SU1434254A1 - Device for measuring ship rolling and pitching - Google Patents

Device for measuring ship rolling and pitching Download PDF

Info

Publication number
SU1434254A1
SU1434254A1 SU864087302A SU4087302A SU1434254A1 SU 1434254 A1 SU1434254 A1 SU 1434254A1 SU 864087302 A SU864087302 A SU 864087302A SU 4087302 A SU4087302 A SU 4087302A SU 1434254 A1 SU1434254 A1 SU 1434254A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
ring
inductive
gyrosphere
angles
pitching
Prior art date
Application number
SU864087302A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Борисович Воробьев
Владимир Митрофанович Крымов
Original Assignee
Калининградское Высшее Инженерное Морское Училище
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 Калининградское Высшее Инженерное Морское Училище filed Critical Калининградское Высшее Инженерное Морское Училище
Priority to SU864087302A priority Critical patent/SU1434254A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1434254A1 publication Critical patent/SU1434254A1/en

Links

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к средствам измерени  бортовой и килевой качки судна. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений. Устройство содержит гиросферу 1 с катушкой центрировани  21, след щую сферу 2, резервуар 4, кардановый подвес с наружным 8 и внутренним 6 кольцами , датчик угла отклонени  наружного кольца 8 от нактоуза 10, датчик угла отклонени  внутреннего кольца 6 от наружного 8, первый 11 и второй 12 датчики, закрепленные на резервуаре 4, и блок обработки информации . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.gThe invention relates to a measurement technique, in particular, to means for measuring the rolling and pitching of a ship. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. The device comprises a gyrosphere 1 with a centering coil 21, the following sphere 2, a reservoir 4, a gimbal suspension with an outer 8 and an inner 6 ring, a deflection angle sensor of the outer ring 8 from the binnacle 10, a deflection angle sensor of the inner ring 6 from the outer 8, first 11 and the second 12 sensors mounted on the tank 4, and the processing unit. 1 hp f-ly, 3 ill.g

Description

.4 hd.4 hd

(У1 ьй(U1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам измерени  углов бортовой и килевой качки судна, и может быть использовано как дл  индикации этих углов, так и в качестве датчика в системах стабилизации в плоскости горизонта различных приборов установленной на судне аппаратуры, например антенн гидроакустических и радиолокационных станций, пеленгаторных репитеров, магнитометров, актинометров и др.The invention relates to instrumentation engineering, in particular, to devices for measuring ship angles and pitching angles, and can be used both to indicate these angles and as a sensor in stabilization systems in the horizon plane of various instruments of equipment installed on the ship. hydroacoustic and radar stations, direction-finding repeaters, magnetometers, actinometers, etc.

Цель изобретени  - повьппение точности измерений.The purpose of the invention is to improve measurement accuracy.

На фиг. 1 схематично показано устройство , общю вид5 на фиг. 2 электрическа  схема соединени  индуктивных катушек в индуктивном датчике; на фиг. 3 - блок-схема формировани  сигналов рассогласовани , пропорциональных угла м бортовой и килевой качки судна.FIG. 1 schematically shows a device, a general view5 of FIG. 2 an electrical circuit for connecting inductive coils in an inductive sensor; in fig. 3 is a block diagram of the formation of mismatch signals proportional to the angle m of the onboard and pitching ship.

Гиросфера 1 находитс  внутри след щей сферы 2 и свободно плавает в поддерживающей жидкости. След ща  сфера 2 закреплена в столе 3 и может- неограниченно вращатьс  относительно него. Стол 3 закрывает резервуар 4 установленньй с помощью опорного кольца 5 и амортизационного подвеса (не показан) во внутреннем карданном кольце 6„ Полуоси 7 жестко закреплены на кольце 6 и вставлены в под- щипники, расположенные на наружном карданном кольце 8, полуоси 9 которого вставлены в подшипники, установленные в нактоузе 10,. К палубе нактоуз крепитс  таким образом, чтобы ось 9 вращени  наружного карданного кольца 8 была параллельна продольной оси судна, т.е. линии нос - корма,The gyrosphere 1 is inside the tracking sphere 2 and floats freely in the support fluid. The following sphere 2 is fixed in the table 3 and can rotate unrestricted relative to it. Table 3 closes the tank 4 installed by means of a support ring 5 and a shock-absorbing suspension (not shown) in the inner cardan ring 6 "Semi axes 7 are rigidly fixed to ring 6 and inserted into the support plates located on the outer cardan ring 8, semi-axes 9 of which are inserted into bearings installed in binnacle 10 ,. The binnacle is attached to the deck in such a way that the axis of rotation 9 of the outer gimbal ring 8 is parallel to the longitudinal axis of the vessel, i.e. nose lines - feed,

