RU2364835C1 - Magnetic compass - Google Patents

Magnetic compass Download PDF

Info

Publication number
RU2364835C1
RU2364835C1 RU2008106581/28A RU2008106581A RU2364835C1 RU 2364835 C1 RU2364835 C1 RU 2364835C1 RU 2008106581/28 A RU2008106581/28 A RU 2008106581/28A RU 2008106581 A RU2008106581 A RU 2008106581A RU 2364835 C1 RU2364835 C1 RU 2364835C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
symmetry
compass
magnetic
coil
coils
Prior art date
Application number
RU2008106581/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Александрович Кардашинский-Брауде (RU)
Леонид Александрович Кардашинский-Брауде
Валерий Николаевич Пугачев (RU)
Валерий Николаевич Пугачев
Владилен Федорович Шорохов (RU)
Владилен Федорович Шорохов
Евгений Константинович Юлпатов (RU)
Евгений Константинович Юлпатов
Original Assignee
ОАО (открытое акционерное общество) "Штурманские приборы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО (открытое акционерное общество) "Штурманские приборы" filed Critical ОАО (открытое акционерное общество) "Штурманские приборы"
Priority to RU2008106581/28A priority Critical patent/RU2364835C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2364835C1 publication Critical patent/RU2364835C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

FIELD: physics, measurements.
SUBSTANCE: invention is related to the field of navigation instrument-making and may be used for destruction of electromagnet deviation in magnet indicating and induction compasses. Substance of invention is compass comprising magnetic sensitive element and electromagnet compensator comprising coils installed pairwise symmetrically relative to compass vertical, which passes through centre of magnetic sensitive element symmetry, with provision of higher efficiency of compensator by means of deviation compensation limits, axis matching with direction of magnet axis of coil is inclined relative to line that passes through centres of magnetic sensitive element coils, by angle defined by the following formula:
Figure 00000011
where α is angle between axis matching with direction of magnetic axis of coil, and line that connects centres of symmetry of coil and magnetic sensitive element; ψ is angle between vertical that passes through center of compensator coil symmetry; and line that connects centres of symmetry of coils and magnetic sensitive element; besides, coils of compensator comprise cores of cylindrical shape from ferromagnetic low coercive material with identical dimensional size and weight; distance between centres of symmetry of cores and compass vertical and distance from centres of symmetry of cores to centre of symmetry of magnetic sensitive element are equal to each other.
EFFECT: provision of possibility to expand range of electromagnet deviation compensation with preservation of dimensional size of compensator coils, and compass, accordingly, with provision of minimisation of error in compass course indication due to variation of quadruple deviation in process of vessel or ship sailing with variation of sailing latitude.
3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано для уничтожения электромагнитной девиации в магнитных стрелочных и индукционных компасах с расширением диапазона компенсации девиации, обеспечивая при этом отсутствие погрешности в виде изменяющейся четвертной девиации при плавании судна, корабля с изменениями широты.The present invention relates to the field of navigation instrumentation and can be used to destroy electromagnetic deviation in magnetic needle and induction compasses with an expansion of the deviation compensation range, while ensuring the absence of errors in the form of a changing quarter deviation when sailing a ship, a ship with changes in latitude.

Известен магнитный компас с электромагнитным компенсатором (ЭМК), состоящим из системы трех взаимно перпендикулярных катушек-соленоидов X, Y, Z, создающих соответственно продольную, поперечную и вертикальную составляющие электромагнитного поля, описанный в книгах «Магнитно-компасное дело», Нечаев П.А., Григорьев В.В., М.: Транспорт, 1975 г., стр.89 (рис.64), стр.231-232; «Девиация магнитного компаса», Кожухов В.П., Воронов В.В., Григорьев В.В. - Л.: Морской транспорт, 1960 г., стр.264-265.Known magnetic compass with electromagnetic compensator (EMC), consisting of a system of three mutually perpendicular solenoid coils X, Y, Z, creating respectively the longitudinal, transverse and vertical components of the electromagnetic field, described in the books "Magnetic Compass Case", Nechaev P.A ., Grigoryev V.V., M .: Transport, 1975, p. 89 (Fig. 64), p. 231-232; “The deviation of the magnetic compass”, Kozhukhov V.P., Voronov V.V., Grigoriev V.V. - L .: Maritime transport, 1960, pp. 264-265.

