RU2313105C1

RU2313105C1 - Navigation system, electronic-mechanical chart and autopilot

Info

Publication number: RU2313105C1
Application number: RU2006108176/28A
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Ямчук (RU); Андрей Юрьевич Ямчук
Original assignee: Андрей Юрьевич Ямчук
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-12-20

Abstract

FIELD: navigation and cartography.

SUBSTANCE: the navigation system uses transmitting radio stations in angles of an equilateral triangle and an electronic-mechanical chart, in which three axles with threaded rods (rotating on these axles) are located under a glass plate with a chart in locations of the radio stations. These rods are coupled in the axis of the location marker on the chart, and two rods are rotated by electric motors from the device for comparison of the differences of the arrival of radio signal pulses from the radio stations and of the difference of propagation of pulses through the rods of acoustic signals. The electronic-mechanical chart is supplemented by an autopilot consisting of a target fix marker with equal-length links with lightly braked ends attached to which are tubes inserted in one another and stretched by springs through which the acoustic signal is propagated in the changed-length line. These tubes are coupled on the location marker on the electronic-mechanical chart, and the device for comparison of the acoustic length of the lightly braked tubes produces a signal for drive of the actuators at a difference of the tube acoustic lengths.

EFFECT: enhanced accuracy.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам навигации и картографии, возможно применение для целеуказания и привода станков и устройств автоматики.The invention relates to navigation devices and cartography, it is possible to use for target designation and drive machines and automation devices.

В настоящее время для навигации используются три типа принципов: инерционные (гироскопы и счетчики движения в среде), спутниковые и наземные с помощью стационарных средств. Последние разделяются на следующие группы: угломерные, дальномерные, угломерно-дальномерные и разностно-дальномерные (гиперболические).Currently, three types of principles are used for navigation: inertial (gyroscopes and motion counters in the environment), satellite and ground using stationary means. The latter are divided into the following groups: goniometric, rangefinder, goniometric-rangefinder and difference-rangefinder (hyperbolic).

Последняя система положена в основу предлагаемого изобретения, суть которого заключается в следующем:The latter system is the basis of the invention, the essence of which is as follows:

Вся поверхность земли (сфероид) покрывается сетью радиопередатчиков в виде равносторонних треугольников. Добавляется еще одна такая сеть таким образом, чтобы вершины (где находятся рации) треугольников оказались в центре предыдущей сети. При этом получится, что в каждой навигационной группе из трех раций, в виде треугольника, в центре этого треугольника будет рация другой сети. Обе сети идентичны и работают одинаковым образом. Центральная радиостанция посылает синхросигнал для навигационного треугольника другой сети, который при таком положении будет принят станциями одновременно и каждая из них на своей частоте ретранслирует его в виде какого-нибудь сигнала. В любой точке внутри этого треугольника, а также около него приход этих сигналов сформирует два импульса различной последовательности вследствие разности расстояний, проходимых сигналом в пространстве, причем последовательность приема сигналов и величина задержки между ними есть однозначная функция положения места приема с высокой степенью точности. Точность определятся длиной волны и разностью прихода трех импульсов, что гарантирует абсолютную (а не относительную) точность на расстоянии до 3-5 навигационных треугольников от центра применяемой тройки раций. Для покрытия всей территории бывшего СССР потребуется до 1000 таких радиоточек с длиной треугольника около 250-350 км, каждый из которых может работать несинхронно с соседними навигационными треугольниками. Возможно использовать любые три радиостанции при любом их расположении, поместив на равном расстоянии от них синхронизирующую радиостанцию (геометрический центр навигационного треугольника), или устройство синхропуска с задержками для всех трех радиостанций. Например, ведущая для двух ведомых радиостанций выдает синхросигнал, по приеме которого ведомые (и ведущая тоже) с определенными задержками выдают координатные для объекта сигналы, приходящие в геометрический центр одновременно.The entire surface of the earth (spheroid) is covered by a network of radio transmitters in the form of equilateral triangles. One more such network is added so that the vertices (where the radios) of the triangles are in the center of the previous network. It turns out that in each navigation group of three radios, in the form of a triangle, in the center of this triangle there will be a walkie-talkie of another network. Both networks are identical and work in the same way. The central radio station sends a clock signal to the navigation triangle of another network, which, in this position, will be received by the stations simultaneously and each of them will relay it at its own frequency in the form of a signal. At any point inside this triangle, as well as near it, the arrival of these signals will form two pulses of a different sequence due to the difference in the distances traveled by the signal in space, and the sequence of signal reception and the delay between them is an unambiguous function of the position of the receiving location with a high degree of accuracy. Accuracy is determined by the wavelength and the difference of the arrival of three pulses, which guarantees absolute (and not relative) accuracy at a distance of 3-5 navigation triangles from the center of the used three-way radios. To cover the entire territory of the former USSR, up to 1000 such radio points with a triangle length of about 250-350 km will be required, each of which can work asynchronously with neighboring navigation triangles. It is possible to use any three radio stations at any location by placing a synchronizing radio station (the geometric center of the navigation triangle) at an equal distance from them, or a sync device with delays for all three radio stations. For example, the master for two slave radio stations generates a clock signal, upon reception of which the slaves (and the master too) with certain delays produce coordinate signals for the object that arrive at the geometric center at the same time.

В обычном варианте на самолете присутствует сложная радиотехническая лаборатория (которая из-за своей сложности даже не рассматривается в курсах по самолетовождению) и набор спецкарт. Точность определения координат невысока, но вполне достаточна для авиа- и судоходства, неоперативна и сложна, требует высокого уровня подготовки персонала. Предлагаемое же оборудование доступно для использования любому человеку.In the usual version, the aircraft has a complex radio engineering laboratory (which, because of its complexity, is not even considered in courses on aircraft navigation) and a set of special maps. The accuracy of determining the coordinates is low, but quite sufficient for air and shipping, non-operational and complex, requires a high level of staff training. The proposed equipment is available for use by anyone.

