RU2522688C2

RU2522688C2 - Device for separation of signal caused by effect of vertical component of earth magnetic field on on-board system of magnetic field monitoring for underwater objects

Info

Publication number: RU2522688C2
Application number: RU2012125991/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Быстров; Александр Леонидович Пермяков; Александр Владимирович Игнатов
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2014-07-20
Also published as: RU2012125991A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention refers to demagnetising of underwater objects and deals with compensation of vertical component of earth magnetic field during on-board monitoring system adjustment, including self-monitoring systems, for magnetic field of underwater objects. Device is made in the form of plat horizontal conductive circuit with positive floatation and dimensions exceeding length and width of underwater object; flat conductive circuit is submerged under water surface and fixated in that position along the perimeter by cables and anchor loads so that the device plane passes through the centre of underwater object volume. Geometrical centre of flat conductive circuit should coincide with the centre of underwater object volume.

EFFECT: significantly higher uniformity of magnetic field generated by flat live circuit in underwater object volume reduces adjustment error of on-board system of magnetic field monitoring for underwater objects, caused by effect of vertical component of earth magnetic field.

1 dwg

Description

Изобретение относится к размагничиванию подводных объектов (подводных технических средств) и касается вопросов компенсации вертикальной составляющей магнитного поля Земли в процессе настройки бортовых систем контроля, в том числе и самоконтроля, магнитного поля подводных объектов.The invention relates to the demagnetization of underwater objects (underwater technical means) and relates to compensation of the vertical component of the Earth’s magnetic field in the process of setting on-board monitoring systems, including self-monitoring, the magnetic field of underwater objects.

Точность контроля магнитного поля подводных объектов с помощью бортовых многодатчиковых систем существенно зависит от качества настройки систем, в процессе которой необходимо выделять сигналы, обусловленные влиянием магнитного поля Земли и индуцированной намагниченностью ферромагнитного корпуса подводного объекта для последующего учета и компенсации. В процессе такой настройки необходимо изменять компоненты магнитного поля Земли, действующие в направлении основных осей объекта. Очевидно, что изменения продольной и поперечной компонент могут быть осуществлены достаточно просто путем изменения курса объекта. При этом максимальные изменения продольной и поперечной компонент внешнего магнитного поля достигаются при поочередной ориентации объекта по главным магнитным курсам.The accuracy of the control of the magnetic field of underwater objects using onboard multi-sensor systems substantially depends on the quality of the system settings, during which it is necessary to isolate signals due to the influence of the Earth's magnetic field and the induced magnetization of the ferromagnetic body of the underwater object for subsequent accounting and compensation. In the process of such adjustment, it is necessary to change the components of the Earth's magnetic field, acting in the direction of the main axes of the object. Obviously, changes in the longitudinal and transverse components can be made quite simply by changing the course of the object. In this case, the maximum changes in the longitudinal and transverse components of the external magnetic field are achieved when the object is alternately oriented along the main magnetic courses.

