RU2000542C1 - Гирокомпас - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к морскому приборостроению и может использоватьс  в системах навигации подвижных объектов дл  определени  курса. Цель изобретени  - повышение точности гирокомпаса при упрощении его функциональной схемы, Динамически настраиваемый гироскоп 1 с датчиками момента 2 и 3 и датчиками угла 4 и 5 и акселерометр 13 расположены на платформе 6, котора  по двум ос м стабилизирована с помощью блоков 7 и 8 формировани  сигнала стабилизации и двигателей ста- билизации 9 и 10 по сигналам соответствующих датчиков углов гироскопа, а по третьей оси - с помощью дополнительной рамы подвеса 11 со смещенным центром т жести и демпфера 13. Блок 14 формировани  управл ющих и корректирующих сигналов по информации с акселерометра , датчик курса 16, а также измерителей широты места и курса объекта осуществл ет управление и коррекцию гирокомпаса подачей сигналов на датчики момента 4 и 5 гиро- скопа. В случае действи  качки или посто нных наклонов объекта вокруг оси вращени  ротора гироскопа рама со смещенным центром т жести и демпфер осуще- ствл ют ма тниковую стабилизацию платформы вокруг названной оси, что в конечном итоге уменьшает погрешности гирокомпаса , вызванные качкой или посто нными наклонами объекта. 1 ил, Ю С го о о о ел Jb, ю о

Description

Изобретение относитс  к морскому приборостроению и может использоватьс  в системах навигации подвижных объектов дл  определени  курса.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению  вл етс  гирокомпас Robertson SKR-80, построенный на индикаторном гиростабилизаторе, использующем динамически настраиваемый гироскоп. Чувствительный элемент данного прибора расположен на платформе с двухосным кардановым подвесом,стабилизируемым двигател ми стабилизации, расположенными в цапфах карадановых рам, по сигналам датчиков углов динамически настраиваемого гироскопа (ДНГ). Управление положением ротора гироскопа осуществл етс  датчиками моментов ДНГ по сигналам двух акселерометров, расположенных взаимно перпендикул рно на платформе , и внешней информации о скорости, широте и текущем курсе объекта, Первый акселерометр расположен так, что его ось чувствительности параллельно главной оси гироскопа. Второй акселерометр  вл етс  датчиком угла наклона платформы вокруг оси вращени  ротора ДНГ.

Недостатком известного гирокомпаса  вл етс  по вление значительных погрешностей , вызванных двухосной схемой кар- данового подвеса платформы при посто нных наклонах основани  и качке объекта. Такими погрешност ми  вл ютс : методическа  погрешность, вызванна  наклоном основани  вокруг оси вращени  ротора гироскопа , где у - угол посто нного наклона основани . р- широта места; - карданова  погрешность; систематическа  погрешность, вызванна  качкой объекта;

1 .

а -

где v - углова  скорость вращени  земли, УК- угол качки; - погрешности, вызванные дрейфами ДНГ, которые завис т от ускорени .

Дл  алгоритмической компенсации данных погрешностей контуром компенсации служит информаци  второго акселерометра . Попытка компенсировать систематические погрешности, вызванные качкой объекта, привод т к усложнению контура компенсации. Однако испытани  гирокомпаса SKR-80 на стенде Скорсби показали, что прибор имеет значительные систематически погрешности (1-1,20)° на интеркардинальных и главных румбах.

Дл  устранени  указанных недостатков прототипа в гирокомпас, содержащий динамически настраиваемый гироскоп с друм  датчиками моментов и двум  датчиками угла , расположенный на платформе в карда- новом подвесе, стабилизируемом

относительно двух осей подвеса с помощью двух блоков формировани  сигналов стабилизации и двух двигателей стабилизации по сигналам соответствующих датчиков углов гироскопа, а также акселерометр, ось чувствительности которого параллельна гласной оси гироскопа, датчик курса и блок формировани  управл ющих и корректирующих сигналов, первый вход которого соединен с выходом второго акселерометра, второй

вход - с выходом датчика курса, а третий и четвертый входы - с источниками информации о широте места и скорости объекта, выходы блока формировани  управл ющих и корректирующих сигналов соединены с датчиками момента гироскопа, введена дополнительна  рама подвеса со смещенным вниз центром т жести дл  обеспечени  ма тниковой стабилизации платформы относительно третьей оси подвеса.

совпадающей с осью вращени  ротора гироскопа . Дл  успокоени  угловых колебаний вокруг этой оси введен демпфер.

Введение ма тниковой стабилизации платформы вокруг оси вращени  ротора гироскопа позвол ет уменьшить угол уп, наклона платформы относительно данной оси. Как следует из перечисленных выше выражений погрешностей гирокомпаса, вызванных посто нными и переменными

наклонами по углу у , введение дополнительной рамы подвеса уменьшает эти погрешности . Следовательно, отсутствует необходимость в их алгоритмической компенсации и, как следствие, не необходимости в наличии датчика наклонов, которым

 вл етс  второй акселерометр у прототипа.

Сущность изобретени  по сн етс 

принципиальной схемой гирокомпаса на

чертеже.

