RU2486098C1 - Device for determination of careen and trim of moving structures - Google Patents

Device for determination of careen and trim of moving structures Download PDF

Info

Publication number
RU2486098C1
RU2486098C1 RU2012102649/28A RU2012102649A RU2486098C1 RU 2486098 C1 RU2486098 C1 RU 2486098C1 RU 2012102649/28 A RU2012102649/28 A RU 2012102649/28A RU 2012102649 A RU2012102649 A RU 2012102649A RU 2486098 C1 RU2486098 C1 RU 2486098C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
trim
angles
accelerometers
careen
proposed device
Prior art date
Application number
RU2012102649/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Александрович Челдышов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро Промышленной Автоматики"
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 Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро Промышленной Автоматики" filed Critical Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро Промышленной Автоматики"
Priority to RU2012102649/28A priority Critical patent/RU2486098C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2486098C1 publication Critical patent/RU2486098C1/en

Links

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to instrument making, particularly, to instruments that allow determining inclination to horizon of moving objects. Proposed device comprises two accelerometers and two angular speed transducers arranged directly aboard the ship and computation module to compute combinations of low- and high-frequency components of transducer signals in lengthwise and transverses planes.
EFFECT: simplified design, lower weight and smaller overall dimensions.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения и, в частности, к устройствам для определения угла наклона к горизонту подвижных объектов, например судов на подводных крыльях.The invention relates to the field of instrumentation and, in particular, to devices for determining the angle of inclination to the horizon of moving objects, such as hydrofoils.

Известна гировертикаль (см. Гировертикаль малогабаритная МГВ-5. Руководство по технической эксплуатации. ИСМЯ.402164.001 РЭ, аналог), предназначенная для определения углового положения судов на подводных крыльях относительно вертикали места, содержащая трехстепенной гироскоп в кардановом подвесе, снабженный электрической маятниковой коррекцией относительно продольной и поперечной осей, коррекционные моторы и стопорное устройство для обеспечения времени готовности при запуске гировертикали.The gyro-vertical is known (see. Giro-vertical small-sized MGV-5. Manual for technical operation. ISMYA.402164.001 RE, analog), designed to determine the angular position of hydrofoils relative to the vertical of a place, containing a three-stage gyroscope in a gimbal, equipped with an electric pendulum correction relative to the longitudinal and transverse axes, corrective motors and a locking device to ensure ready time when starting the vertical.

Недостатком гировертикали является ее сложность и невозможность ее нормальной эксплуатации на качающемся основании, каковым является судно на подводных крыльях, ввиду наличия требования после отключения электропитания в течение 5 минут изделие не переносить и не поворачивать.The disadvantage of the gyro-vertical is its complexity and the impossibility of its normal operation on a swinging base, which is a hydrofoil vessel, due to the requirement that after disconnecting the power supply for 5 minutes, the product should not be transferred or rotated.

Указанный недостаток частично устранен в маятниковом кренодифферентомере (см. Авторское свидетельство СССР №618286, кл. G01C 9/12, 1979, прототип), содержащем пространственный физический маятник, на осях подвеса которого установлены датчики углов крена и дифферента, а также датчики момента, управляемые через усилители от акселерометров и датчиков угловых скоростей, расположенных на маятнике.The indicated drawback was partially eliminated in the pendulum roll diffractometer (see USSR author's certificate No. 618286, class G01C 9/12, 1979, prototype), which contains a spatial physical pendulum, on the suspension axes of which roll angle and trim sensors, as well as torque sensors controlled through amplifiers from accelerometers and angular velocity sensors located on the pendulum.

Недостатком прототипа является его сложность.The disadvantage of the prototype is its complexity.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства для определения углов крена и дифферента, снижение его веса и габаритов.The aim of the invention is to simplify the design of the device for determining the angles of heel and trim, reducing its weight and dimensions.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения углов крена и дифферента содержит два акселерометра, два датчика угловой скорости и вычислительный модуль. При этом датчики расположены непосредственно на корпусе объекта, а вычислительный модуль вычисляет углы на основе комбинации низкочастотной и высокочастотной составляющих сигналов датчиков в продольной и поперечной плоскостях соответственно.This goal is achieved in that the device for determining the angles of heel and trim contains two accelerometers, two angular velocity sensors and a computational module. In this case, the sensors are located directly on the body of the object, and the computing module calculates the angles based on a combination of low-frequency and high-frequency components of the sensor signals in the longitudinal and transverse planes, respectively.

Функциональная схема предлагаемого устройства для определения угла наклона подвижного объекта относительно одной из двух идентичных осей приведена на чертеже.A functional diagram of the proposed device for determining the angle of inclination of a moving object relative to one of two identical axes is shown in the drawing.