Для изменения вертикальной компоненты внешнего магнитного поля наиболее часто используются электропроводящие контуры, по которым протекает постоянный ток, в частности донные контуры. В известном техническом решении ветви электропроводящего контура прокладываются на дне акватории, в которой располагается плавающий ферромагнитный объект (Б.А.Ткаченко. «История размагничивания кораблей Советского Военно-Морского Флота». - Л., Наука, 1981, с.114). Основным достоинством этого известного технического решения является его простота, однако со сравнительно небольшими затратами оно может быть реализовано только на акваториях с требуемыми глубинами и малым наклоном донной поверхности. Кроме того, данному техническому решению присущ серьезный недостаток, обусловленный тем, что плоскость контура располагается ниже центра плавающего ферромагнитного объекта, и для достижения удовлетворительной погрешности при проведении работ с ферромагнитным объектом из-за неоднородности магнитного поля, создаваемого контуром, необходимо увеличивать размеры контура. Увеличение же размеров приводит к существенному увеличению величины тока контура и потребляемой электрической мощности.To change the vertical component of the external magnetic field, electrically conductive circuits are most often used along which direct current flows, in particular bottom contours. In a known technical solution, the branches of the electrically conductive circuit are laid at the bottom of the water area in which the floating ferromagnetic object is located (B. Tkachenko. “The history of the demagnetization of ships of the Soviet Navy.” - L., Nauka, 1981, p. 114). The main advantage of this well-known technical solution is its simplicity, however, at relatively low cost, it can be implemented only in water areas with the required depths and a small inclination of the bottom surface. In addition, this technical solution has a serious drawback, due to the fact that the plane of the contour is located below the center of the floating ferromagnetic object, and to achieve a satisfactory error when working with a ferromagnetic object due to the inhomogeneity of the magnetic field created by the contour, it is necessary to increase the size of the contour. An increase in size leads to a significant increase in the magnitude of the loop current and the consumed electric power.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство по патенту США №4,993,345 от 19.02.1991 «Floating degaussing cable system», - прототип. В известном устройстве используется плавающий кабель. Электрический контур охватывает корпус ферромагнитного объекта по поверхности воды, а плавающий кабель отделяется от корпуса специальными кранцами-поплавками. Этому техническому решению присущ тот же недостаток, что и аналогу: центр объема подводного объекта значительно отстоит от плоскости контура. В сочетании с минимальными габаритами контура это приводит к высокой неоднородности, создаваемого им поля внутри занимаемого объектом объема, и, как следствие, высокой погрешности настройки магнитометрических систем. Кроме того, данное устройство не может быть использовано для оснащения стационарных магнитных стендов на замерзающих акваториях.The closest in technical essence to the proposed technical solution is the device according to US patent No. 4,993,345 of 02/19/1991 "Floating degaussing cable system", a prototype. In the known device uses a floating cable. The electrical circuit covers the housing of the ferromagnetic object on the surface of the water, and the floating cable is separated from the housing by special faucets-floats. This technical solution has the same drawback as its counterpart: the volume center of the underwater object is significantly distant from the contour plane. In combination with the minimum dimensions of the circuit, this leads to a high heterogeneity of the field created by it inside the volume occupied by the object, and, as a result, a high error in the adjustment of magnetometric systems. In addition, this device cannot be used to equip stationary magnetic stands in freezing waters.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение погрешности настройки бортовой системы контроля магнитного поля подводного объекта, обусловленной влиянием вертикальной составляющей магнитного поля Земли.The task of the invention is to reduce the tuning error of the on-board system for monitoring the magnetic field of an underwater object, due to the influence of the vertical component of the Earth's magnetic field.

Выполнение поставленной задачи достигается тем, что в известном устройстве, представляющем собой плоский горизонтальный электропроводящий контур, имеющий положительную плавучесть, и габаритные размеры, превышающие длину и ширину подводного объекта, плоский электропроводящий контур располагают ниже водной поверхности и закрепляют в этом положении по периметру с помощью тросов и якорных грузов так, что плоскость, в которой он расположен, проходит через центр объема подводного объекта. Причем геометрический центр плоского электропроводящего контура совпадает с центром объема подводного объекта.The task is achieved in that in the known device, which is a flat horizontal electrically conductive circuit having positive buoyancy, and overall dimensions exceeding the length and width of the underwater object, the flat electrically conductive circuit is located below the water surface and secured in this position along the perimeter with cables and anchor cargo so that the plane in which it is located passes through the center of the volume of the underwater object. Moreover, the geometric center of the flat conductive contour coincides with the center of the volume of the underwater object.