Суть установки (фиг.1) заключается в том, что создается система отражения на карте задержек импульсов на основе жидкостно-акустической (воздушно-) системы переменной длины. Для этого под стеклом с картой в вершинах (местах расположения на карте раций сети) равностороннего треугольника жестко располагают три оси 1, на которых в разных уровнях крепят поршни 2 в цилиндрах 3 (координатные акустоцилиндры), причем цилиндры 3 соединены своими концами на одну ось 4, а поршни 2 - на три жестко фиксированные оси 1, каждый на свою в отдельности. На противоположных концах внутри цилиндров (фиг.2) на цилиндре и на поршне расположены пьезодатчики 5 для возбуждения и приема акустических сигналов, при ходе поршня изменяется акустическая длина канала и соответственно время задержки. Цилиндры снабжены микрометрическими винтами 6 для точной регулировки и подстройки. Длина канала изменяется, например электродвигателем 7 постоянного тока, на который подается сигнал рассогласования при сравнении разности импульсов прихода радиосигналов с разностью длин импульсов распространения акустического сигнала в акустоцилиндрах. На центральной оси 4, которая расположена под картой, находится точка подсветки 11 карты 12, указывающая место положения, и более слабая лампа общей подсветки. Лампа может быть одна, а отражатель сделан таким образом, что одной лампой обеспечивается и общая подсветка карты и точечное указание местоположения узким сильным (возможно через светофильтр) лучом света. Например, источник света с отражателем на всю карту находятся внизу, а сверху всю систему закрывает другой отражатель с точечным отверстием, которое расположено у самого стекла, что обеспечивает параллельный луч подсвета местоположения и отсутствие рассеяния вследствие углов отражения. Лампа выбирается по возможности с более сосредоточенной спиралью, например, вертикально расположенной. В качестве точечного источника света может быть применен полупроводниковый лазер. Карты выпускаются в специальных проекциях (с коррекцией сферических искажений - сужение пространства к краям карты пропорционально прохождению сигнала) и спецточками для точного крепления на стекло автонавигатора. Возможно применение кальки для сохранения пути следования объекта с метками времени и пр. Для управления изменения длины канала звука можно использовать резьбу на железном стержне 8, размещенном в резиновую гайку 9 значительной длины. Стержень с резьбой приводится во вращение электромотором через зубчатую передачу 10. Длина хода акустического канала должна быть достаточной для перемещения точки подсвета внутри треугольника и за его пределы на некоторое расстояние, в крайнем случае, можно перейти к воздушной акустической связи. На одном стержне 8 с резьбой можно расположить несколько акустических каналов с разными жидкостями для разных систем и масштабов (или несколько каналов, соединенных последовательно, для сокращения геометрических размеров). Электродвигатели 7 крепятся только на двух стержнях, третий имеет свободное движение, которое ограничено первыми двумя в точке подсвета. Для сравнения длины импульсов применяют вспомогательные акустоцилиндры в виде оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). При приходе импульсов они запускают в двух рядом находящихся каналах ОЗУ (спаренных с идентичными - всего 2·2=4 акустоцилиндра) импульс в жидкости, каналы управляются электромоторами таким же образом и являются элементом оперативной памяти величины задержки сигналов для управления троицей акустоканалов под картой. Первый канал используется для подгонки электромотором под радиосигнал, а второй, идентичный ему, используется для сравнения акустической длины в координатном акустоцилиндре. Синхронно подается сигнал на два этих канала и на три под картой. Сравнивается фаза сигналов на выходе и подается управляющий сигнал на электромоторы, изменением длины акустического канала координатного акустоцилиндра меняют точку подсвета местоположения на карте. При этом каналы линии задержки следят за разницей прихода сигналов с радиостанций навигационного треугольника и на спаренных с ними каналами отражают акустическую длину. Для полета за пределами навигационного треугольника можно применить ОЗУ повышенной точности с жидкостью с высокой скоростью звука, так как при удалении от навигационного треугольника величины задержек импульсов стремятся к нулю. Для исключения логики можно добавить к ним третий механический канал (тоже из двух идентичных каналов), при этом три канала радиоприемника (с тремя парными каналами памяти) совмещают с тремя каналами аудио и аудиоканалы делают переключаемыми для удобства отображения координат за пределами навигационного треугольника, при этом карта поворачивается на 120 градусов. Все устройство можно снабдить необходимым количеством репитеров с подобным приводом и автоматической ретрансляцией величины задержек импульсов на пост ВНОС или систему целеуказания и координат других объектов. Возможно применить устройство регулируемого навигационного треугольника, то есть располагаемые на "Виллисе" подвижные радиостанции образуют произвольный треугольник, а по степени задержек регулируется место жесткого крепления углов навигационного треугольника на каждом подвижном объекте. Жесткое крепление углов навигационного треугольника может быть на подвижной пластине 13, пластина может вращаться вокруг оси на рабочей платформе 14 (как переключатель огня у автомата Калашникова) со стопором для разных систем сетей навигации (разного масштаба или районов страны). Можно сделать так, что переключаются две оси с электроприводом (поближе к нерегулируемой оси) для полета за пределами навигационного треугольника, в этом случае экономно расходуется окружающее пространство и удается исключить выступающие части прибора. Если на одном акустоцилиндре применить две синхронизированные резьбы: одну наружную для центральной оси точки подсвета, а вторую внутри акустического цилиндра на тонком вращающемся стержне внутри подвижного поршня с пьезодатчиком, с совмещением положения поршня и точки подсвета, то выступающие части можно исключить вовсе. Возле оси вращения возле каждого угла навигационного треугольника есть мертвая зона, которую можно значительно уменьшить рациональным расположением элементов и внести переключатель навигационного треугольника с рабочего на соседний и организовать упор для блокирования попадания центральной оси в эту зону с одновременным гашением подсветки. При пролете, то есть движении центральной оси через эту зону, центральная ось обогнет зону по окружности и, выйдя из нее, включит подсветку. Возможно автоматическое переключение на соседний навигационный треугольник при попадании в мертвую зону с одновременным сигналом и, возможно, автоматическим сдвигом карты на стекле (или вместе с ним). Величину мертвой зоны можно уменьшить боковым параллельным расположением акустоцилиндров. Величина мертвой зоны в принципе определяется усилием электромотора и сохраняемой точностью при продолжительной работе. То есть, дойдя до мертвой зоны, усилия электромотора может не хватить, чтобы провернуть рычаг, а небольшой тряски достаточно, чтобы вывести прибор из строя. Для устранения такой возможности акустоцилиндр снабжают надлежащим противовесом. Так как в мертвой зоне рычаг небольшой, то можно ввести, например подпружиненный преобразователь движения (пружина сжимается и поступательное движение через механизм передачи преобразует во вращательное) по типу торсионной подвески в танке и исключить мертвую зону полностью. По периметру карты для ограничения движения координатного механизма вводят подпружиненный натянутый тросик с реле сигнализации и блокировки электропривода. Скорость работы координатного планшета позволяет разместить их несколько на одном объекте с разновременным подключением к радиоприемному блоку с ручным или автоматическим переключением. Для компенсации протечек вводят бак с расходуемой рабочей жидкостью, а места возможных протечек дополнительно закрывают одноразовыми впитывающими влагу специальными прокладками, например в колпачках. В целом техобслуживание такой гидравлической системы не сложнее, чем у автомобиля.The essence of the installation (Fig. 1) is that a reflection system is created on the map of pulse delays based on a liquid-acoustic (air) system of variable length. To do this, under the glass with a map at the vertices (locations on the map of the network of walkie-talkies) of an equilateral triangle, three axes 1 are rigidly mounted on which pistons 2 are mounted at different levels in cylinders 3 (coordinate acoustic cylinders), and cylinders 3 are connected by their ends to one axis 4 and pistons 2 - on three rigidly fixed axes 1, each on its own separately. At the opposite ends inside the cylinders (Fig. 2), piezosensors 5 are located on the cylinder and on the piston for exciting and receiving acoustic signals, while the piston moves, the acoustic channel length and, accordingly, the delay time change. The cylinders are equipped with 6 micrometer screws for fine adjustment and fine tuning. The length of the channel is changed, for example, by a DC electric motor 7, to which a mismatch signal is applied when comparing the difference between the pulses of the arrival of the radio signals and the difference between the pulse lengths of the propagation of the acoustic signal in the acoustic cylinders. On the central axis 4, which is located under the card, there is a backlight 11 of the card 12, indicating the position, and a weaker general illumination lamp. The lamp can be one, and the reflector is made in such a way that the general illumination of the map and the point indication of the location by a narrow strong (possibly through a filter) light beam are provided with one lamp. For example, a light source with a reflector on the entire map is located below, and on top of the whole system is covered by another reflector with a pinhole located near the glass itself, which provides a parallel beam to illuminate the location and the absence of scattering due to reflection angles. The lamp is selected if possible with a more concentrated spiral, for example, vertically located. A semiconductor laser can be used as a point light source. Maps are issued in special projections (with correction of spherical distortions - narrowing the space to the edges of the map in proportion to the signal flow) and with special points for precise mounting on the glass of the car navigator. You can use tracing paper to save the path of the object with time stamps, etc. To control the change in the length of the sound channel, you can use the thread on the iron rod 8, placed in a rubber nut 9 of considerable length. The threaded rod is rotated by an electric motor through gear 10. The stroke length of the acoustic channel must be sufficient to move the backlight point inside the triangle and beyond it for a certain distance, in extreme cases, you can go to the air acoustic connection. On one threaded rod 8, it is possible to arrange several acoustic channels with different liquids for different systems and scales (or several channels connected in series to reduce geometric dimensions). Electric motors 7 are mounted only on two rods, the third has free movement, which is limited by the first two at the highlight. To compare the pulse lengths, auxiliary acoustical cylinders are used in the form of random access memory (RAM). When pulses arrive, they start a pulse in the liquid in two adjacent RAM channels (paired with identical - only 2 · 2 = 4 acoustic cylinders), the channels are controlled by electric motors in the same way and are an element of the random access memory of the signal delay value for controlling the trinity of acoustic channels under the card. The first channel is used to adjust the electric motor to the radio signal, and the second, identical to it, is used to compare the acoustic length in the coordinate acoustic cylinder. A signal is sent simultaneously to these two channels and to three under the card. The phase of the output signals is compared and a control signal is supplied to the electric motors, by changing the length of the acoustic channel of the coordinate acoustic cylinder, the highlight point of the location on the map is changed. The channels of the delay line monitor the difference in the arrival of signals from the radio stations of the navigation triangle and reflect the acoustic length on the channels paired with them. For flying outside the navigation triangle, you can use high-precision RAM with a liquid with a high speed of sound, since when you move away from the navigation triangle, the pulse delay values tend to zero. To exclude logic, you can add to them a third mechanical channel (also from two identical channels), while three channels of the radio receiver (with three paired memory channels) are combined with three channels of audio and audio channels are switched for easy display of coordinates outside the navigation triangle, while the card rotates 120 degrees. The whole device can be equipped with the necessary number of repeaters with a similar drive and automatic relay of the magnitude of the pulse delays to the airspace test station or target designation system and the coordinates of other objects. It is possible to use a device for an adjustable navigation triangle, that is, mobile radios located on the Willis form an arbitrary triangle, and the place of rigid fastening of the corners of the navigation triangle on each moving object is regulated by the degree of delay. Rigid fastening of the corners of the navigation triangle can be on the movable plate 13, the plate can rotate around the axis on the working platform 14 (like a fire switch on a Kalashnikov assault rifle) with a stopper for different systems of navigation networks (of different sizes or regions of the country). It can be done so that two electric axes are switched (closer to the uncontrolled axis) for flying outside the navigation triangle, in which case the surrounding space is economically consumed and the protruding parts of the device can be eliminated. If two synchronized threads are used on one acoustical cylinder: one external to the central axis of the illumination point, and the second inside the acoustic cylinder on a thin rotating rod inside the movable piston with a piezoelectric sensor, with the piston and the illumination point aligned, then the protruding parts can be eliminated altogether. Near the rotation axis near each corner of the navigation triangle there is a dead zone, which can be significantly reduced by a rational arrangement of elements and a switch of the navigation triangle from the worker to the neighboring one can be made and an emphasis can be made to block the central axis from entering this zone while extinguishing the backlight. When flying, that is, the movement of the central axis through this zone, the central axis will go around the zone around the circle and, leaving it, turn on the backlight. It is possible to automatically switch to a neighboring navigation triangle when it enters the dead zone with a simultaneous signal and, possibly, an automatic shift of the map on the glass (or with it). The magnitude of the dead zone can be reduced by the lateral parallel arrangement of the acoustic cylinders. The magnitude of the dead zone is, in principle, determined by the force of the electric motor and the stored accuracy during continuous operation. That is, reaching the dead zone, the efforts of the electric motor may not be enough to crank the lever, and a little shaking is enough to disable the device. To eliminate this possibility, the acoustocylinder is provided with an appropriate counterweight. Since the lever is small in the dead zone, you can enter, for example, a spring-loaded motion transducer (the spring is compressed and translates through the transmission mechanism into rotational) like a torsion bar in the tank and completely eliminate the dead zone. A spring-loaded tensioned cable with an alarm relay and an electric drive lock is introduced along the perimeter of the map to limit the movement of the coordinate mechanism. The speed of the coordinate tablet allows you to place several of them on the same object with simultaneous connection to a radio receiver with manual or automatic switching. To compensate for leaks, a tank with a consumable working fluid is introduced, and the places of possible leaks are additionally covered with disposable moisture-absorbing special gaskets, for example, in caps. In general, the maintenance of such a hydraulic system is not more complicated than that of a car.