Дл  измерени  угла поворота наружного карданного кольца 8 относительно нактоуза 10 установлен датчик 11 угла, ротор которого закреплен на кольце 8, а статор - на нактоузе 10. Дл  измерени  угла поворота -внутреннего карданного кольца 6 относительно наружного кольца 8 установлен датчик 12 угла, ротор которого закреплен на карданном кольце 6, а статор - на карданном кольце 8.To measure the angle of rotation of the outer gimbal ring 8 relative to the binnacle 10, an angle sensor 11 is installed, the rotor of which is fixed to the ring 8, and a stator - on the binnacle 10. For measuring the angle of rotation of the inner gimbal ring 6 relative to the outer ring 8, an angle sensor 12 is installed, the rotor of which mounted on the cardan ring 6, and the stator on the cardan ring 8.

В разрезном кольце 13, которое ст жками 14 крепитс  к резервуару 4, закре1шены два идентичных индуктивных датчика 15 и 16. Индуктивный датчик 15 предназначен дл  измерени  углаIn the split ring 13, which is fastened to the tank 4 with the strings 14, two identical inductive sensors 15 and 16 are clamped. Inductive sensor 15 is designed to measure the angle

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

поворота резервуара 4 относительно гиросферы вокруг оси вращени  наружного карданного кольца и имеет четыре индуктивных катушки 17-20 с сердечниками , которые расположены в плоскости , перпендикул рной плоскости внутреннего карданного кольца 6 и проход щей через полуоси 7. Индуктивный датчик 16 предназначен дл  измерени  угла поворота резервуара относительно гиросферы вокруг оси вращени  внутреннего карданного кольца 6 и имеет также четыре индуктивных катушки с сердечниками, которые наход тс  в плоскости, перпендикул рной плоскости внутреннего карданного кольца 6 и проход щей через полуоси 9. Все восемь индуктивных катушек при нормальной температуре поддерживающей жидкости расположены симметрично по высоте относительно катушки 21 центрировани , наход щейс  внутри гиросферы 1. Электрическое соединение четырех катушек в каждом индуктивном датчике одинаково (фиг.2) Катушки 17, 19 и 18, 20 соединены в парах последовательно-согласно, а между собой эти пары соединены последовательно-встречно . Такое соединение индуктивных катушек исключает вл-и ние перемещени  гиросферы 1 по высоте на величину сигнала, снимаемого с индуктивных датчиков.rotation of tank 4 relative to the gyrosphere around the axis of rotation of the outer universal ring and has four inductive coils 17–20 with cores, which are located in a plane perpendicular to the plane of the internal universal ring 6 and passing through the semi-axis 7. Inductive sensor 16 is designed to measure the angle of rotation of the tank relative to the gyrosphere around the axis of rotation of the inner gimbal ring 6, and also has four inductive coils with cores which are in a plane perpendicular to the plane the morning cardan ring 6 and passing through the axles 9. All eight inductive coils at normal temperature of the supporting fluid are located symmetrically in height relative to the centering coil 21 inside the gyrosphere 1. The electrical connection of the four coils in each inductive sensor is the same (figure 2) Coils 17, 19 and 18, 20 are connected in pairs in series-according, and between them these pairs are connected in series-counter. Such a connection of inductive coils excludes the height of the movement of the gyrosphere 1 in height by the magnitude of the signal received from the inductive sensors.