Основным недостатком компаса является расположение ЭМК по вертикальной оси, проходящей через центр симметрии магнитного чувствительного элемента (МЧЭ) компаса, под котелком компаса с МЧЭ. Указанное расположение ЭМК между котелком компаса (см. «Магнитно-компасное дело», позиция 2 на рис.64) и магнитами девиационного прибора (позиция 12 на рис.64) вызывает необходимость значительного увеличения магнитных моментов катушек ЭМК, а следовательно, их габаритных размеров, массы и стоимости.The main disadvantage of the compass is the location of the EMC on the vertical axis passing through the center of symmetry of the magnetic sensing element (MEC) of the compass, under the compass pot with the MEC. The indicated location of the EMC between the compass pot (see “Magnetic compass business”, position 2 in Fig. 64) and the magnets of the deviation device (position 12 in Fig. 64) necessitates a significant increase in the magnetic moments of the EMC coils, and therefore their overall dimensions , mass and value.

Кроме того, ЭМК имеет низкую эффективность - низкое значение отношения магнитного момента катушки к массе обмотки катушки.In addition, EMC has a low efficiency - a low value of the ratio of the magnetic moment of the coil to the mass of the coil winding.

Известен также магнитный компас с ЭМК, описанный в «Компас КМ 145. Техническое описание и инструкция по эксплуатации КБО.115.071 ТО», стр.19-20 (рис.1), в котором ЭМК размещен на уровне МЧЭ (см. рис.1, позиции 12 и 13, и рис.3, позиция 6).A magnetic compass with EMC is also known, described in Compass KM 145. Technical description and operating instructions for KBO.115.071 TO, p. 19-20 (Fig. 1), in which the EMC is located at the level of MChE (see Fig. 1 , positions 12 and 13, and Fig. 3, position 6).

Основным недостатком компаса является необходимость значительного увеличения габаритных размеров компаса за счет увеличения диаметра верхней части нактоуза компаса в соответствии с размерами катушек ЭМК.The main disadvantage of the compass is the need to significantly increase the overall dimensions of the compass by increasing the diameter of the upper part of the binnacle of the compass in accordance with the dimensions of the EMC coils.

Известен магнитный компас, описанный в «Компас КДЭ-П. Техническое описание и инструкция по эксплуатации КБО. 115.016 ТО», стр.5, 6, 13, 18, 21, 94, 97, рис.4, рис.7.Known magnetic compass described in "Compass KDE-P. Technical description and operating instructions for BWC. 115.016 TO ”, p. 5, 6, 13, 18, 21, 94, 97, fig. 4, fig. 7.

Компас КДЭ-П содержит датчик, в котором размещены магнитный чувствительный элемент компаса (см. стр.5, стр.18, рис.4, позиция 17) и девиационные устройства, обеспечивающие уничтожение всех видов магнитной и электромагнитной девиации (см. стр.6, стр.21, стр.97, рис.7).Compass KDE-P contains a sensor in which the magnetic sensing element of the compass is located (see page 5, page 18, figure 4, position 17) and deviation devices that ensure the destruction of all types of magnetic and electromagnetic deviation (see page 6 , p. 21, p. 97, fig. 7).

Компенсатор элетромагнитной девиации состоит из четырех цилиндрических катушек: двух продольных катушек Х, позиция 32, и двух поперечных катушек У, позиция 83, расположенных под катушками X.The electromagnetic deviation compensator consists of four cylindrical coils: two longitudinal coils X, position 32, and two transverse coils Y, position 83, located under the coils X.

Катушки Х снабжены двумя сердечниками из ферромагнитного материала, позиция 77. Катушки У снабжены одним сердечником, позиция 82.Coils X are provided with two cores of ferromagnetic material, position 77. Coils Y are equipped with one core, position 82.