В подобную систему навигации достаточно просто ввести параллелограммный репитер и автопилот (фиг.3). Для этого вводят два свободно двигающихся акустоцилиндра 15 автопилота, крепящихся одним своим концом к центральной оси 4, а другими концами, через тяги 16 равной длины - к свободно перемещаемой подсвечиваемой отметке 17 цели (места назначения). Отметка цели и концы тяг могут крепиться тормозами 18 между плоскостями - одной прозрачной 12, где карта, и другой рабочей платформой 14, где крепятся и перемещаются оси. Тормоза могут работать от пневматической педали, пневмоцилиндром фиксируя раздвижные подпружиненные тормозные колодки. То есть при нажатии на педаль сжимаются пружины и фиксируют тормозные колодки, а фотографическим тросиком (витой из гибкой проволоки шланг с проводом внутри) тормозные колодки могут быть разблокированы спуском пружин. Акустоцилиндры автопилота снабжены пружинами 19 таким образом, чтобы все время быть в растянутом состоянии, и имеют при этом одинаковую акустическую и механическую длину (регулируется микрометрическими винтами) при собранном всем устройстве, обеспечивая симметричность ромба привода автопилота.In such a navigation system, it is enough to simply introduce a parallelogram repeater and autopilot (Fig. 3). For this, two freely moving acoustocylinders 15 of autopilot are introduced, fastened at one end to the central axis 4, and at the other ends, through rods 16 of equal length, to the freely moveable illuminated mark 17 of the target (destination). The mark of the target and the ends of the rods can be attached with brakes 18 between the planes - one transparent 12, where the card, and another working platform 14, where the axles are attached and moved. The brakes can be operated by a pneumatic pedal, fixing the sliding spring-loaded brake pads with a pneumatic cylinder. That is, when you press the pedal, the springs are compressed and the brake pads are fixed, and the brake pads can be unlocked by releasing the springs with a photographic cable (twisted from a flexible wire hose with a wire inside). The autopilot cylinders are equipped with springs 19 so that they are always stretched, and at the same time have the same acoustic and mechanical length (regulated by micrometer screws) when the entire device is assembled, ensuring the autopilot's rhombus is symmetrical.

