RU2531059C1

RU2531059C1 - Magnetic course indicator for speed vessels

Info

Publication number: RU2531059C1
Application number: RU2013128078/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Уланов; Евгений Васильевич Приходько; Анатолий Петрович Ванаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор"
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2014-10-20

Abstract

FIELD: instrument making.

SUBSTANCE: magnetic course indicator for speed vessels comprises a transparent body of a pot made in the form of a sphere, filled with compass fluid, a magnetosensitive element arranged inside the body and comprising a float, a scale, magnets and a support unit, where a compass needle is inserted. The magnetic course indicator additionally comprises a sensor of electronic transmission of a course signal located at the bottom of the compass body so that one of its receivers of the horizontal component of the magnetic field of earth Hx lies on the diametral line of the pot body, and the second receiver Hy is perpendicular to it. The magnetosensitive element has positive buoyancy in compass fluid, the support unit of the magnetosensitive element is made in the form of a cone, magnets of the magnetosensitive element are located below the centre of the support centre, on the side surface of the float along the perimeter there is a scale for visual count of the course.

EFFECT: simplified design, increased accuracy of count pickup.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано для передачи данных курсоуказания скоростных судов в системы судовой автоматики.The invention relates to the field of navigation instrumentation and can be used to transmit heading data for high-speed vessels in ship automation systems.

У всех ныне существующих дистанционных магнитных компасов электрический датчик съема информации располагается на корпусе котелка компаса (как правило на грузе), а корпус котелка устанавливается в кардановом подвесе в нактоузе, электрический датчик в процессе эксплуатации находится в горизонте.For all existing remote magnetic compasses, an electric information pickup sensor is located on the compass pot body (usually on a load), and the pot body is installed in a gimbal in the binnacle; the electric sensor is in the horizontal during operation.

Из уровня техники известен, например, магнитный компас, описанный в книге: Кардашинский-Брауде Л.А. Современные судовые магнитные компасы - СПб.: Государственный центр Российской Федерации - «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор», 1999, с.60.The prior art is known, for example, a magnetic compass described in the book: Kardashinsky-Braude L.A. Modern ship's magnetic compasses - St. Petersburg: State Center of the Russian Federation - "Central Research Institute" Electrical Appliance ", 1999, p.60.

В данном компасе (см. функциональную схему электромеханической передачи компаса KM 145-C4 на стр.61 указанного издания) генератор питает обмотку возбуждения индукционного датчика (датчика электронной передачи), расположенного на грузе котелка компаса. Индукционный датчик представляет собой кольцевой феррозонд с двумя обмотками, которые размещены ортогонально и охватывают кольцевой сердечник феррозонда. Магнитное поле чувствительного элемента вызывает появление сигналов на выходных обмотках. Амплитуды четных гармонических составляющих сигналов пропорциональны синусу и косинусу компасного курса.In this compass (see the functional diagram of the electromechanical transmission of the compass KM 145-C4 on page 61 of this publication), the generator feeds the excitation coil of the induction sensor (electronic transmission sensor) located on the load of the compass kettle. The induction sensor is an annular flux gate with two windings that are placed orthogonally and encompass the annular core of the flux gate. The magnetic field of the sensing element causes the appearance of signals on the output windings. The amplitudes of the even harmonic components of the signals are proportional to the sine and cosine of the compass heading.

Описанный выше компас, принятый за прототип изобретения, имеет существенные недостатки. Для установки такого компаса требуется сложная конструкция нактоуза, в который должен устанавливаться котелок компаса с кардановым подвесом.The compass described above, adopted as a prototype of the invention, has significant drawbacks. To install such a compass, a complex design of binnacle is required, in which a compass kettle with a gimbal should be installed.

Установка такой конструкции компаса на скоростных нового поколения судах становится все более проблематичной. Сказывается ряд факторов: с одной стороны, - динамические воздействия (нагрузки, вибрации, удары), с другой стороны, - влияние на котелок компаса ферромагнитных масс, т.к. рубки таких судов перенасыщены аппаратурой. Поэтому необходимы новые технические решения.Installing such a compass design on a new generation of high-speed vessels is becoming increasingly problematic. A number of factors affect: on the one hand, dynamic effects (loads, vibrations, shocks), on the other hand, the influence of ferromagnetic masses on the compass kettle, because logging of such vessels is oversaturated with equipment. Therefore, new technical solutions are needed.