Предлагаемое устройство на каждой оси содержит акселерометр 1, датчик угловой скорости 2 и вычислительный модуль 3.The proposed device on each axis contains an accelerometer 1, an angular velocity sensor 2 and a computing module 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При статических углах наклона корпуса объекта акселерометр 1 измеряет составляющую ускорения силы тяжести и имеет передаточную функцию Kα·sinα, где α - угол наклона корпуса объекта, а Кα - крутизна выходного сигнала акселерометра 1. При малых углах наклона, что реально имеет место на судах на подводных крыльях с системой стабилизации углов крена и дифферента, передаточную функцию акселерометра 1 можно принять в виде Kα·α, и в этом качестве как датчик угла наклона акселерометр 1 используется в предлагаемом устройстве. Выходной сигнал акселерометра 1 поступает на первый вход вычислительного модуля 3, имеющий передаточную функцию 1 1 + Тр

Figure 00000001
, где он фильтруется от высокочастотных помех, возникающих при действии на корпус судна динамических возмущений от ударов волн при его движении на подводных крыльях. Постоянная времени Т определяется частотным спектром возмущений и полосой пропускания подвижного объекта.When static tilt angles of the object 1 housing an accelerometer measures the component of acceleration of gravity and has a transfer function K α · sinα, where α - angle of the object body, and K α - slope of the output signal of the accelerometer 1. At small angles of inclination that actually takes place on the hydrofoil vessels with a stabilization system for roll and trim angles, the transfer function of accelerometer 1 can be taken in the form K α · α, and as such a tilt angle sensor, accelerometer 1 is used in the proposed device. The output signal of the accelerometer 1 is fed to the first input of the computing module 3 having a transfer function one one + Tr
Figure 00000001
, where it is filtered from high-frequency interference arising from the action of dynamic disturbances on the hull of the vessel from shock waves during its movement on hydrofoils. The time constant T is determined by the frequency spectrum of the disturbances and the passband of the moving object.

Таким образом, формируется низкочастотная составляющая сигнала устройства определения угла наклона.Thus, the low-frequency component of the signal of the device for determining the angle of inclination is formed.

Для компенсации запаздывания выходного сигнала вычислительного модуля 3, возникающего вследствие фильтрации помехи, на второй вход вычислительного модуля 3 поступает сигнал датчика угловой скорости 2, имеющего передаточную функцию К α ˙ p α ,

Figure 00000002
где К α ˙
Figure 00000003
- крутизна сигнала датчика угловой скорости 2, на основе которого формируется высокочастотная составляющая сигнала устройства определения угла наклона.To compensate for the delay in the output signal of the computing module 3, resulting from filtering interference, the signal of the angular velocity sensor 2 having a transfer function is supplied to the second input of the computing module 3 TO α ˙ p α ,
Figure 00000002
Where TO α ˙
Figure 00000003
- the steepness of the signal of the angular velocity sensor 2, on the basis of which the high-frequency component of the signal of the device for determining the angle of inclination is formed.

Передаточная функция предлагаемого устройства для определения углов наклона подвижных объектов относительно одной из двух идентичных осей, приведенного на чертеже, имеет вид:The transfer function of the proposed device for determining the angles of inclination of moving objects relative to one of two identical axes shown in the drawing, has the form:

Figure 00000004
Figure 00000004

при

Figure 00000005
передаточная функция принимает видat
Figure 00000005
the transfer function takes the form

W(p) = K α α              (1)

Figure 00000006
W (p) = K α α (1)
Figure 00000006

Из передаточной функции (I) видно, что предлагаемое устройство измеряет только статические углы наклона объекта, полностью устраняет динамическую составляющую сигнала акселерометров, возникающие вследствие действия возмущений, например, при волнении моря.From the transfer function (I) it can be seen that the proposed device measures only the static angles of inclination of the object, completely eliminates the dynamic component of the signal of the accelerometers that arise due to disturbances, for example, during sea waves.

При длительной циркуляции (развороте) судна на подводных крыльях на выходе предлагаемого устройства в канале крена формируется выходной сигнал, возникающий вследствие центробежной силы. Этот сигнал системой стабилизации судна воспринимается как ошибка стабилизации и формирует наклон судна во внутреннюю сторону разворота, обеспечивая тем самым координированный разворот.With prolonged circulation (turn) of the hydrofoil vessel at the output of the proposed device, an output signal is generated in the roll channel due to centrifugal force. This signal is perceived by the ship’s stabilization system as a stabilization error and forms the tilt of the ship to the inside of the turn, thereby ensuring a coordinated turn.

Таким образом, предлагаемое устройство при более простой конструкции позволяет определять углы наклона подвижного объекта при действии возмущений.Thus, the proposed device with a simpler design allows you to determine the angles of inclination of a moving object under the action of perturbations.