Принцип работы устройства следующий: каждая тяга и сопутствующий ей акустоцилиндр автопилота составляют равные фигуры по оси симметрии, совпадающей с линией (курсом), соединяющей отметки 17 цели и местоположения 4 в настоящее время. Причем отметка 17 цели выведена вперед по отношению к тормозам 18 тяг 16, которые могут свободно перемещаться в межплоскостном пространстве с небольшим люфтом на войлочной прокладке с обеих сторон (обеспечивающей перпендикуляр к плоскостям). Во время полета самолета производится установка отметки 17 цели и фиксируется тормозом 20, после чего тормозом 18 фиксируется положение концов тяг 16 (к которым крепятся акустоцилиндры 15 автопилота). В этот момент акустоцилиндры 15 автопилота определяют равные расстояния. Самолет может двигаться в любом направлении в сторону цели и в момент фиксации тормозов 18 тяг 16 включается автопилот. Целью автопилота является поддержание курса (а также высоты полета и, желательно, интервала скоростей). Интервал скоростей и высота поддерживаются автоматически и взаимосвязано с курсовым направлением. С начала века крылья самолетов имеют небольшой V-образный развал, который обеспечивает возвращающий опрокидывающий момент при крене самолета, так что при зафиксированной по центру ручки управления обеспечивается автоматическая коррекция крена. Если направление полета отлично от заданного, то в акустоцилиндрах 15 будет вырабатываться сигнал ошибки, который будет синхронно одновременно управлять приводом рулей высоты, направления и элеронами. При уменьшении геометрического расстояния пружина 19 акустоцилиндра будет сжиматься, но специальным механизмом место крепления оправки пружины 19 с одного конца при движении поршня расцепит оправку и место зацепления, и пружина 19 будет свободно перемещаться по акустоцилиндру 15 автопилота. Возврат зацепления пружины 19 возможен натяжением и отпусканием специального тросика при взводе автопилота. Тормоз 20 отметки цели своей конструкцией под тупым обратным углом фиксирует тяги для однозначной работы фазоразностного электронного регулирования.The principle of operation of the device is as follows: each thrust and its accompanying autopilot acoustical cylinder are equal figures along the axis of symmetry, coinciding with the line (course) connecting the mark 17 of the target and location 4 at the present time. Moreover, the target mark 17 is brought forward with respect to the brakes 18 of the rods 16, which can freely move in the interplanar space with a small play on the felt pad on both sides (providing a perpendicular to the planes). During the flight of the aircraft, the mark 17 of the target is set and fixed by the brake 20, after which the brake 18 fixes the position of the ends of the rods 16 (to which the acoustic cylinders 15 of the autopilot are attached). At this point, the autopilot acoustics cylinders 15 determine equal distances. The aircraft can move in any direction towards the target and at the moment of braking 18 brakes 16 rods 16 turns on the autopilot. The purpose of the autopilot is to maintain course (as well as flight altitude and, preferably, the speed range). The speed range and altitude are maintained automatically and interconnected with the directional direction. Since the beginning of the century, aircraft wings have had a small V-shape camber, which provides a returning overturning moment when the aircraft rolls, so that with the control stick fixed in the center, automatic roll correction is provided. If the flight direction is different from the specified one, an error signal will be generated in the acoustic cylinders 15, which will synchronously simultaneously control the elevator, direction and aileron drive. As the geometric distance decreases, the spring of the acousto-cylinder will compress, but with a special mechanism, the mounting point of the mandrel of the spring 19 from one end will disengage the mandrel and the engagement point when the piston moves, and the spring 19 will move freely along the acousto-cylinder 15 of the autopilot. The return engagement of the spring 19 is possible by pulling and releasing a special cable when cocking the autopilot. The brake 20 marks the target with its design at an obtuse reverse angle captures the thrust for the unambiguous operation of phase-difference electronic regulation.