Основным недостатком компаса КДЭ-П - аналога - является то, что сердечники катушек расположены на разных расстояниях от магнитного чувствительного элемента и имеют разные массы. Вследствие этого намагниченности сердечников полем чувствительного элемента существенно различаются, что создает четвертную девиацию компаса, изменяющуюся при изменении широты плавания судна, корабля. Таким образом имеет место изменяющаяся погрешность курсоуказания компаса.The main disadvantage of the KDE-P compass - an analogue - is that the cores of the coils are located at different distances from the magnetic sensor and have different masses. As a result of this, the magnetizations of the cores by the field of the sensing element differ significantly, which creates a quarter deviation of the compass, which changes with a change in the latitude of the vessel or ship. Thus, there is a changing compass heading error.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является магнитный компас по патенту №2161775 (заявка №99102426 от 09.02.1999 г.) - прототип.Closest to the proposed invention in technical essence is the magnetic compass according to patent No. 2161775 (application No. 99102426 of 02/09/1999) - a prototype.

Компас содержит магнитный чувствительный элемент и электромагнитный компенсатор, включающий катушки, установленные попарно симметрично относительно вертикали компаса, с обеспечением повышения эффективности электромагнитного компенсатора путем увеличения пределов компенсации девиации на единицу массы компенсатора. При этом магнитные оси катушек размещены в плоскостях, проходящих через вертикаль компаса. Ось, совпадающая с направлением магнитной оси катушки, наклонена относительно линии, проходящей через центры симметрии катушки и магнитного чувствительного элемента, на угол, определяемый формулойThe compass contains a magnetic sensing element and an electromagnetic compensator, including coils mounted in pairs symmetrically relative to the vertical of the compass, with the aim of increasing the efficiency of the electromagnetic compensator by increasing the limits of compensation for deviation per unit mass of the compensator. The magnetic axis of the coils are placed in planes passing through the vertical of the compass. The axis coinciding with the direction of the magnetic axis of the coil is inclined with respect to the line passing through the centers of symmetry of the coil and the magnetic sensing element by an angle defined by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где α - угол между осью, совпадающей с направлением магнитной оси катушки, и линией, соединяющей центры симметрии катушки и магнитного чувствительного элемента;where α is the angle between the axis coinciding with the direction of the magnetic axis of the coil and the line connecting the centers of symmetry of the coil and the magnetic sensor;

Ψ - угол между вертикалью, проходящей через центр симметрии катушки электромагнитного компенсатора, и линией, соединяющей центры симметрии катушки и магнитного чувствительного элемента.Ψ is the angle between the vertical passing through the center of symmetry of the coil of the electromagnetic compensator, and the line connecting the centers of symmetry of the coil and the magnetic sensor.

Повышение эффективности электромагнитного компенсатора обеспечивается соотношением магнитного момента М и массы обмотки Р его катушки, определяемым зависимостью:Increasing the efficiency of the electromagnetic compensator is provided by the ratio of the magnetic moment M and the mass of the winding P of its coil, determined by the dependence

гдеWhere

М - магнитный момент катушки электромагнитного компенсатора;M is the magnetic moment of the coil of the electromagnetic compensator;

Р - масса обмотки катушки;P is the mass of the coil winding;

σмакс - предельно допустимая плотность тока в обмотке катушки, не вызывающая нагрева обмотки относительно температуры окружающей среды;σ max - the maximum permissible current density in the coil winding, not causing heating of the winding relative to the ambient temperature;

ρпр - плотность материала провода обмотки;ρ CR - the density of the material of the wire winding;

R - максимальный радиус обмотки;R is the maximum radius of the winding;

r - минимальный радиус обмотки, при отношении

Figure 00000003
.r is the minimum radius of the winding, with respect
Figure 00000003
.

Основным недостатком компаса-прототипа является отсутствие возможности расширения диапазона компенсации электромагнитной девиации, вызываемой магнитными полями электрооборудования судна, корабля, в том числе обмотками размагничивания и другим оборудованием, генерирующим и потребляющим постоянный ток, а также межприборными кабельными трассами, без увеличения габаритных размеров катушек электромагнитного компенсатора, а следовательно, габаритных размеров, массы и стоимости компаса.The main disadvantage of the prototype compass is the inability to expand the range of compensation for electromagnetic deviation caused by the magnetic fields of the electrical equipment of the vessel, ship, including demagnetizing windings and other equipment that generates and consumes direct current, as well as inter-instrument cable routes, without increasing the overall dimensions of the coils of the electromagnetic compensator , and therefore, the overall dimensions, weight and cost of the compass.

