMHo перлендикулярных :индукционных зондов 2, 3, 4, размещенных на стабилизированной в горизонте с помощью маятника площадке 5. Блок зенитных координат 6 включает рещающую следящую систему угла а, состоящую из синусно-жосинусного вращающегося трансформатора (СКВТ) 7, усилителя 8, двигателя 9 и датчика 10, и решающую систему угла р, состоящую из СКВТ //, усилителя 12, двигателя 13 и датчика 14. Блок курса и широты 15 содержит решающую следящую систему построения магнитной широты, состоящую из СКВТ 16, усилителя /7 и двигателя 18, и решающую следящую систему построения матнитного курса, состоящую из СКВТ 19, усилителя 20 и двигателя 21. Принцип работы индукционного компаса залючается в следующем. Электрические сигналы, пропорциональные проекциям вектора напряженности земного магнитного поля на вертикальную ось УО и одну из горизонтальных осей Хо, снимаемые с зондов 2 к 3, подают на статорные обмотки СКВТ 7. По двум проекциям вертикальной и горизонтальной составляющим вектора Г и с помощью усилителя 8 и двигателя 9 производится определение угла а и построение суммарного вектора Г в продольной плоскости объекта. Угол р получается с помощью решающей следящей системы, состоящей из СКВТ 11, усилителя 12 и двигателя 18, причем на СКВТ // поступает электрический сигнал с зонда 4, пропорциональный проекции вектора Т на ось ZQ, и с роторной обмоткой СКВТ 7, пропорциональный вектору Г. По известным углам аире помощью СКВТ, кинематически связанных с рещающими следящими системами аир, можно получить напряжения, пропорциональные проекциям вектора земного магнитного поля, но в гораздо больщем электрическом масштабе с минимальной квадратурной составляющей, используя для этой цели датчики СКВТ 10 и 14. Магнитный курс объекта получается с помощью решающей системы, состоящей из СКВТ 19, усилителя 20 и двигателя 21. На статорные обмотки СКВТ 19 поступают напряжения, пропорциональные горизонтальным продольной и поперечной составляющим вектора магнитного поля. Магнитная широта ф получается с помощью рещающей следящей системы (состоящей из СКВТ 16, усилителя 17 и двигателя 18}. На статоры СКВТ 16 поступают сигналы, пропорциональные вертикальной составляющей магнитного поля Земли и результирующему вектору на горизонтальную составляющую -магнитного поля Земли. Для съема углов магнитного курса и широты на осях соответствующих рещающих следящих систем установлены датчики угла СКВТ 22 и 23 и отсчетные пгкалы. Предмет изобретения Индукционный компас, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде трех взаимно перпендикулярных феррозондов, стабилизированных относительно плоскости горизонта, и решающие следящие системы шостроения курса и магнитной широты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения магнитного курса в области высоких широт, в него введен блок зенитных координат, вырабатывающий по сигналам феррозондов два угла, характеризующих положение вектора напряженности земного магнитHoro ПОЛЯ относительно земной вертикали и выполненный на двух решающих следящих системах, причем его входы соединены с феррозсндамл, а выходы - со входами решающих следящих систем построения курса и магнитной широты.

BI;

71

MJ

Z::D

fTTT