Точность всей системы определяется погрешностью электронных приборов и погрешностью механической части - нелинейностью преобразования, люфтами в системе и т.д. При частоте передатчика 1 МГц погрешность составит примерно 1/4 волны, т.е. 75 м. При большей частоте погрешность будет пропорционально уменьшаться. Обычные радиолампы и пьезоэлементы при любых условиях обеспечивают частоту в десятки МГц. Возможно ввести определение запаздывания на промежуточной частоте в 0,5-2 МГц ввиду достаточной точности получаемой информации. В этом случае частотной модуляцией передается тональный сигнал (или транслируется передача), а амплитудной модуляцией передается сигнал для трех идентичных приемных каналов с гетеродинами на переключаемых кварцах. Для всей сети возможно иметь всего 4 переключаемых группы частот.The accuracy of the entire system is determined by the error of electronic devices and the error of the mechanical part - non-linear transformation, backlash in the system, etc. With a transmitter frequency of 1 MHz, the error will be approximately 1/4 of the wave, i.e. 75 m. At a higher frequency, the error will be proportionally reduced. Conventional radio tubes and piezoelectric elements under any conditions provide a frequency of tens of MHz. It is possible to introduce the definition of delay at an intermediate frequency of 0.5-2 MHz due to the sufficient accuracy of the information received. In this case, a tone signal is transmitted by frequency modulation (or transmission is broadcast), and a signal is transmitted by amplitude modulation for three identical receiving channels with local oscillators on switched quartz. For the entire network, it is possible to have a total of 4 switchable frequency groups.

Применение в акустоцилиндрах поршней с отверстиями для перелива жидкости и боковых амортизирующих демпферов позволит обеспечить однозначность положения поршня в цилиндре и, соответственно, акустическую длину канала, сравнимую расстоянием на карте. Погрешность регулировки электромотором определяется передаточным числом зубчатой передачи и степенью износа (люфта) передачи типа винт-гайка, которую легко можно сделать и поддерживать долгое время меньше 0,1 мм. Сам прибор отражения информации (без приемной, прочей электронной и механической части) представляет по размерам небольшую коробку (размером с чемодан типа "дипломат") со стеклом на верхней части для подсветки карты. Размер под карту составит примерно размер планшета 25-30 см на 35-40 см с масштабом 5-10 км на 1 см карты. Механический люфт весьма легко довести до 0,2 мм, что меньше игольной точки подсветки местоположения на карте. То есть точность прибора будет превышать практические потребности самолето- и судовождения.The use of pistons in the acoustic cylinders with openings for overflow of fluid and side shock absorbing dampers will ensure the uniqueness of the position of the piston in the cylinder and, accordingly, the acoustic length of the channel, comparable to the distance on the map. The error of adjustment by an electric motor is determined by the gear ratio of the gear transmission and the degree of wear (play) of the screw-nut type transmission, which can easily be made and maintained for a long time less than 0.1 mm. The information reflection device itself (without the receiving, other electronic and mechanical parts) is a small box (the size of a diplomat-type suitcase) with glass on the top to illuminate the map. The size for the map will be approximately the size of the tablet 25-30 cm by 35-40 cm with a scale of 5-10 km per 1 cm of the map. Mechanical backlash is very easy to bring to 0.2 mm, which is less than the needle point of the location highlight on the map. That is, the accuracy of the device will exceed the practical needs of aircraft and navigation.

Для устранения запотевания весь прибор изготавливается в виде нескольких блоков: планшет для карты и все остальное. Планшет делается герметизированным, с резиновой грушей внутри корпуса для компенсации изменений давлений внутри и снаружи корпуса.To eliminate fogging, the entire device is made in the form of several blocks: a tablet for a card and everything else. The tablet is sealed with a rubber bulb inside the case to compensate for pressure changes inside and outside the case.