Основными задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются обеспечение возможности расширения диапазона компенсации электромагнитной девиации при сохранении габаритных размеров катушек компенсатора, а следовательно, и компаса, при обеспечении минимизации погрешности курсоуказания компаса вследствие изменений четвертной девиации при плавании судна, корабля с изменением широты плавания.The main tasks to be solved by the present invention are aimed at providing the possibility of expanding the range of compensation for electromagnetic deviation while maintaining the overall dimensions of the compensator coils, and therefore the compass, while minimizing the compass heading error due to changes in the quarter deviation when sailing a ship or ship with a change in the breadth of navigation .

Для решения указанных задач в магнитном компасе, содержащем магнитный чувствительный элемент и электромагнитный компенсатор, включающий катушки, установленные попарно симметрично относительно вертикали компаса, проходящей через центр симметрии магнитного чувствительного элемента, с обеспечением повышения эффективности электромагнитного компенсатора путем увеличения пределов компенсации девиации, при этом магнитные оси катушек размещены в плоскостях, проходящих через вертикаль компаса; ось, совпадающая с направлением магнитной оси катушки, наклонена относительно линии, проходящей через центры симметрии катушки и магнитного чувствительного элемента, на угол, определяемый формулойTo solve these problems in a magnetic compass containing a magnetic sensor and an electromagnetic compensator, including coils mounted in pairs symmetrically relative to the vertical of the compass passing through the center of symmetry of the magnetic sensor, to increase the efficiency of the electromagnetic compensator by increasing the limits of compensation for deviation, while the magnetic axis coils are placed in planes passing through the compass vertical; the axis coinciding with the direction of the magnetic axis of the coil is inclined with respect to the line passing through the centers of symmetry of the coil and the magnetic sensing element by an angle defined by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где α - угол между осью, совпадающей с направлением магнитной оси катушки, и линией, соединяющей центры симметрии катушки и магнитного чувствительного элемента;where α is the angle between the axis coinciding with the direction of the magnetic axis of the coil and the line connecting the centers of symmetry of the coil and the magnetic sensor;

Ψ - угол между вертикалью, проходящей через центр симметрии катушки компенсатора, и линией, соединяющей центры симметрии катушки и магнитного чувствительного элемента; катушки электромагнитного компенсатора содержат сердечники цилиндрической формы из ферромагнитного низкокоэрцитивного материала с одинаковыми геометрическими размерами и массой, при этом центры симметрии катушки и сердечника совпадают в общей точке; расстояния между центрами симметрии сердечников и вертикалью компаса равны между собой, и расстояния от центров симметрии сердечников до центра симметрии магнитного чувствительного элемента также равны между собой.Ψ is the angle between the vertical passing through the center of symmetry of the compensator coil and the line connecting the centers of symmetry of the coil and the magnetic sensor; electromagnetic compensator coils contain cylindrical cores made of a ferromagnetic low-coercive material with the same geometric dimensions and mass, while the centers of symmetry of the coil and core coincide at a common point; the distances between the centers of symmetry of the cores and the compass vertical are equal to each other, and the distances from the centers of symmetry of the cores to the center of symmetry of the magnetic sensor are also equal.

Предлагаемый магнитный компас представлен на фиг.1-3.The proposed magnetic compass is presented in figures 1-3.

На фиг.1 представлен общий вид компаса с электромагнитным компенсатором.Figure 1 presents a General view of the compass with an electromagnetic compensator.

На фиг.2 - размещение катушек электромагнитного компенсатора с сердечниками.Figure 2 - placement of the coils of the electromagnetic compensator with cores.

На фиг.3 - основные параметры катушки с сердечником и ее расположение.Figure 3 - the main parameters of the coil with the core and its location.

Магнитный компас содержит (фиг.1) магнитный чувствительный элемент 1, размещенный в котелке 2, и электромагнитный компенсатор 3, включающий две предельные катушки Х 4 и две поперечные катушки У 5 (фиг.2) с сердечниками цилиндрической формы из ферромагнитного низкокоэрцитивного материала соответственно 6 и 7.The magnetic compass contains (Fig. 1) a magnetic sensing element 1 located in the pot 2, and an electromagnetic compensator 3, including two limit coils X 4 and two transverse coils U 5 (Fig. 2) with cylindrical cores made of ferromagnetic low-coercive material, respectively 6 and 7.