IСигналы , вырабатываемые датчиками 11 и 12 угла алгебраически суммируютс  с сигналами, вырабатываемыми индуктивными датчиками 15 и 16, в результате чего на выходе сумматоров получаютс  напр жени , пропорциональные углам бортовой и килевой качки судна. Сигнал с датчика 11 угла, пропорциональный углу поворота наружного карданного кольца 8 относительно нактоуза 10, поступает после усилител  22 на один вход cy fмaтopa 23. На второй вход этого сумматора поступает после усилител  24 сигнал с индуктивного датчика 15, пропорциональный углу поворота резервуара 4 относительно гнросферы 1. На выходе сумматора 23 формируетс  в любой момент времени сигнал, пропорциональный углу бортовой качки судна, т.е. углу наклона нактоуза относительно экваториальной плоскости гиросферы. Сигнал, пропорциональный углу килевой качки, формируетс  идентично путемThe signals produced by the angle sensors 11 and 12 are algebraically summed with the signals produced by the inductive sensors 15 and 16, with the result that voltages proportional to the angles of the ship’s side and keel are obtained at the output of the summers. The signal from the angle sensor 11, proportional to the angle of rotation of the outer gimbal ring 8 relative to the binnacle 10, comes after amplifier 22 to one input of cy fmator 23. To the second input of this adder comes after amplifier 24, a signal from inductive sensor 15 proportional to the angle of rotation of the tank 4 relative to the nodrosphere 1. At the output of the adder 23, a signal is generated at any time that is proportional to the ship’s rolling angle, i.e. the slope of the binnacle relative to the equatorial plane of the gyrosphere. A signal proportional to the pitching angle is formed identically by

суммировани  сигналов с датчика 12 угла и индуктивного датчика 16.summing the signals from the angle sensor 12 and the inductive sensor 16.

Устройство работает следующим ою- разом.The device operates as follows.

В рабочем состо нии гирокомпаса гиросфера 1 занимает устойчивое положение динамического равновеси  относительно плоскостей истинного меридиана и горизонта. Протекающий в катушке 21 центрировани  ток создает электромагнитное поле,, которое наводит в след щей сфере 2 вихревые токи поле которых, взаимодейству  с элек- тромагнитнь:М полем катушки центрировани , создает отталкивающие силы, центрирующие гиросферу 1 по отноше- н:ж к след щей сфере 2.In the working state, the gyrocompass gyrosphere 1 occupies a stable position of dynamic equilibrium relative to the planes of the true meridian and the horizon. The current flowing in the centering coil 21 creates an electromagnetic field, which induces in the next sphere 2 eddy currents whose field, interacting with the electromagnet: M field of the centering coil, creates repulsive forces that center the gyrosphere 1 with respect to the next Sphere 2.

Так как резервуар.обладает положительной ма тниковостью, при статическом положении судна карданные кольца 6 к В располагаютс  в плоскости истинного горизонта. При этом рас.по- ложено в плоскости истинного горизонта и разрезное кольцо 13 с индуктивными датчиками 15 и 16. Следовательно , при номинальной температуре поддерживающей жидкости индуктивные катушки этих датчиков расположены относительно катушки 21 центрировани  симметрично и в них наведены электромагнитным полем катушки центрировани  одинаковые токи. Так как соответствующие пары индуктивных катушек соединены последовательно-встречно, то на выходе индуктивных датчиков 15 и 16 напр жени  сигна юв равны нулю. Если плоскость палубы судна горизонтальна , то с датчиков 11 л 12 угла сигналы также равны нулю.Since the reservoir has a positive satinality, with the static position of the vessel the cardan rings 6 kB are located in the plane of the true horizon. At the same time, the split ring 13 with inductive sensors 15 and 16 is located in the plane of the true horizon. Therefore, at the nominal temperature of the supporting fluid, the inductive coils of these sensors are located symmetrically relative to the center coil 21 and the same currents induced by the electromagnetic field of the center coil. Since the corresponding pairs of inductive coils are connected in series to each other, the output voltage of the inductive sensors 15 and 16 is zero. If the plane of the deck of the ship is horizontal, then the signals from the 11 l 12 angle sensors are also zero.

При статическом наклоне палубы относительно горизонта с датчиков 11 и 12 угла поступают сигналы, напр жение которьпс пропорционально уготам бортовой и килевой качки судна. С индуктивных датчиков 15 и 16 сигналы . по-прежнему равны нулю, так как взаимное положение резервуара 4 и гиро- сферы 1 не изменилось.With a static slope of the deck relative to the horizon, signals are received from the sensors 11 and 12 of the angle, the voltage of which is proportional to the beats of the ship’s side and keel. With inductive sensors 15 and 16 signals. still equal to zero, since the mutual position of the reservoir 4 and gyro 1 has not changed.

