DE3530858A1

DE3530858A1 - Sondenanordnung zur uebertragung der kursinformation von einem magnetkompass ohne kardanische aufhaengung in eine fernkompass-, eine selbststeuer- oder eine aehnliche anlage

Info

Publication number: DE3530858A1
Application number: DE19853530858
Authority: DE
Inventors: Hans-Ruediger Uhlig; Dietmar Buesing
Original assignee: UHLIG HANS RUEDIGER
Current assignee: UHLIG HANS RUEDIGER
Priority date: 1985-08-29
Filing date: 1985-08-29
Publication date: 1987-03-05

Description

Die Erfindung betrifft eine Sondenanordnung zur Übertragung der Kursinformation eines Magnetkompasses in eine Fernkompaßanlage (zur Übertragung auf Tochterkompasse), in eine Selbststeueranlage oder eine ähnliche Navigationsanlage, die zu ihrer Funktion die Kursinformation benötigt.

Magnetkompasse mit Sondenabtastung sind bekannt. Bei ihnen wird eine Magnetfeldsonde an dem Kessel eines kardanisch aufgehängten Magnetkompasses unter oder über dem Rosenmagnetsystem angebracht. Das Magnetfeld des Rosenmagnetsystems wirkt auf die Sonde, deren Ausgang ein Signal liefert, das dem Kompaßkurs entspricht.
(In der vorliegenden Schrift ist unter "Sonde" oder auch "Magnetfeldsonde" sowohl
a) eine einzelne Magnetfeldsonde (flux valve), bei der durch Nachdrehung bis zur Abgabe des Nullsignals die Kursinformation übertragen wird, als auch
b) eine Anordnung von mehreren (mindestens 2, meist 3) solcher flux valves, aus deren Ausgangssignalen durch geeignete Weiterverarbeitung die Kursinformation erhalten wird,
zu versehen.)

Diese Anordnungen setzen einen kardanisch aufgehängten Magnetkompaß voraus.

Eine Anordnung, die auch mit schiffsfest eingebauten Kompassen verwendet werden kann, wird in der Gebrauchsmusterschrift GM 74 29 369 beschrieben. Dort wird durch die kardanische Aufhängung des Kursabtastorgans im Inneren der Füllflüssigkeit erreicht, daß Kursabtastorgan und Rosenmagnetsystem auch bei Neigungen des Schiffes horizontal liegen.

Eine solche kardanische Aufhängung erfordert mechanische Bauteile und ist somit den ablenkenden Kräften infolge der Seegangsbeschleunigungen unterworfen. An den Kardanachsen können durch mechanische Reibung oder gar Zerstörung der Lager Schieflagen und damit Fehlanzeigen bewirkt werden.

Diese Nachteile werden durch eine Sonderanordnung gemäß der Erfindung vermieden. In Abb. 1 ist ein Beispiel dargestellt: 2 Sonden S ₁ und S ₂ sind in den verschiedenen Abständen h ₁ und h ₂ vom Rosenmagnetsystem fest am Kompaßkessel angebracht. Zur Erklärung wird ohne Einschränkung der Allgemeinheit eine einzelne Sonde nach Ausführung a) angenommen. Das Schiff möge zunächst Nordkurs fahren, die Sonde zeige nach Osten.

Bei nicht geneigtem Schiff wirkt bei einer Kursänderung des Schiffes um den Winkel z auf die Sonde

S ₁ das Magnetfeld F ₁ = +m · f(h ₁) · sinz - H · sinz
S ₂ das Magnetfeld F ₂ = +m · f(h ₂) · sinz - H · sinz.

Dabei ist:
H die Horizontalkomponente des magnetischen Erdfeldes,
m das magnetische Monent des Rosenmagnetsystems,
f(h) eine Funktion von h, die mit wachsenden h sehr schnell abnimmt. Z. B. wäre für ein Rosenmagnetsystem mit sehr kurzen Magneten f(h) ∼ h ^-3.

Bei einer Krängung des Schiffes um den Winkel i nach Steuerbord (Abb. 2) wirken auf die Sonden S ₁ und S ₂ die Magnetfelder F ₁ (i) und (F ₂ (i),

F ₁(i) = m · f(h) · sinz - H · sinz · cosi + Z · sini,
F ₂(i) = m · f(h ₂) · sinz - H · sinz + Z · sini.