Одним из вариантов такого решения является предложенная конструкция магнитного курсоуказателя для скоростных судов.One of the options for this solution is the proposed design of a magnetic direction indicator for high-speed vessels.

Основные задачи, на решение которых направлено изобретение:The main tasks to be solved by the invention are:

- упрощение конструкции изделия,- simplification of the design of the product,

- улучшение точностных характеристик,- improvement of accuracy characteristics,

- повышение точности съема отсчетов,- improving the accuracy of sampling,

- передача информации о курсе в системы корабельной автоматики,- transfer of course information to ship automation systems,

- возможность расположения датчика на подволоке рубки судна.- the ability to locate the sensor on the deck of the cabin.

Для решения указанных задач, в магнитный курсоуказатель, содержащий прозрачный корпус котелка, выполненный в виде сферы, заполненной компасной жидкостью, внутри которого располагается магниточувствительный элемент, состоящий из поплавка, шкалы, магнитов и опорного узла, в который вставлена игла компаса, на дне корпуса устанавливается датчик электронной передачи сигнала курса, выполненный в виде магниторезистивного датчика. Причем магниточувствительный элемент (МЧЭ) имеет положительную плавучесть в компасной жидкости, и выталкивающая сила поплавка выталкивает его вверх, при этом опорный узел выполнен в виде конуса, в который вставляется опорная игла. Опорный узел удерживает МЧЭ в угловом диапазоне качки судна. На боковой поверхности поплавка по периметру размещается шкала для визуального отсчета курса. Магниты МЧЭ располагаются ниже центра точки опоры судна. На боковой поверхности поплавка по периметру размещается шкала курсоуказателя для визуального отсчета курса.To solve these problems, in a magnetic direction indicator containing a transparent pot body made in the form of a sphere filled with compass liquid, inside of which there is a magnetically sensitive element consisting of a float, a scale, magnets and a support unit, into which the compass needle is inserted, is installed at the bottom of the case a sensor for electronic transmission of the course signal, made in the form of a magnetoresistive sensor. Moreover, the magnetically sensitive element (MCE) has positive buoyancy in the compass fluid, and the buoyancy of the float pushes it upward, while the support assembly is made in the form of a cone into which the support needle is inserted. The reference node holds the MChE in the angular range of the ship pitching. On the side surface of the float around the perimeter is a scale for visual reading of the course. Magnets MChE are located below the center of the fulcrum of the vessel. On the side surface of the float around the perimeter there is a heading indicator scale for visual reading of the course.

Магниторезистивный датчик расположен на дне корпуса так, что его магнитная ось проходят по оси магнитов компаса, причем одна принимающая Н_х лежит по диаметральной линии корпуса, а вторая Н_у перпендикулярна ей. При вращении корпуса с магниторезистивного датчика вырабатывается электрический сигнал, который передается в системы судовой автоматики.The magnetoresistive sensor is located at the bottom of the housing so that its magnetic axis passes along the axis of the compass magnets, with one receiving H _x lying along the diametrical line of the housing, and the second H _at perpendicular to it. When the hull rotates from a magnetoresistive sensor, an electrical signal is generated, which is transmitted to the ship automation systems.

Предлагаемое устройство передачи данных курсоуказания для скоростных судов представлено на фиг.1.The proposed device for transmitting heading data for high-speed vessels is presented in figure 1.

Курсоуказатель для скоростных судов содержит сферический корпус котелка 1, заполненный компасной жидкостью 2, магниточувствительный элемент 3, содержащий поплавок 4, магниты 5, опорный узел 6, шкалу 8, иглу 7, которая закреплена в центре корпуса и острием упирается в опорный узел 6.The course indicator for high-speed vessels contains a spherical body of the bowler 1 filled with compass liquid 2, a magnetically sensitive element 3 containing a float 4, magnets 5, a support assembly 6, a scale 8, a needle 7, which is fixed in the center of the hull and points against the support assembly 6 with a point.

