DE4243533A1

DE4243533A1 - Verfahren und Vorrichtung zur weltweiten Kompensation der Magnetfelder eines Objektes mit Hilfe eines optimierten Spulensystems und einer Rechner-gesteuerten Stromversorgung

Info

Publication number: DE4243533A1
Application number: DE19924243533
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ing Grad Kock; Klaus Linnenbrink; Guenter Stuhr; Guenter Goos
Original assignee: GOOS GUENTER 24787 FOCKBEK; KOCK RUDOLF ING (GRAD) 24768 RENDSBURG; LINNENBRINK KLAUS 24768 RENDSBURG; STUHR GUENTER 24768 RENDSBURG
Current assignee: GOOS GUENTER 24787 FOCKBEK; KOCK RUDOLF ING (GRAD) 24768 RENDSBURG; LINNENBRINK KLAUS 24768 RENDSBURG; STUHR GUENTER 24768 RENDSBURG
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-06-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur magnetischen Kompensation von Objekten und Geräten. Solche Vorrichtunen, sogenannte magnetische Eigenschutzanlagen (MES-Anlagen), sind bekannt durch DE 29 53 609, DE-PS 31 32 933, DE-OS 31 22 686, DE-PS 36 20 402 und DE 35 31 602. Die ersten drei der genannten Vorrichtungen sind auf ein Sondensignal als alleinigen Signalgeber angewiesen, und ihr dreiachsiges Kompensationsspulensystem wird aufgeteilt in Windungsanteile zur Kompensation des Permanentanteils, des vertikalen Induziertanteils, des horizontalen Induziertanteils und der Wirbelstromanteile. Die Kompensation von Magnetfeldern aus den Betriebszuständen in derartigen MES-Anlagen gibt es nur bei Stromerzeugern bzw. Verbrauchern.

Bei DE-PS 36 20 402 und DE 35 31 602 ist die Sondensteuerung durch einen Steuerrechner ersetzt, der seine Information gezielt einer Datenhaltung entnimmt. Dabei geht es insbesondere um die Meßdaten des geomagnetischen Erdfeldes. Die Spulenanordnung entsprechen denen der ersten drei genannten Vorrichtungen.

Um magnetisierbare Objekte, ob Fahrzeuge, Geräte oder Einbauteile bis auf ein zulässiges Restfeld durch stromführende Wicklungen zu kompensieren, ist eine genaue Kenntnis über das magnetische Verhalten des Objektes auf verschiedenen Kursen an verschiedenen Orten mit unterschiedlichen gemomagnetischen Verhältnissen bei Bewegung und in Betrieb erforderlich. Dazu wird eine Meßanlage mit Tripelsonden bestückt, die ein dreiachsiges Spulensystem zur Erzeugung eines feldarmen Raumes von ausreichender Größe und zur Erzeugung von Simulationsfeldern besitzt. Die Koordinaten des Objektes werden als objektfest angenommen.

Auf der Meßanlage werden der Permanentanteil und die Induziertanteile horizontal und vertikal ermittelt, ebenfalls die Teilfelder bei unterschiedlichen Betriebszuständen. Um die Feldänderung bei der Bewegung des Objektes ermitteln zu können, wird mit dem 3-achsigen Spulensystem das Umgebungsfeld so geändert, als würde sich das Objekt im Erdfeld bewegen. Bedingt durch die linearen Abhängigkeiten können mit extrem unterschiedlichen geomagnetischen Verhältnissen auch die Bandbreite der Induziertfeldkompensation ermittelt werden. Unter Berücksichtigung aller Möglichkeiten wird die Leistung der Kompensationsspulen des dreiachsigen Spulensystems des Objektes über die Ersatzdipole für die Feldquellen in Amperewindungen bestimmt.

Die von den Bewegungen des Objektes im Erdfeld am Ort der Meßanlage abhängigen Kompensationsströme und ihre Verläufe dienen als Berechnungsgrundlage für Wirbelfeldkompensationsströme an anderen geographischen Orten.

Bei Fahrzeugen benutzt man zur Bestimmung des Kompensationsspulensystem die Meßwerte einer Anzahl von größeren Einbauteilen als Felderzeuger soweit sie nicht mit einer Objektkompensation ausgestattet sind und einen Feldzuschlag für die Kleinteile und die Fahrzeughülle. Das so bestimmte dreiachsige Spulensystem dient dazu, unter der Führung eines Rechners den Permanentanteil auf möglichst niedrigem Niveau stabil zu halten und zu kompensieren, die Induziertfelder kurs- und standortabhängig zu kompensieren und das Streufeld abhängig vom Betriebszustand zu kompensieren.