Dabei ist Z die Vertikalkomponente des Erdmagnetfeldes.

Hier ist zunächst vorausgesetzt, daß die durch die Inhomogenität des Feldes der Rosenmagnete entstehenden Fehler vernachlässigt werden können.

Wählt man die Faktoren E ₁ = +1, E ₂ = -1, dann ergibt sich:

für nicht geneigtes Schiff: F = F ₁ - F ₂ = m · sinz · (f(h ₁) - f(h ₂)),
für geneigtes Schiff: F(i) = F ₁(i) - F ₂(i) = m · sinz · (f(h ₁) - f(h ₂)).

F hängt also nicht vom Neigungswinkel ab und liefert somit die Kursinformation gleichermaßen bei aufrechtem und bei geneigtem Schiff.

Die gegenseitige Kompensation der vom Erdmagnetfeld bewirkten Einflüsse auf die Sonden kann auch durch eine Anordnung mehrerer Sonden bewirkt werden. Sind die einzelnen Sonden parallel zueinander ausgerichtet, dann müssen die Faktoren E ₁ bis E _n stets so gewählt werden, daß E ₁ + E ₂ + . . . . + E _n = 0 ist. Dann heben sich die Einflüsse des im Bereich des Kompaßkessels als homogen zu betrachtenden Erdfeldes auf.

Bei Neigung des Kompaßkessels und der mit ihm fest verbundenen Sonden entstehen Übertragungsfehler, die durch die Inhomogenität des Feldes des Rosenmagnetsystems hervorgerufen werden. Diese Fehler werden mit wachsendem Abstand der Sonden vom Rosenmagnesystem schnell kleiner. Durch geeignete Abstimmung der Abstände der Sonden vom Rosenmagnesystem und - abhängig davon - der Faktoren E ₁ bis E _n kann erreicht werden, daß sie sich weitgehend kompensieren.

Auch das Feld der Kompensiermagnete wirkt auf die Sonden. Da diese sich wie auch die Kompensiermagnete in fester Verbindung zueinander bewegen, kann dieser Einfluß durch Addieren (oder Subtrahieren) eines festen von der Anordnung und der Stärke der Kompensiermagnete bestimmten Korrekturwertes zum (oder vom) Ausgangssignal F kompensiert werden.

Claims

1. Anordnung von zwei oder mehr (allgemein n) Magnetfeldsonden, die an verschiedenen Stellen fest an einem schiffsfest montierten Magnetkompaß angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Ausgangssignale F ₁ bis F _n mit bestimmten geeigneten von der Anordnung der n Sonden abhängigen konstanten positiven oder negativen Faktoren E ₁ bis E _n multipliziert und diese Produkte anschließend addiert werden. Die so gewonnene Summe F = F ₁ E ₁ + F ₂ E ₂ + . . . F _n E _n ist ein Maß für die den Kompaßkurs und zwar auch dann, wenn das Schiff und damit der fest mit dem Schiff verbundene Magnetkompaß um eine beliebige horizontale Achse gegenüber der normalen aufrechten Lage geneigt ist, (d. h.: auch bei gleichzeitigem Auftreten von Krängung und Trim).

2. Sondenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sonden verwendet werden.

3. Sondenanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sonden in verschiedenen Abständen, zentrisch über oder unter dem Rosenmagnetsystem angebracht sind.

4. Sondenanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde über dem Rosenmagnetsystem angebracht ist und die andere darunter.

5. Sondenanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Sonden über dem Rosenmagnetsystem angeordnet sind.

6. Sondenanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Sonden unter dem Rosenmagnetsystem angeordnet sind.

7. Sondenanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonde zentrisch über oder unter dem Rosenmagnetsystem angebracht ist und die andere seitlich davon, ungefähr auf gleicher Höhe.

8. Sondenanordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der verschiedenen Sonden vom Rosenmagnetsystem so aufeinander abgestimmt sind, daß die bei Neigung des Kompaßkessels infolge der Inhomogenität des Feldes der Rosenmagnete entstehenden Übertragungsfelder sich gegenseitig weitgehend aufheben.