Во врем  качки судна возникают силы инерции, которые отклон ют резервуар 4, а вместе с ним и карданные кольца 6 и 8 от плоскости истинного горизонта. В результате этого датчики 11 и 12 угла измен ют углыDuring the ship’s motion, inertia forces arise which deflect the reservoir 4, and with it the cardan rings 6 and 8 from the plane of the true horizon. As a result, the angle sensors 11 and 12 change the angles

00

5five

00

5five

00

5five

00

решностей зависит от типа судна, интенсивности волнени , месторасполо жени  гирокомпаса относительно центра т жести судна и может достигать значений пор дка 5 - ю . Дл  компенсации этих погрешностей используютс  сигналы, сн1-1маемые с индуктив - ных датчиков 15 и 16. При отклонении - резервуара относительно гиросферы мен етс  положение индуктивных катушек относительно катушки центрировани , в результате чего в одной паре катушек наводитс  больш1ш ток, в другой - меньший. Величина разностного тока пропорциональна углу отклонени , а знак - направлению. Эти сигналы поступают после усилени  на соответствующие суъшато-ры, где они алгебраически суммируютс  с сигналаьга с датчиков 11 и 12 угла. В результате с зы- ходов сумматоров поступают сигнгль . j пропорциональные углам бортовой и килевой качки судна без погрешностей, вызванных вли нием сил инерции. При маневрировании курсом кли скоростью также возникают силы инерш и, отклон ющие резервуар   привод щие к по влению погрешностей в измерени х углов бортовой и килевой качки судна, которые компенсируютс  аналогичным образом.The resolution depends on the type of vessel, the intensity of the wave, the location of the gyro relative to the center of gravity of the vessel and can be as high as 5th. To compensate for these errors, signals are used that are taken from inductive sensors 15 and 16. When the tank deviates relative to the gyrosphere, the position of the inductive coils relative to the centering coil changes, as a result of which a large current is induced in one pair of coils and a smaller one in the other. The magnitude of the differential current is proportional to the angle of deflection, and the sign to the direction. These signals, after amplification, arrive at the corresponding soulshots, where they algebraically sum up from the signal from the angle sensors 11 and 12. As a result, a signal is received from the accumulator outputs. j proportional to the angles of the ship’s side and pitching motion without errors due to the influence of inertia forces. When maneuvering the course, the Kli speed also gives rise to inertial forces and, deflecting the tank, leading to errors in measuring the angles of the ship’s side and keel, which are compensated in a similar way.

Благодар  установке на серийньй двухгироскопный компас двух датчиков угла и двух идентичных индуктивных датчиков по вл етс  возможность измер ть углы бортовой.и килевой качки судна без использовани  специальных гироскопических или иных датчиков вертикали, тем самым расшир ютс  функциональные возможности гирокомпаса . Наличие такого устройства позвол ет измер ть статические и динамические углы крена и дифферента судна с большой точностью, что дает возможность исключить применение кре -. нометров и дифферентометров, использующихс  на судах дл  этой цели.Due to the installation of a two-angle compass and two identical inductive sensors on a conventional two-gyro compass, it is possible to measure the angles of the ship’s pitching and pitching without using special gyroscopic or other vertical sensors, thereby expanding the functionality of the gyrocompass. The presence of such a device makes it possible to measure the static and dynamic angles of heel and trim of the vessel with great accuracy, which makes it possible to eliminate the use of cre - ation. gauges and trimometers used on ships for this purpose.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени , углов бортовой и килевой качки судна, содержащее гиросферу с катушкой центрировани , след щую сферу, резервуар.1. A device for measuring the angles of the ship’s side and pitching angles containing a gyrosphere with a centering coil, a tracking sphere, a reservoir. бортовой и килевой качки судна с пог-55 наружное и внутреннее кольца карданрешност ми , пропорциональными углам отклонени  резервуара 4 относительно гиросферы 1. Величина этих погного подвеса, закрепленного на нактоузе , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оноside and pitching of a ship with a runner-55 outer and inner rings with cardanaries proportional to the angles of deflection of tank 4 relative to gyrosphere 1. The magnitude of these porous suspension attached to binnacle, characterized in that cnnfi- F4o датчтгком угла сткло ени  иа ружно о карданного кольца от накто- уза , датчиком угла отклонени  внутреннего карданного кольца от наружного , а т а)-:же первым и- вторым индуктивны; и .и.атчикамИ; закрепленньми на резервуаре в вертикальных нлоскост х, проход щнк соответственно через оси врагпепм  внутреннего н наружного кар- данных колец, четырьм  усилител ми, первым и вторьм сумматорами, при этом выходы датчиков углов отклонени  наружного карданного кольца от нактоуза и внутреннего карданного коль- п,а от наружного соответственно через iinr .Bi-n: и усилители соединен:; - с lispsbibHi выгодами первого и второ- г о cyj-i iaTopa, вгорые входы которого сх:тт: е С 1 вепно через jiTopoft и четвер- cnnfi-F4o of the sensor angle is external to the cardan ring from the nactus, the sensor of the angle of inclination of the internal cardan ring from the outer ring, and t a) -: the first and the second one are inductive; and .and.with users; fixed on the tank in vertical areas, passing the puck, respectively, through the axes of the enemy n inner outer outer rings, four amplifiers, first and second adders, while the outputs of the sensors of the angles of deviation of the outer outer ring from the naktouz and the inner universal ring, and from the external, respectively, through iinr. Bi-n: and amplifiers are connected :; - with lispsbibHi benefits of the first and second cyj-i iaTopa, in the mountains the inputs of which are c: tt: e C 1 through jiTopoft and fourth 6 56 5 тыи усилители соединены с выходами первого и второго индуктивных датчиков .These amplifiers are connected to the outputs of the first and second inductive sensors. 2..Устройство по н, 1, о т л и - чающеес  тем, что, с целью повышени  точности за счет уменьшени  вли ни  вертикальных перемещений ги- росферы, каж,цый индуктивньй датчик выполнен в виде четырех индуктивных .катушек, закрепленных на резервуаре по две с противоположных; сторон ги- росферы симметрично относительно катушки центрировани  , при этом каждые две индуктивные катушки на противоположных сторонах ниже и вьпде катушки центрировани  соединены в пары последовательно согласованно, а эти пары соединены между собой последовательно-встречно .2. The device is n, 1, o tl and it is due to the fact that, in order to increase accuracy by reducing the influence of vertical displacements of the gyrosphere, each inductive sensor is made in the form of four inductive coils attached to the tank. two from opposite; The sides of the gyrosphere are symmetrically relative to the centering coil, with each two inductive coils on opposite sides below and in the center of the centering coil connected in pairs successively in concert, and these pairs are interconnected in series to each other. фае.2fae.2
SU864087302A 1986-07-10 1986-07-10 Device for measuring ship rolling and pitching SU1434254A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864087302A SU1434254A1 (en) 1986-07-10 1986-07-10 Device for measuring ship rolling and pitching