Положения катушек с сердечниками (фиг.2 и 3) определяются углами ψ, отсчитываемыми от вертикали 8, проходящей через совмещенные центры симметрии катушки и сердечника (точка О фиг.2 и 3), и линии 9, соединяющей совмещенный центр симметрии катушки и сердечника и центр симметрии магнитного чувствительного элемента (точка А фиг.2 и 3), причем магнитные оси катушек размещены в плоскостях, проходящих через вертикаль компаса 10, и наклонены относительно линий, соединяющих совмещенные центры симметрии катушек и сердечников О с центром симметрии А магнитного чувствительного элемента, на угол α.The positions of the coils with cores (FIGS. 2 and 3) are determined by the angles ψ measured from the vertical 8 passing through the combined centers of symmetry of the coil and core (point O of FIGS. 2 and 3) and the line 9 connecting the combined center of symmetry of the coil and core and the center of symmetry of the magnetic sensing element (point A of FIGS. 2 and 3), the magnetic axis of the coils being placed in planes passing through the vertical of the compass 10 and inclined relative to the lines connecting the combined centers of symmetry of the coils and cores O with the center of symmetry A magnet th sensing element, by an angle α.

На фиг.3 представлены основные параметры катушек с сердечниками:Figure 3 presents the main parameters of the coils with cores:

Т - полный вектор индукции магнитного поля катушки;T is the full induction vector of the magnetic field of the coil;

ЦМС - центр симметрии магнитного чувствительного компаса (точка А);CMS - the center of symmetry of the magnetic sensitive compass (point A);

θ - угол, отсчитываемый от вертикали 8, до оси 11, совпадающей с направлением магнитной оси катушки;θ is the angle measured from the vertical 8 to the axis 11, which coincides with the direction of the magnetic axis of the coil;

α - угол между осью 11, совпадающей с направлением магнитной оси катушки, и линией 9, соединяющей центры симметрии О катушки с сердечником и магнитного чувствительного элемента А.α is the angle between the axis 11, coinciding with the direction of the magnetic axis of the coil, and line 9 connecting the centers of symmetry O of the coil with the core and the magnetic sensor A.

ψ - угол между вертикалью 8, проходящей через совмещенный центр симметрии катушки и сердечника, и линией 9, соединяющей центры симметрии катушки и сердечника с центром симметрии магнитного чувствительного элемента;ψ is the angle between the vertical 8 passing through the combined center of symmetry of the coil and core, and line 9 connecting the centers of symmetry of the coil and core with the center of symmetry of the magnetic sensor;

φ - угол между линией 9, соединяющей центр симметрии катушки с сердечником (точка О) и центр симметрии магнитного чувствительного элемента (точка А), и направлением вектора Т;φ is the angle between line 9 connecting the center of symmetry of the coil with the core (point O) and the center of symmetry of the magnetic sensor (point A), and the direction of the vector T;

l - половина длины сердечника;l is half the length of the core;

r1 - расстояние от центра симметрии сердечника (точка О) до центра симметрии магнитного чувствительного элемента (точка А).r 1 is the distance from the center of symmetry of the core (point O) to the center of symmetry of the magnetic sensing element (point A).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

При протекании постоянного тока через обмотки катушек компенсатора, соединенные последовательно и согласно, в области магнитного чувствительного элемента компаса создается магнитное поле, модуль вектора индукции которого равен, а сам вектор противоположно направлен по отношению к вектору поля, создаваемого источником девиации. Поскольку катушки компенсатора наклонены на равные углы к плоскости палубы и симметричны, суммарный вектор поля катушек направлен параллельно плоскости палубы. Благодаря тому, что катушки наклонены на угол Ψ к вертикали, связанный с углом α соотношением (1), проекции вектора, перпендикулярные палубе, отсутствуют, векторы поля Т и их проекции на эту плоскость максимальны.When direct current flows through the windings of the compensator coils, connected in series and according to, a magnetic field is created in the region of the magnetic sensitive element of the compass, the modulus of the induction vector of which is equal, and the vector itself is oppositely directed with respect to the field vector generated by the deviation source. Since the compensator coils are inclined at equal angles to the plane of the deck and are symmetrical, the total field vector of the coils is parallel to the plane of the deck. Due to the fact that the coils are inclined at an angle Ψ to the vertical, related to the angle α by relation (1), there are no vector projections perpendicular to the deck, field vectors T and their projections on this plane are maximum.