Claims (1)

Устройство для определения углов крена и дифферента подвижных объектов, например судна на подводных крыльях, содержащее два акселерометра, два датчика угловых скоростей и два вычислительных модуля, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, датчики жестко связаны с корпусом подвижного объекта, а вычислительные модули вычисляют углы наклона на основе комбинации низкочастотной и высокочастотной составляющих сигналов датчиков в продольной и поперечной плоскостях соответственно. A device for determining the roll and trim angles of moving objects, for example a hydrofoil vessel, containing two accelerometers, two angular velocity sensors and two computing modules, characterized in that, in order to simplify the design, the sensors are rigidly connected to the body of the moving object, and the computing modules tilt angles are calculated based on a combination of the low-frequency and high-frequency components of the sensor signals in the longitudinal and transverse planes, respectively.
RU2012102649/28A 2012-01-25 2012-01-25 Device for determination of careen and trim of moving structures RU2486098C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012102649/28A RU2486098C1 (en) 2012-01-25 2012-01-25 Device for determination of careen and trim of moving structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012102649/28A RU2486098C1 (en) 2012-01-25 2012-01-25 Device for determination of careen and trim of moving structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2486098C1 true RU2486098C1 (en) 2013-06-27

Family

ID=48702156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012102649/28A RU2486098C1 (en) 2012-01-25 2012-01-25 Device for determination of careen and trim of moving structures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2486098C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2817308C1 (en) * 2023-05-10 2024-04-15 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Shipboard electronic inclination and trim meter

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU678286A1 (en) * 1977-09-20 1979-08-05 Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им. 50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Pendulum-type inclination and trim difference meter
US4318300A (en) * 1978-11-30 1982-03-09 Litton Systems, Inc. Low cost self aligning strapdown attitude and heading reference system
EP0512563A2 (en) * 1991-05-10 1992-11-11 TELDIX GmbH Navigation device for vehicles
RU2057679C1 (en) * 1992-11-27 1996-04-10 Яков Ильич Ходорковский Statodynamic inclinometer
WO2000036376A1 (en) * 1998-12-17 2000-06-22 Tokin Corporation Orientation angle detector
RU2261417C1 (en) * 2004-05-28 2005-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method of estimation of strain and angles of orientation of ship with strain taken into account
EP1722239A2 (en) * 2005-05-13 2006-11-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for measuring speed of a moving object

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU678286A1 (en) * 1977-09-20 1979-08-05 Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им. 50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Pendulum-type inclination and trim difference meter
US4318300A (en) * 1978-11-30 1982-03-09 Litton Systems, Inc. Low cost self aligning strapdown attitude and heading reference system
EP0512563A2 (en) * 1991-05-10 1992-11-11 TELDIX GmbH Navigation device for vehicles
RU2057679C1 (en) * 1992-11-27 1996-04-10 Яков Ильич Ходорковский Statodynamic inclinometer
WO2000036376A1 (en) * 1998-12-17 2000-06-22 Tokin Corporation Orientation angle detector
RU2261417C1 (en) * 2004-05-28 2005-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method of estimation of strain and angles of orientation of ship with strain taken into account
EP1722239A2 (en) * 2005-05-13 2006-11-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for measuring speed of a moving object

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2817308C1 (en) * 2023-05-10 2024-04-15 Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Shipboard electronic inclination and trim meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Effective adaptive Kalman filter for MEMS-IMU/magnetometers integrated attitude and heading reference systems
EP2472225B1 (en) Method and system for initial quaternion and attitude estimation
RU2348903C1 (en) Method of determination of navigating parameters by gimballess inertial navigating system
EP2361369B1 (en) Signal processing module, navigation device with the signal processing module, vehicle provided with a navigation device and method of providing navigation data
RU2564380C1 (en) Correction method of strap-down inertial navigation system
RU2633703C1 (en) Integrated inertial-satellite systems of orientation and navigation
RU2564379C1 (en) Platformless inertial attitude-and-heading reference
RU2272995C1 (en) Method for elaboration of navigational parameters and local vertical (modifications)
RU2486098C1 (en) Device for determination of careen and trim of moving structures
RU2603767C1 (en) Method for self-compensation of gyroscopic device drifts independent of acceleration
Dukan et al. Integration filter for APS, DVL, IMU and pressure gauge for underwater vehicles
EP3043150B1 (en) Helicopter motion identification during inertial reference system leveling
CN112925035B (en) Dynamic cold atom gravimeter scheme without vibration reduction platform
RU2630526C1 (en) Azimuthal orientation of platform of triaxial gyrostabiliser
WO2017047326A1 (en) Data processing device for calculating ship attitude, sensor unit for calculating ship attitude, sensor system for calculating ship attitude, and ship sensor system
CN105258699B (en) Inertial navigation method based on gravity real-Time Compensation
JP2001330466A (en) Underwater sailing body and method for detecting azimuth and posture angle thereof
JP7113701B2 (en) MAGNETIC COMPENSATION DEVICE AND MAGNETIC COMPENSATION METHOD
CN109990776B (en) Attitude measurement method and device
RU2664973C1 (en) Underwater glider for localizing a source of sound
RU2523670C1 (en) Integrated inertial-satellite system of orientation and navigation for marine facilities
Gryazin et al. Inertial measurement unit of waverider buoy. development and test results
RU2817308C1 (en) Shipboard electronic inclination and trim meter
RU2581743C1 (en) Strap down dead reckoning equipment
CN115979260B (en) Bionic navigation system, method, equipment and computer storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150126