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864087302A SU1434254A1 (en) 1986-07-10 1986-07-10 Device for measuring ship rolling and pitching

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1434254A1 true SU1434254A1 (en) 1988-10-30

Family

ID=21245118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864087302A SU1434254A1 (en) 1986-07-10 1986-07-10 Device for measuring ship rolling and pitching

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1434254A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Пельпор Д.С. Гироскопические приборы и автопилоты. - М.: Машиностроение, 1964 с. 204-209. Курс кораблевождени , - Т. V. Гирокомпасы и другие гироскопические приборы. - Л., 1961, с. 414-416. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2914763A (en) Doppler-inertial navigation data system
US4212443A (en) Strapped down attitude and heading reference system for aircraft employing skewed axis two-degree-of-freedom rate gyros
US3543587A (en) Gyroscopic instrument
US3028592A (en) Doppler inertial navigation data system
Gaiffe et al. Highly compact fiber optic gyrocompass for applications at depths up to 3000 meters
US5287628A (en) Omni range inclino-compass
US3279086A (en) Compensated gyroscopic directional reference
CN106197478A (en) A kind of magnetic suspension position finder micro-torque detection method
US3269195A (en) Acceleration and rate control for gyro case rotation
KR100376313B1 (en) Inertial and magnetic sensors systems designed for measuring the heading angle with respect to the north terrestrial pole
US3295379A (en) Spherically symmetric gyro
US3847026A (en) Cross product pickoff for ball gyros of the electrostatic levitation type
US4085440A (en) Inertial navigation system
US3648525A (en) Gyroscopic stable reference apparatus
SU1434254A1 (en) Device for measuring ship rolling and pitching
US3078721A (en) Miniaturized temperature insensitive accelerometer
US2998727A (en) Heading reference system for navigable craft
US3881258A (en) All attitude compass
US3229376A (en) Pendulous gyrocompass
US2811785A (en) Gyroscopic direction-indicating instruments
US3499332A (en) Control system for an inertial platform
JP4144851B2 (en) Ship position detection method, position detection apparatus and system
US2948157A (en) Gyroscopically stabilized platforms
Zhuang et al. Research on AHRS attitude algorithm based on magnetic calibration technology
RU2270419C1 (en) Method of gyrocompassing and method of hydrodynamic gyroscope's zero signal drift compensation