Сердечники, изготовленные из низкокоэрцитивного (магнитомягкого) материала, усиливают индукцию магнитного поля в области магнитного чувствительного элемента компаса, поскольку уменьшают сопротивление магнитному потоку, создаваемому током в обмотках катушек компенсатора, что расширяет возможность компенсации индукции магнитных полей, создаваемых источниками девиации компаса.Cores made of low-coercive (soft-magnetic) material enhance the magnetic field induction in the region of the magnetic sensitive element of the compass, since they reduce the resistance to the magnetic flux generated by the current in the windings of the compensator coils, which expands the ability to compensate for the magnetic field induced by compass deviation sources.

В случае выключения источников и вследствие этого обесточивания катушек компенсатора намагничивание полем чувствительного элемента сердечников, размещенных в катушках в продольной плоскости компаса на курсе 0°, когда вектор поля чувствительного элемента проходит через эти сердечники, не вызывает отклонения (девиации) чувствительного элемента от плоскости магнитного меридиана, так как вектор поля, вызванный их намагниченностью, также лежит в плоскости меридиана. Намагниченность сердечников, размещенных в катушках в поперечной плоскости компаса, полем чувствительного элемента также не вызывает появления девиации, поскольку сердечники размещены симметрично относительно продольной плоскости компаса и векторы индукции, созданные их намагниченностью полем чувствительного элемента в области чувствительного элемента, уравновешивают друг друга. На курсе 45°, все четыре сердечника, размещенные симметрично относительно вертикали компаса, также не вызывают появление девиации, так как сердечники создают в области чувствительного элемента взаимно уравновешивающиеся векторы поля, создаваемого их намагниченностью полем ЧЭ. То же самое относится ко всем остальным, в том числе промежуточным между 0° и 45°, курсам.If the sources are turned off and, as a result, the compensator coils are de-energized, magnetization by the field of the sensor element of the cores placed in the coils in the longitudinal plane of the compass at a 0 ° course, when the field vector of the sensor passes through these cores, does not deviate the sensor from the magnetic meridian plane , since the field vector caused by their magnetization also lies in the plane of the meridian. The magnetization of the cores placed in the coils in the transverse plane of the compass by the field of the sensitive element also does not cause deviation, since the cores are placed symmetrically relative to the longitudinal plane of the compass and the induction vectors created by their magnetization by the field of the sensitive element in the region of the sensitive element balance each other. At the 45 ° course, all four cores placed symmetrically with respect to the compass vertical line also do not cause deviation, since the cores create mutually balancing field vectors in the region of the sensing element created by their magnetization by the SE field. The same applies to all other courses, including intermediate between 0 ° and 45 °.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом обеспечивает значительное расширение диапазонов компенсации электромагнитной девиации, не вызывая необходимости увеличения количества ампер-витков обмоток катушек, а также не вызывает появления девиации, обусловленной намагничиванием сердечников, зависящей от изменений индукции (напряженности) магнитного поля Земли при плаваниях с изменением широты.The present invention, compared with the prototype, provides a significant expansion of the compensation ranges of electromagnetic deviation, without causing the need to increase the number of ampere-turns of the coil windings, and also does not cause deviation due to magnetization of the cores, depending on changes in the induction (intensity) of the Earth’s magnetic field when sailing with a change latitude.

Теоретическое приложение к изобретению «Магнитный компас»Theoretical supplement to the invention “Magnetic compass”

Сердечники из ферромагнитного низкокоэрцитивного материала, размещенные внутри катушек электромагнитного компенсатора, намагничиваются полем магнитного чувствительного элемента компаса (МЧЭ), что вызывает четвертную девиацию.Cores of ferromagnetic low-coercive material placed inside the coils of the electromagnetic compensator are magnetized by the field of the magnetic sensing element of the compass (MCE), which causes a quarter deviation.