Снижение погрешности настройки бортовой системы контроля магнитного поля подводного объекта, обусловленной влиянием вертикальной составляющей магнитного поля Земли, обеспечивается совокупностью отличительных признаков предлагаемого устройства. При этом осуществляется оптимальный выбор глубины прокладки горизонтального электропроводящего контура, позволяющий минимизировать неоднородность магнитного поля создаваемого контуром. Оптимальность достигается при прохождении плоскости контура через центр объема подводного объекта. В этом случае функции, описывающие изменение вертикальной составляющей магнитного поля в плоскости контура в продольном и поперечном направлениях, имеют минимум в геометрическом центре контура. Причем значения функций, описывающих изменение вертикальной составляющей магнитного поля контура в вертикальном направлении (погрешности), возрастают при удалении от центра контура. Следовательно, минимальные погрешности отклонения магнитного поля контура от однородного поля достигаются при совмещении геометрического центра контура с центром объема подводного объекта.The reduction of the tuning error of the onboard system for monitoring the magnetic field of an underwater object, due to the influence of the vertical component of the Earth’s magnetic field, is ensured by the combination of distinctive features of the proposed device. In this case, the optimum choice of the laying depth of the horizontal electrically conductive circuit is made, which minimizes the inhomogeneity of the magnetic field created by the circuit. Optimality is achieved by passing the contour plane through the center of volume of the underwater object. In this case, the functions describing the change in the vertical component of the magnetic field in the plane of the contour in the longitudinal and transverse directions have a minimum in the geometric center of the contour. Moreover, the values of the functions that describe the change in the vertical component of the magnetic field of the contour in the vertical direction (error) increase with distance from the center of the contour. Consequently, the minimum errors of the deviation of the magnetic field of the contour from the uniform field are achieved by combining the geometric center of the contour with the center of volume of the underwater object.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлены ферромагнитный корпус подводного объекта 1 и предлагаемое устройство, включающее электропроводящий контур 2, имеющий положительную плавучесть, проложенный ниже водной поверхности, и закрепленный по периметру с помощью тросов 3 и якорных грузов 4.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which schematically shows the ferromagnetic body of the underwater object 1 and the proposed device, including an electrically conductive circuit 2, having positive buoyancy, laid below the water surface, and secured around the perimeter using ropes 3 and anchor weights 4.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.

Подводный объект устанавливается на акватории магнитного стенда. Изменением курса осуществляются определение и учет влияния горизонтальной составляющей магнитного поля Земли на бортовую многодатчиковую систему контроля магнитного поля подводного объекта. Для определения и учета влияния вертикальной составляющей магнитного поля Земли вокруг подводного объекта прокладывается плоский электропроводящий горизонтальный контур таким образом, что геометрический центр контура совпадает с центром объема, занимаемого корпусом подводного объекта. В электропроводящий контур подается постоянный ток, позволяющий изменять величину действующей на подводный объект вертикальной составляющей магнитного поля Земли.The underwater object is installed in the water area of the magnetic stand. By changing the course, the influence of the horizontal component of the Earth’s magnetic field on the airborne multi-sensor control system of the magnetic field of the underwater object is determined and taken into account. To determine and take into account the influence of the vertical component of the Earth's magnetic field, a flat electrically conductive horizontal circuit is laid around the underwater object in such a way that the geometric center of the contour coincides with the center of the volume occupied by the body of the underwater object. A direct current is supplied to the electrically conductive circuit, which allows changing the magnitude of the vertical component of the Earth’s magnetic field acting on the underwater object.

Использование предлагаемого устройства позволяет снизить погрешность настройки бортовой системы контроля магнитного поля подводного объекта, обусловленной влиянием вертикальной составляющей магнитного поля Земли, за счет существенного улучшения однородности магнитного поля, создаваемого плоским контуром с током в объеме подводного объекта. Важным достоинством предлагаемого устройства является и то, что оно пригодно для оснащения стационарных магнитных стендов на замерзающих акваториях. Указанные особенности выгодно отличают предлагаемое устройство от прототипа.Using the proposed device allows to reduce the tuning error of the on-board system for monitoring the magnetic field of an underwater object, due to the influence of the vertical component of the Earth’s magnetic field, due to a significant improvement in the uniformity of the magnetic field created by a flat circuit with current in the volume of the underwater object. An important advantage of the proposed device is that it is suitable for equipping stationary magnetic stands in freezing waters. These features distinguish the proposed device from the prototype.

Claims

A device for isolating a signal due to the influence of the vertical component of the Earth’s magnetic field on the onboard magnetic field control system of an underwater object, which is a flat horizontal electrically conductive circuit having positive buoyancy, with dimensions exceeding the length and width of the underwater object, characterized in that the flat electrically conductive circuit is laid below the water surface and is fixed in this position along its perimeter with the help of cables and anchor weights so that the plane in which it is located, passes through the center of the volume of the submerged underwater object, and its geometric center in this case coincides with the center of the volume of the underwater object.