Die zu verarbeitenden Daten sind entweder als Ergebnisse der Vermessung im Steuerrechner abgelegt oder werden von Meßeinrichtungen abgefragt.

Aus den Standortdaten wird das herrschende geomagnetische Erdfeld ermittelt.

Aus dem Erdfeld am Standort und dem Erdfeld am Ort der Meßanlage wird der Kompensationsstrom zur Unterbindung des vertikalen Induzierfeldes unter Berücksichtigung des eingestellten Kompensationsstroms am Meßort und den Bewegungen des Objektes berechnet.

Das Erdfeld am Standort und am Ort der Meßanlage bei der Ersteinstellung sowie Kurs und Bewegung unter Einbeziehung der Kompensation am Ort der Meßanlage ergeben die Ströme für die Kompensation des horizontalen Induziertfeldes. Das Erdfeld am Standort und die Bewegung des Objektes unter Berücksichtigung von Kurs und den Wirbelfeldmessungen am Ort der Meßanlage ergeben den Strom zur Kompensation des Wirbelstromfeldes.

Aus der Datenhaltung wird nach den Kriterien des Betriebszustandes der Strom zur Kompensation des Streufeldes entnommen und unter Berücksichtigung von Kurs und Bewegung in die Berechnung einfließen. Aus der Addition der Kompensationsströme in den einzelnen Komponenten ergeben sich Summenströme für die jeweiligen Spulen des dreiachsigen Kompensationsspulensystems.

Die leistungsgerechte Kompensationsstromversorgung erfolgt durch rechnergesteuerte Regelverstärker.

Fig. 1 - Objekte mit einem dreiachsigen Kompensationsspulensystem;

Fig. 2 - Gerät mit einem dreiachsigen Kompensationsspulensystem;

Fig. 3 - Blockdiagramm Steuerung des dreiachsigen Kompensationsspulensystems wie z. B. von Fig. 1 und Fig. 2.

Bezugszeichenliste

1 Objekt
2 V-Spule
3 A-Spule
4 L-Spule
5 Steuerrechner
6 Stromversorgungen
7 Meldeeinrichtung für Kurs
8 Meldeeinrichtung für Standort
9 Meldeeinrichtung für Schlingern und Stampfen
10 Meldeeinrichtung für Betriebsdaten
11 Kompensation Permanentfeld
12 Kompensation Induziertfeld
13 Kompensation Wirbelstromfeld
14 Kompensation Streufeld
15 Summenstrom V
16 Summenstrom A
17 Summenstrom L

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation der magnetischen Permanentfelder, Induziertfelder, Wirbelstromfelder und Streufelder durch ein dreiachsiges Spulensystem, das entweder das Objekt umschließt oder anliegend an die Wandung des Objektes angebracht ist und dessen Stromeinspeisung durch eine rechnergesteuerte Stromversorgung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Standortdaten der Navigation mit Hilfe eines Rechenverfahrens das erdmagnetische Feld für den jeweiligen Standort berechnet wird und die Kompensationsströme bezogen auf die Ersteinstellung in der Meßanlage nach dem berechneten erdmagnetischen Feld und den Bewegungen des Objektes in diesem erdmagnetischen Feld unter Berücksichtigung von betriebseigentümlichen Objektfeldern für das dreiachsige Spulensystem ermittelt werden, um alle nur möglichen Felder in den drei Komponenten zur strikten Objektkompensation aufzuheben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Verhalten in verschiedenen Betriebszuständen ebenso das magnetische Verhalten in sich verändernden magnetischen Verhältnissen des Umfeldes auf einer magnetischen Meßbahn ermittelt und in geeigneter Form im Steuerrechner abgespeichert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulendaten wie geometrische Anordnung und benötigte Amperewindungen für die Objektkompensation unter Berücksichtigung eines weltweit wechselnden Standortes mit Hilfe von Ersatzdipolen für die Kompensation der magnetischen Phänomene wie Permanentfelder, Induziertfelder horizontal und vertikal, Wirbelfelder, die durch die Bewegung im Erdfeld entstehen, sowie Streufelder, die durch Betriebszustände entstehen, ermittelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerrechner Summenströme aus den Komponenten der einzelnen magnetischen Phänomene für die Kompensationskomponenten des dreiachsigen Spulensystems ermittelt und die Stromversorgung für das Spulensystem entsprechend ansteuert.