В случае полетов за пределами навигационного треугольника (например, за линией фронта) длины регулирующих координатных стержней может не хватить на весь размер карты, как впрочем и самой карты. В этом случае оси координатных акустоцилиндров привода точки подсвета делают (оси) подвижными на рукоятках с возможностью подпружиненного их хода в небольших пределах. Рукоятки крепятся на одной неподвижной оси, совпадающей с геометрическим центром отображаемого навигационного треугольника. А сильная (до гарантированного устранения люфта при толчках) пружина на рукоятке прижимает подвижную на рукоятке ось к подвижной в пазах пластине. Под рабочей платформой-основанием находится вторая платформа, обеспечивающая перпендикулярное положение осей на рукоятках (относительно рабочей платформы) и крепление их и вспомогательных механизмов. Для перевода устройства в режим полета за пределами навигационного треугольника оси с регулируемыми координатными акустоцилиндрами переводятся рукоятками (с оттяжкой пружин) поближе к оси нерегулируемого электромотором координатного акустоцилиндра таким образом, чтобы образовать между собой в 3-5 раз кратно меньшую сторону отражаемого ранее навигационного треугольника на карте. Ось нерегулируемого координатного акустоцилиндра переводится в пазе (возможно криволинейном, для огибания прочих механизмов) вперед до подпружиненного совпадения с подвижной пластиной и образования отображения того же навигационного треугольника, только в уменьшенном масштабе. В отличие от рукояток регулируемых координатных акустоцилиндров рукоятка нерегулируемого координатного акустоцилиндра состоит из двух трубок, подвижных в отверстиях держателя, жестко закрепленного и вращающегося в геометрическом центре снизу рабочей платформы в разных плоскостях с рукоятками регулируемых координатных акустоцилиндров. Ось на рукоятке из двух трубок подпружиненно фиксируется механизмами типа тумблер. Оттянутая до щелчка тумблера рукоятка попадает в криволинейный паз и движением вперед к центру планшета подводится к меньшему термокомпенсирующему цилиндру до сопротивления тумблера. Небольшим усилием рукоятка поворачивается в сторону и тумблерный механизм фиксирует ось координатного акустоцилиндра на конце термокомпенсирующего цилиндра. Затем подводятся две другие оси координатора и перевод в режим полета за пределами навигационного треугольника закончен (3 манипуляции рукоятками - 3 секунды + смена карты). Оси регулируемых координатных акустоцилиндров также подпружиненно прижимаются к подвижным пластинам, регулируемым термокомпенсаторными акустоцилиндрами второго комплекта, но в меньшем, пропорционально изменению масштаба, размере. Координатные акустоцилиндры имеют внутри либо кратно увеличению масштаба увеличение комплектов пьезодатчиков, либо к одному комплекту пьезодатчиков триггерную схему прогонки звука несколько раз через один и тот же акустоканал. Что равносильно увеличению акустической длины канала и соответственно изменению масштаба карты. Карта применяется со вторым типом искажений - для полета за пределами навигационного треугольника. Комплекты карт могут быть запаяны в целлулоид и иметь отверстия для быстрой установки на штыри, в том числе и как слайды. Карта сверху может прижиматься сеткой. Выдвинутая вперед ось нерегулируемого координатного акустоцилиндра позволяет отражать координаты в угле 240 градусов по горизонту от центра используемого навигационного треугольника на 3-5 длин его сторон. Увеличение акустического канала в координатных акустоцилиндрах (без перевода координатных акустоцилиндров в полет за пределами навигационного треугольника) позволяет осуществлять навигацию по увеличенному, например в 3-5 раз, навигационному треугольнику (со стороной, кратной составным треугольникам) той же сети.In the case of flights outside the navigation triangle (for example, beyond the front line), the length of the regulatory coordinate rods may not be enough for the entire size of the map, as well as the map itself. In this case, the axis of the coordinate acoustical cylinders of the drive, the illumination points are made (axis) movable on the handles with the possibility of their spring-loaded stroke within small limits. The handles are mounted on one fixed axis, coinciding with the geometric center of the displayed navigation triangle. A strong (until the play is guaranteed to eliminate play during shocks), the spring on the handle presses the axis that is movable on the handle to the plate that is movable in the grooves. Under the working platform-base there is a second platform that provides the perpendicular position of the axes on the handles (relative to the working platform) and their fastening and auxiliary mechanisms. To put the device into flight mode outside the navigation triangle, the axes with adjustable coordinate acoustical cylinders are moved by handles (with springs drawn) closer to the axis of the coordinate acousto-cylinder uncontrolled by an electric motor so as to form between themselves 3-5 times the smaller side of the previously reflected navigation triangle on the map . The axis of an unregulated coordinate acoustical cylinder is moved in the groove (possibly curved, to bend other mechanisms) forward to spring-loaded coincidence with the movable plate and the formation of the display of the same navigation triangle, only on a reduced scale. Unlike the handles of adjustable coordinate acoustical cylinders, the handle of an unregulated coordinate acoustical cylinder consists of two tubes, movable in the holes of the holder, rigidly fixed and rotating in the geometric center from below the work platform in different planes with the handles of adjustable coordinate acoustical cylinders. The axis on the handle of two tubes is spring-loaded fixed by mechanisms such as toggle switch. The handle extended to the click of the toggle switch falls into a curved groove and moves forward to the center of the tablet to the smaller thermal compensating cylinder to the resistance of the toggle switch. With a little effort, the handle rotates to the side and the toggle mechanism fixes the axis of the coordinate acoustic cylinder at the end of the temperature compensating cylinder. Then two other axes of the coordinator are brought in and the transfer to flight mode outside the navigation triangle is completed (3 manipulations with the handles - 3 seconds + map change). The axes of the adjustable coordinate acoustical cylinders are also spring-loaded against the movable plates controlled by the thermocompensating acoustical cylinders of the second set, but in a smaller size proportional to the change in scale. Coordinate acoustical cylinders have either an increase in the sets of piezoelectric sensors inside a multiple of the scale, or a trigger circuit for sweeping sound several times through the same acoustical channel to one set of piezoelectric sensors. Which is equivalent to an increase in the acoustic length of the channel and, accordingly, a change in the scale of the map. The map is used with the second type of distortion - for flying outside the navigation triangle. Card sets can be sealed in a celluloid and have holes for quick installation on pins, including as slides. The card on top can be pressed by the grid. The forward axis of the unregulated coordinate acoustical cylinder allows you to reflect the coordinates in an angle of 240 degrees horizontally from the center of the used navigation triangle for 3-5 lengths of its sides. An increase in the acoustic channel in coordinate acoustical cylinders (without translating coordinate acoustical cylinders into flight outside the navigation triangle) allows navigation along an enlarged, for example, 3-5 times, navigation triangle (with a side that is a multiple of multiple triangles) of the same network.