Гирокомпас содержит динамически настраиваемый гироскоп 1 с датчиками момента 2 и 3 и датчиками углов 4 и 5. измер ющими отклонение ротора гироскопа относительно его корпуса. Гироскоп расположен на платформе 6 в трехосном кардансвом подвесе, стабилизированном по двух ос м блоками 7 и 8 формировани  сигналов стабилизации и двигател ми стабилизации 9 и 10, расположенными в двух

цапфах кардзнова подвеса, по сигналам соответствующих датчиков угла гироскопа, а по третьей оси стабилизированным дополнительной рамой подвеса 11 со смещенным вниз центром т жести отниг.итольно оси

пр тани  рамы. Демпфер 12. расположенный в цапфах подвеса рамы, демпфирует колебани  длиной рами На платформе размещен акселерометр 13.  вл ющийс  датчиком нафтена платформы относительно плоскости горизонта. Акселерометр св зан с блоком 14 формировани  управл ющих и корректирующих сигналов, в который поступает , кроме тою. информаци  о скорости объекта, ею широте места и текущем курсе. Блок 14 формирует управл ющие и корректирующие сигналы, который поступают па датчики момента гироскопа. На корпусе прибора 15 расположен датчик курса 1G, подвижна  часть которого св зана с верти- калькой осью вращени  кардзноиа подвеса. внешн   рама которого  вл етс  указателем меридиана.

Гирокомпас работает следующим образом . При отклонении оси гирокомпаса от меридиана на какой-то угол а у гироскопа 1, установленного на платформе 6. главна  ось начинает отклон тьс  от горизонтальной плоскости со скоростью Vcos (р sin а . При наклоне оси кинематического момента гироскопа относительно платформы возникает сигнал датчика угла 4, который поступает на блок 7 формировани  и стабилизации, а затем на двигатель стабилизации 9. Последний разворачивает плат- форму до тех пор, пока не исчезнет угловое рассогласование между осью гироскопа и платформой. В результате платформа отлеживает наклон гироскопа относительно оси вращени , а сигнал акселерометра 13, про- порциональный углу наклона платформы над плоскостью горизонта, поступает в блок 14 формировани  управл ющих и корректирующих сигналов, где формируютс  сигналы управлени  в датчики момента гироскопа 2 и 3. Последние создают прецессионное движение гироскопа по азимуту, направленное к меридиану, а по высоте - к плоскости горизонта. Широтна  и скоростна  коррекци  формируетс  в блоке 14 по информации о скорости объекта V, его широте ри курсе К. Так. азимутальна  коррекци  создает прецессию со скоростью Vsin

p- sinKtg /э , где R - радиус Земли. Горизонтальна  коррекци  создает прецессию со скоростью Ј cosK. Возникающее к

угловое рассогласование между осью гироскопа и кардановым подвесом платформы устран етс  двигател ми стабилизации 9 и 10 по сигналам датчиков угла гироскопа 4 и 5 и блоков 7 и 8 Дл  стабилизации платформы относитепьио вращени  ротора ги5 10 15

0 5 0 5 0 5

0

5

рогкопл попользуетс  дополнитпьнач р.чм.1 подьос.ч 1 1 со смещенным пниз относительно оси вращени  центром т жести Дл  ус- колебаний дополнительной рамы используетс  демпфер 12. Таким образом. кортикальна  рама кэрдано а подвеса от- с, е н.иизет движение оси гироскопа н ззиму- и  вл етс  указателем меридиана, а д згчик 16  вл етс  датчиком курса.В случае действи  качки динамику введенной рамы со смещенным центром т жести и демпфером можно рассматривать как реакцию ю- лсЬзтельного звена на переменное воздействие, которым  вл етс  угол качки. Очевидно, что в результате воздействи  ма- п никовый стабилизации угол наклона платформы тем меньше, чем выше частота качки.

При посто нном наклоне обьекта вокруг оси кинематического момента гироскопа введенна  рама парирует данный наклон с погрешностью из-за зоны засто , вызванной трением в ос х подвесе рамы. Однако дг.нна  погрешность значительно меньше, чем погрешность Aft }Щ.р .

Кроме тою, благодар  введению дополнительной рамы со смещенным центром т жести упрощаетс  функциональна  схема гирокомпаса, так как отсутствует необходимость второго акселерометра и алгоритмической компенсации наклонов объекта вокруг оси-вращени  гироскопа,

Таким образом, достигаетс  повышение точности гирокомпаса при качке и посто нных наклонах основани  и упрощение его функциональной схемы.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Гирокомпас, содержащий платформу в кардановом подвесе, динамически настраиваемый гироскоп с двум  датчиками угла и двум  датчиками момента и акселерометр, ртсположенные на платформе, два двигател  стабилизации, установленные по ос м карданова подвеса, датчик курса, два блока формировани  сигнала стабилизации и блок формировани  управл ющих и корректирующих сигналов, при этом ось чувствительности акселерометра параллельна главной оси гироскопа, выходы датчиков угла гироскопа соединены через соответствующие блоки формировани  стабилизации с соответствующими двигател ми стабилизации, выход акселерометра соединен с первым входом блока формировани  управл ющих и корректирующих сигналов, с вторым входом которого соединен выход датчика курса, трет ий и четвертый входы блока формировани  управл ющих и корректирующих сигналов соединены с источниками сигналов о широте места и скорости объекта а выходы блока формировани  упраол юши и кор720005428

   ректирующих сигналов соединены с датчи-ее оси, при этом ось дополнительной рамы

   ками момента гироскопа, отличающийсовпадает с осью вращени  ротора гироскос   тем, что в него введены дополнительна па, а центр т жести дополнительной рамы

   рама подвеса и демпфер, установленный посмещен вниз относительно центра подвеса.