Магниторезистивный датчик 9 расположен на дне корпуса котелка 1 таким образом, что его магнитная ось проходит по оси магнитов 5, причем одна принимающая датчика Н_х лежит по диаметральной линии корпуса, а другая Н_у перпендикулярна ей.The magnetoresistive sensor 9 is located at the bottom of the boiler body 1 in such a way that its magnetic axis passes along the axis of the magnets 5, with one receiving sensor H _x lying along the diametrical line of the housing, and the other H _at perpendicular to it.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Так как МЧЭ 3 имеет положительную плавучесть в компасной жидкости 2, поплавок 4 выталкивает МЧЭ 3 вверх, а так как игла, которая крепится к верхней части корпуса котелка 1, направлена острием вниз и упирается в опорный узел 6 поплавка, то в процессе эксплуатации МЧЭ 3 может вращаться и наклоняться по конусу опорного узла.Since the MCE 3 has positive buoyancy in the compass liquid 2, the float 4 pushes the MEC 3 upwards, and since the needle that is attached to the upper part of the boiler body 1 is pointed downward and abuts against the float support unit 6, during operation the MEC 3 can rotate and tilt along the cone of the support node.

Магнитное поле МЧЭ 3 воздействует на магниторезистивный датчик 9, с которого снимаются два сигнала - синус и косинус, пропорциональные изменению курса судна. Затем эти сигналы поступают по интерфейсу RS-422 (RS-232) в системы корабельной автоматики.The magnetic field of the MCE 3 acts on the magnetoresistive sensor 9, from which two signals are removed - the sine and cosine, proportional to the change in the course of the vessel. Then these signals are sent via RS-422 (RS-232) interface to ship automation systems.

Исключение карданного подвеса существенно упростит конструкцию курсоуказателя. Габаритные размеры курсоуказателя позволяют его закрепить на подволоке рубки судна, что удаляет его от масс аппаратуры и, соответственно, уменьшает влияние ферромагнитных масс судна на работу курсоуказателя. Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемое решение улучшает эксплуатационные характеристики устройства, упрощает его конструкцию и повышает точность курсоуказания, то есть, обеспечивает достижение заявленного технического результата.The exclusion of the gimbal will greatly simplify the design of the direction indicator. The overall dimensions of the direction indicator allow it to be fixed on the ceiling of the ship deckhouse, which removes it from the masses of equipment and, accordingly, reduces the influence of the ferromagnetic masses of the vessel on the operation of the direction indicator. Thus, in comparison with the prototype, the proposed solution improves the operational characteristics of the device, simplifies its design and increases the accuracy of the guidance, that is, ensures the achievement of the claimed technical result.

Данная конструкция курсоуказателя обеспечивает как визуальный съем показаний по шкале, так и передачу электрического сигнала в системы судовой автоматики.This design of the heading indicator provides both a visual readout on a scale and the transmission of an electrical signal to ship automation systems.

Применение магниторезистивного датчика позволяет, по сравнению с прототипом, улучшить эксплуатационные характеристики заявляемого устройства за счет его расположения в месте, удаленном от ферромагнитных масс, затрудняющем визуальный съем данных. Это особенно важно для скоростных судов, рубки которых заполнены приборами и другим оборудованием.The use of a magnetoresistive sensor allows, in comparison with the prototype, to improve the operational characteristics of the inventive device due to its location in a place remote from the ferromagnetic masses, which complicates the visual reading of data. This is especially important for high-speed vessels, the cabin of which is filled with instruments and other equipment.

Исключение карданного подвеса уменьшает влияние вибраций на детали корпуса курсоуказателя.The exclusion of the gimbal reduces the effect of vibration on the details of the heading housing.

Таким образом, обеспечивается достижение заявленного технического результата.Thus, the achievement of the claimed technical result is ensured.

Claims

A magnetic heading indicator for high-speed vessels, comprising a transparent boiler body made in the form of a sphere filled with compass liquid, a magnetically sensitive element located inside the body and consisting of a float, a scale, magnets and a support unit, into which the compass needle is inserted, characterized in that it additionally contains a sensor for electronic transmission of the signal of the course, made in the form of a magnetoresistive sensor and located on the bottom of the compass case so that one of its receiving horizontal component of the earth’s magnetic field H _x lies along the diametrical line of the boiler body, and the second receiving H _{y is} perpendicular to it, while the magnetosensitive element has positive buoyancy in the compass liquid, the support node of the magnetosensitive element is made in the form of a cone, the magnets of the magnetosensitive element are located below the center of the fulcrum, on the side surface of the float around the perimeter there is a scale for visual reading of the course.