На коробку управления можно вывести информацию о режимах работы и цветокодовое отражение управляющего навигационного треугольника, ту же маркировку можно ввести на картах.Information on operating modes and color-code reflection of the control navigation triangle can be displayed on the control box, the same marking can be entered on the maps.

Для устранения погрешностей жидкостно-воздушного способа измерений, связанного с изменением масштабов, рекомендуется ввести способ акустических измерений в твердом теле при помощи подвижного ползунка (с пьезоэлементом-звукоснимателем) на стержне. Ползунок перемещается червячно-винтовой передачей, спаренной со стержнем в одной плоскости. На ползунке также размещается ось отметки места. В случае применения раздельных приводов для оси отметки места и для ползунка, можно применить разномасштабное отражение для карты и акустического сигнала, что упрощает устройство звукоснимающей дорожки на измерительном акустическом стержне ввиду того, что стержень умещается в пределах карты на всю свою длину. В этом случае ось отметки места размещается рядом на другом ползунке с резьбой на наружной трубке с резьбой. Внутрь этой наружной трубки тоже вставлена трубка (внутренняя) с резьбой. Шаг резьбы на внутренней и наружной трубках и на ползунке одинаков. Привод ползунков, акустического и отметки места, осуществляется вращением вставленных в них трубок с резьбой, например, посредством редуктора от одного мотора, с целью обеспечения нужного масштаба перемещения. На конце наружной трубки ползунка отметки места размещен тумблерный механизм блокировки вращения вала. То есть вращающий момент подается на внутренний вал, который сблокирован с наружным, поэтому при вращении вала ползунок отметки места будет перемещаться по наружному валу до тех пор, пока не включит механизм блокировки. Механизм блокировки при достижении ползунком крайнего положения моментально тумблером расцепляет сблокированные валы и (возможно) одновременно блокирует вращение наружного вала. Вращавшиеся раньше одновременно сцепленные валы расцепляются и своим вращением внутренний вал начинает свинчивать с себя наружный вал с блокированным на нем ползунком с той же подачей. Таким образом достигается перемещение ползунка отметки места в пределах всей карты в соотношениях сторон карты от 1:2 до 2:1. На концах валов могут находиться предохранители, размыкающие электроцепь при достижении ползунком крайних положений. Внутри валов может быть стержень гвоздеобразной формы на пружинах с обоих концов для фиксации его в центре раздвинутых телескопических валов. Этим стержнем при подборе размеров достигается минимальный перекос (повышенная точность) выдвинутых (раскрученных) валов. Кроме того, дополнительная точность обеспечивается треугольной схемой привода, поэтому перекос валов слабо отражается на точности, а имеет значение расстояние между осями, определяемое шагом резьбы и количеством поворота вала. С учетом поддержания температуры в пределах ±10°С и наличествующих люфтах вполне достижима точность 0,1 мм, что меньше штурманской ошибки "величина отметки на бумаге остро отточенного карандаша". Точность поддержания масштаба определяется точностью редукторной передачи к однотипным валам отметки места и акустического стержня (определяется количеством зубьев в колесах редукторов и люфтов между ними). Существующие простые способы нейтрализации люфтов (подтяжка и т.д.) и регулировка микрометрическими винтами позволяет и дальше снизить погрешность и основной проблемой становится высвечивание на карте пятна такого размера.To eliminate the errors of the liquid-air measurement method associated with zooming, it is recommended to introduce a method of acoustic measurements in a solid using a moving slider (with a piezoelectric pickup) on the rod. The slider is moved by a worm-screw transmission paired with the rod in the same plane. The slider also displays the axis of the place marker. In the case of using separate drives for the axis of the elevation mark and for the slider, it is possible to apply multiscale reflection for the map and the acoustic signal, which simplifies the arrangement of the pickup track on the measuring acoustic rod because the rod fits within the entire length of the map. In this case, the axis of the elevation mark is placed next to another threaded slider on the outer threaded tube. A threaded (internal) tube is also inserted inside this outer tube. The thread pitch on the inner and outer tubes and on the slider is the same. The sliders, acoustic and elevation markers are driven by rotating inserted threaded tubes, for example, by means of a reducer from one motor, in order to ensure the desired scale of movement. At the end of the outer tube of the slider of the elevation mark, a tumbler mechanism for blocking rotation of the shaft is located. That is, the torque is applied to the inner shaft, which is interlocked with the outer one, so when the shaft rotates, the location marker slider will move along the outer shaft until it engages the locking mechanism. The locking mechanism, when the slider reaches its extreme position, instantly switches the blocked shafts to the tumbler and (possibly) simultaneously blocks the rotation of the outer shaft. Previously simultaneously coupled shafts that were previously rotated are disengaged, and by their rotation, the inner shaft begins to unscrew the outer shaft with the slider blocked on it with the same feed. Thus, the slider moves the elevation mark within the entire map in the aspect ratio of the map from 1: 2 to 2: 1. At the ends of the shafts there may be fuses that open the circuit when the slider reaches the extreme positions. Inside the shafts there may be a nail-shaped rod on the springs at both ends to fix it in the center of the telescopic shafts. With this rod, when selecting dimensions, a minimum bias (increased accuracy) of extended (untwisted) shafts is achieved. In addition, additional accuracy is ensured by the triangular drive scheme, therefore the skew of the shafts weakly affects the accuracy, and the distance between the axes, determined by the thread pitch and the amount of rotation of the shaft, matters. Taking into account the temperature maintenance within ± 10 ° С and the existing backlash, 0.1 mm accuracy is quite achievable, which is less than the navigational error "the value of the mark on the paper of a sharpened pencil". The accuracy of maintaining the scale is determined by the accuracy of the gear transmission to the same shaft marks of the place and the acoustic rod (determined by the number of teeth in the gear wheels and backlash between them). Existing simple ways to neutralize backlash (tightening, etc.) and adjusting with micrometer screws can further reduce the error and the main problem is highlighting a spot of this size on the map.