Коэффициент четвертной девиации, то есть ее амплитудное значение при изменении курса судна, корабля от 0° до 360°, определяется формулой (см. Кожухов В.П., Воронов В.В., Григорьев В.В. - Л.: Морской транспорт, 1960 г. стр.196):The coefficient of the quarter deviation, that is, its amplitude value when changing the course of the vessel, ship from 0 ° to 360 °, is determined by the formula (see Kozhukhov V.P., Voronov V.V., Grigoryev V.V. - L .: Sea transport , 1960 p. 196):

Figure 00000005
Figure 00000005

гдеWhere

D1 - коэффициент четвертной девиации;D 1 is the coefficient of quarter deviation;

а1 - параметр Пуассона, то есть коэффициент пропорциональности между напряженностью поля в области МЧЭ, создаваемого сердечниками, расположенными в продольной плоскости компаса, и напряженностью намагничивающего их поля МЧЭ;and 1 is the Poisson parameter, that is, the coefficient of proportionality between the field strength in the MCE region created by the cores located in the longitudinal plane of the compass and the magnetic field strength of the MCE magnetizing them;

е1 - параметр Пуассона, то есть коэффициент пропорциональности между напряженностью поля в области МЧЭ, создаваемого сердечниками, расположенными в поперечной плоскости компаса, и напряженностью намагничивающего их поля МЧЭ.e 1 is the Poisson parameter, that is, the coefficient of proportionality between the field strength in the MCE region created by the cores located in the transverse plane of the compass and the MCE magnetizing field strength.

Очевидным условием минимизации D1 является численное равенство параметров а1 и e1 при одинаковых знаках.An obvious condition for minimizing D 1 is the numerical equality of the parameters a 1 and e 1 with the same signs.

Выражение для параметра а1 (см. там же, стр.198) имеет вид:The expression for parameter a 1 (see ibid., P. 190) has the form:

Figure 00000006
Figure 00000006

гдеWhere

Figure 00000007
- магнитная восприимчивость сердечника;
Figure 00000007
- magnetic susceptibility of the core;

V - объем сердечника;V is the core volume;

l - половина длины сердечника;l is half the length of the core;

r1 - расстояние от центра симметрии сердечника до центра симметрии МЧЭ.r 1 is the distance from the center of symmetry of the core to the center of symmetry of the MCE.

Выражение для параметра e1 при одинаковой форме сердечников идентично выражению (2) для параметра а1.The expression for parameter e 1 with the same core shape is identical to expression (2) for parameter a 1 .

При одинаковом материале сердечников значение

Figure 00000007
одинаково.With the same core material, the value
Figure 00000007
the same way.

При идентичных размерах сердечников значения V и l также одинаковы.With identical core sizes, the values of V and l are also the same.

Таким образом, условием равенства параметров а1 и е1, что минимизирует значение D1, является симметрия размещения сердечников относительно МЧЭ, при которой значения r равны, что и отражено в формуле предлагаемого изобретения.Thus, the condition for the equality of the parameters a 1 and e 1 , which minimizes the value of D 1 , is the symmetry of the arrangement of the cores relative to the MCE, at which the values of r are equal, which is reflected in the formula of the invention.

ЛитератураLiterature

1. Нечаев П.А., Григорьев В.В. Магнитно-компасное дело. - М.: Транспорт, 1975 г., стр.89 (рис.64), стр.231-232.1. Nechaev P.A., Grigoriev V.V. Magnetic compass case. - M .: Transport, 1975, p. 89 (Fig. 64), p. 231-232.

2. Кожухов В.П., Воронов В.В., Григорьев В.В. - Л.: Морской транспорт, 1960 г., стр.196, 264-265.2. Kozhukhov V.P., Voronov V.V., Grigoriev V.V. - L .: Maritime transport, 1960, pp. 196, 264-265.

Claims (1)

Магнитный компас, содержащий магнитный чувствительный элемент и электромагнитный компенсатор, включающий катушки, установленные попарно симметрично относительно вертикали компаса, проходящей через центр симметрии магнитного чувствительного элемента, с обеспечением повышения эффективности электромагнитного компенсатора путем увеличения пределов компенсации девиации, при этом магнитные оси катушек размещены в плоскостях, проходящих через вертикаль компаса; ось, совпадающая с направлением магнитной оси катушки, наклонена относительно линии, проходящей через центры симметрии катушки и магнитного чувствительного элемента, на угол, определяемый формулой
Figure 00000008