Для введения в электропланшет функции целеуказания (местоуказания) возможно предусмотреть ползунки в виде двух подпружиненных половинок. Тогда рычагом, прикрепленным к отметке цели, можно перемещать ось отметки цели и транслировать разность прихода акустических сигналов.For introducing target designation (locating) functions into the electric plate, it is possible to provide sliders in the form of two spring-loaded halves. Then the lever attached to the mark of the target, you can move the axis of the mark of the target and broadcast the difference in the arrival of acoustic signals.

Возможно применение других способов для отражения разности сигналов навигационных треугольников, например, ползунок переменного резистора в мультивибраторе, навитого на непроводящий стержень. Возможно применить на колесах редуктора электромотора трехступенчатый (и более) резистор из отдельных групп резисторов с кратностью 1:1, 1:10, 1:100 и т.д. на одной оси с увеличением передаточного числа в данной кратности на каждой группе резисторов (например, при помощи зубчатой передачи) пропорционально времени прохождения сигнала.It is possible to use other methods to reflect the difference of the signals of navigation triangles, for example, a slider of a variable resistor in a multivibrator, wound on a non-conductive rod. It is possible to use a three-stage (or more) resistor from separate groups of resistors with multiples of 1: 1, 1:10, 1: 100, etc. on the wheels of the electric motor gearbox. on the same axis with an increase in the gear ratio in a given ratio on each group of resistors (for example, by means of a gear transmission) is proportional to the signal transit time.

Акустоцилиндр на нерегулируемой электромотором оси также можно заменить переменным резистором с приводом его на резьбе при работе датчика на оси местоположения рации на карте. В этом случае движение оси отметки места вызовет в датчике сигнал, по которому электромотором на резьбе устранится разность расстояний. Чувствительность датчика можно сделать сколь угодно малой.The acoustocylinder on an axis uncontrolled by an electric motor can also be replaced by a variable resistor with its drive on the thread when the sensor operates on the axis of the walkie-talkie location on the map. In this case, the movement of the axis of the elevation mark will cause a signal in the sensor along which the distance difference is eliminated by the electric motor on the thread. The sensitivity of the sensor can be made arbitrarily small.

Также можно разместить на осях на электромоторах диски с отверстиями и ввести электронные счетчики оборотов моторов с применениям оптоэлектронных датчиков. Число импульсов при оборотах дисков будет означать расстояние, на которое сместится по резьбе отметка местоположения на карте. Для сохранения данных при отключении питания можно ввести микросхемы памяти. Трубки ОЗУ также можно заменить микросхемами.It is also possible to place disks with holes on the axles on electric motors and introduce electronic speed counters of motors with the use of optoelectronic sensors. The number of pulses during disk revolutions will mean the distance by which the location mark on the map shifts along the thread. To save data when the power is turned off, you can enter the memory chip. The tubes of RAM can also be replaced by microcircuits.

Если в пределах навигационного треугольника появится какой-нибудь радиомаяк, ретрансляцией его сигналов на центральный синхронизирующий пункт по разности прохождения сигналов можно определить место его положения. Также при работе любой импульсной, частотной и/или амплитудной модуляцией можно определить место любой радиостанции, определив погрешность прихода сигналов по пороговому детектору.If any beacon appears within the navigation triangle, by relaying its signals to the central synchronizing point, you can determine the location of its position by the difference in the passage of signals. Also, when working with any pulse, frequency and / or amplitude modulation, you can determine the location of any radio station by determining the error of the arrival of signals by a threshold detector.

Учитывая начальную погрешность при включении автопилота рекомендуется ввести импульсный детектор с уменьшающимся во времени порогом к различению сигналов из обоих каналов (или что-то подобное) для обеспечения плавного вхождения в режим автопилотирования при начальном разбалансе каналов автопилота.Given the initial error when turning on the autopilot, it is recommended to introduce a pulse detector with a decreasing time threshold for distinguishing signals from both channels (or something similar) to ensure smooth entry into autopilot mode with an initial imbalance of autopilot channels.

Claims

1. Electron-mechanical map, characterized in that under the glass with the map in the locations of the radio stations of the navigation system there are three axes with rods located on them (parallel to the map) with threads that connect on the moving axis of the location marker on the map and two rods have a drive from electric motors that receive a signal from a device for comparing differences in the pulses of the arrival of radio signals from radio stations and the difference in the arrival of propagation pulses along the rods of acoustic signals from the axes to the location marker positions on the map that has a highlight.

2. An autopilot with an electronic-mechanical map, characterized in that the target marker has thrusts of equal length with braked ends, to which tubes inserted into each other, stretched by springs, are attached, these tubes are connected to the position marker on the map and have acoustic piezoelectric feed elements and receiving acoustic signals with a variable acoustic length of tubes moving in each other, the device for comparing the acoustic length of the braked tubes gives a signal to drive the rudders with a difference in acoustic length n tubes.