где α - угол между осью, совпадающей с направлением магнитной оси катушки, и линией, соединяющей центры симметрии катушки и магнитного чувствительного элемента;
ψ - угол между вертикалью, проходящей через центр симметрии катушки электромагнитного компенсатора, и линией, соединяющей центры симметрии катушки и магнитного чувствительного элемента,
отличающийся тем, что катушки электромагнитного компенсатора содержат сердечники цилиндрической формы из ферромагнитного низкокоэрцитивного материала с одинаковыми геометрическими размерами и массой, при этом центры симметрии катушки и сердечника совмещены в общей точке, расстояния между центрами симметрии сердечников и вертикалью компаса равны между собой и расстояния от центров симметрии сердечников до центра симметрии магнитного чувствительного элемента также равны между собой.
A magnetic compass containing a magnetic sensor element and an electromagnetic compensator including coils mounted pairwise symmetrically with respect to the vertical of the compass passing through the center of symmetry of the magnetic sensor element, thereby increasing the efficiency of the electromagnetic compensator by increasing the limits of compensation for deviation, while the magnetic axis of the coils are placed in planes, passing through the vertical compass; the axis coinciding with the direction of the magnetic axis of the coil is inclined with respect to the line passing through the centers of symmetry of the coil and the magnetic sensing element by an angle defined by the formula
Figure 00000008

where α is the angle between the axis coinciding with the direction of the magnetic axis of the coil and the line connecting the centers of symmetry of the coil and the magnetic sensor;
ψ is the angle between the vertical passing through the center of symmetry of the coil of the electromagnetic compensator, and the line connecting the centers of symmetry of the coil and the magnetic sensor,
characterized in that the coils of the electromagnetic compensator contain cylindrical cores of ferromagnetic low-coercive material with the same geometric dimensions and mass, while the centers of symmetry of the coil and core are aligned at a common point, the distances between the centers of symmetry of the cores and the vertical of the compass are equal to each other and the distances from the centers of symmetry cores to the center of symmetry of the magnetic sensing element are also equal.
RU2008106581/28A 2008-02-19 2008-02-19 Magnetic compass RU2364835C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008106581/28A RU2364835C1 (en) 2008-02-19 2008-02-19 Magnetic compass

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008106581/28A RU2364835C1 (en) 2008-02-19 2008-02-19 Magnetic compass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2364835C1 true RU2364835C1 (en) 2009-08-20

Family

ID=41151315

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008106581/28A RU2364835C1 (en) 2008-02-19 2008-02-19 Magnetic compass

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2364835C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Trout Use of Helmholtz coils for magnetic measurements
Ripka et al. Advances in magnetic field sensors
CA1295126C (en) Roll-independent magnetometer system
US6456069B1 (en) Fluxgate magnetic field sensor incorporating ferromagnetic test material into its magnetic circuitry
US4849696A (en) Apparatus for determinig the strength and direction of a magnetic field, particularly the geomagnetic field
US3800213A (en) Three axis toroidal fluxgate type magnetic sensor
Davydov et al. A two-channel nutation nuclear-magnetic magnetometer for remote control of the magnetic-field induction
JPH02501004A (en) Cylindrical permanent magnet for generating a uniform lateral induced magnetic field
US4728895A (en) System of coils for producing additional fields for obtaining polarization fields with constant gradients in a magnet having polarization pole pieces for image production by nuclear magnetic resonance
US4667414A (en) Direction-finding devices
KR101014370B1 (en) Proton precession magnetometer sensor measurable in all direction
CN103185871A (en) Method for measuring vertical component of ship induced magnetic field in one direction
CN205844507U (en) Fluxgate magnetic core structure based on nurse hertz coil suddenly
RU2364835C1 (en) Magnetic compass
US20160266172A1 (en) Device, Arrangement, and Method for Measuring a Current Intensity in a Primary Conductor Through which Current Flows
GB1428627A (en) Magnetometers
US6538432B1 (en) Hysteresis loop tracer with symmetric balance coil
CN107748813B (en) Giant magneto-impedance modeling method of amorphous wire under non-axial magnetic field action
Bochkarev et al. Ferroprobe Magnetometer with Preset Excitation Field Induction Mode
JP2016061572A (en) Magnetic field sensor
EP2388608A1 (en) Fluxgate sensor circuit for measuring the gradient of a magnetic field
Lowes Do magnetometers measure B or H?
Clark Correction of electric and magnetic fields and gradients measured within and around an insulating sensor capsule in seawater
RU2161775C2 (en) Magnetic compass
SU568917A1 (en) Three-component magnetic inductance transducer