Устройство для измерения углов бортовой и килевой качки судна

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения бортовой и килевой качки судна. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит гиросферу 1 с катушкой центрирования 21, следящую сферу 2, резервуар 4, кардановый подвес с наружным 8 и внутренним 6 кольцами , датчик угла отклонения наружного кольца 8 от нактоуза 10, датчик угла отклонения 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.g

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECllYEiËÈÍ

„.SU„„3434254 А 1 (51) 4 С 01 С 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4087302/24-10 (22) 10.07..86 (46) 30.10.88. Бюл. Р 40 (71) Калининградское высшее инженерное морское училище (72) Г.8. Воробьев и В.М. Крымов (53) 528.546.(088.8) (56) Пельпор Д.С. Гироскопические приборы и автопилоты. — M.: Машиностроение, 1964 с. 204"209.

Курс кораблевождения. " Т. V. Гирокомпасы и другие гироскопические приборы. - Л., 1961, с. 414-416. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ

БОРТОВОЙ И КИЛЕВОЙ КАЧКИ СУДНА (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения бортовой и килевой качки судна. Целью изобретения является повышение точности измерений.

Устройство содержит гиросферу 1 с катушкой центрирования 21, следящую сферу 2, резервуар 4, кардановый подвес с наружным 8 и внутренним 6 кольцами, датчик угла отклонения наружного кольца 8 от нактоуза 10„ датчик угла отклонения внутреннего кольца 6 от наружного 8, первый 11 и второй 12 датчики, закрепленные на резервуаре 4, и блок обработки информации. з.п. ф JIbI 3 HJI

1434254

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к устройствам измерения углов бортовой и килевой качки судна, и может быть использовано как для индикаци этих углов, так и в качестве датчика в системах стабилизации в плоскости горизонта различных приборов установленной на судне аппаратуры, напри- 1О мер антенн гидроакустических и радиолокационных станций, пеленгаторных репитеров, магнитометров, актинометров и др.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг. 1 схематично показано устройство, общий вид; на фиг. 2 электрическая схема соединения индуктивных катушек в индуктивном датчике; на фиг. 3 — блок-схема формирования сигналов рассогласования, пропорциональных углам бортовой и килевой качки судна.

Гиросфера 1 находится внутри сле- 25 цящей сферы 2 и свободно плавает в поддерживающей жидкости. Следящая сфера 2 закреплена в столе 3 и может неограниченно вращаться относительно него. Стол 3 закрывает резервуар 4, установленный 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 подшипники, расположенные на наружном

35 карданном кольце 8, полуоси 9 которогo вставлены в подшипники, установленные в нактоузе 10. К палубе нактоуз крепится таким образом, чтобы ось 9 вращения наружного карданного кольца 8 была параллельна продольной оси судна, т,е. линии нос — корма.

Для измерения угла поворота наружного карданного кольца 8 относительно нактоуза 10 установлен датчик 11 угла, ротор которого закреплен на кольце 8, а статор — на нактоузе 10.

Для измерения 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.

В разрезном кольце 13, которое стяжками 14 крепится к резервуару 4, закреплены два идентичных индуктивных датчика }5 и 16. Индуктивный датчик

15 предназначен для измерения угла поворота резервуара 4 относительно гиросферы вокруг оси вращения наружного карданного кольца и имеет четыре индуктивных катушки 17-20 с сердечниками, которые расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости внутреннего карданного кольца 6 и проходящей через полуоси 7. Индуктивный датчик 16 предназначен для измерения угла поворота резервуара относительно гиросферы вокруг оси вращения внутреннего карданного кольца 6 и имеет также четыре индуктивных катушки с сердечниками, которые находятся в плоскости, перпендикулярной плоскости внутреннего карданного кольца 6 и проходящей через полуоси

9, Все восемь индуктивных катушек при нормальной температуре поддерживающей жидкости расположены симметрично по высоте относительно катушки 21 центрирования. находящейся 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 ". обой эти пары соединены последовательно-встречно. Такое соединение индуктивных катушек исключает влияние перемещения гиросферы 1 по высоте на величину сигнала, снимаемого с индуктивных датчиков. !

Сигналы, BblDBOGtbIBBPMb!P датчиками 11 и 12 угла алгебраически суммируются с сигналами, вырабатываемыми индуктивными датчиками 15 и 16, в результате чего на выходе сумматоров получаются напряжения, пропорциональ" ные углам бортовой и килевой качки судна. Сигнал с датчика 1! угла, пропорциональный углу поворота наружного карданного кольца 8 относительно нактоуза 10, поступает после усилителя 22 на один вход сумматора 23.

На второй вход этого сумматора поступает после усилителя 24 сигнал с индуктивного датчика l5, пропорциональный углу поворота резервуара 4 относительно гиросферы 1. На выходе сумматора 23 формируется в любой момент времени сигнал, пропорциональный углу бортовой качки судна, т.е, углу наклона нактоуза относительно экваториальной плоскости гиросферы.

Сигнал, пропорциональный углу килевой качки, формируется идентично путем

1434254 суммирования сигналов с датчика 12 угла и индуктивного датчика 16.

Устройство работает следующим оюразом.

В рабочем состоянии гирокомпаса

5 гиросфера 1 занимает устойчивое положение динамического равновесия относительно плоскостей истинного меридиана и горизонта. Протекающий в катушке 21 центрирования ток создает электромагнитное поле, которое наводит в следящей сфере 2 вихревые токи, поле которых„ взаимодействуя с электромагнитным полем катушки центрирования, создает отталкивающие силы, центрирующие гиросферу 1 по отношению к следящей сфере 2.

Так как резервуар. обладает положитель Iofi MBRòíèêoâoñòüþ, при статическом положении судна карданные кольца 6 и 8 располагаются в плоскости истинного горизонта, При этом расположено 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 центрирования симметрично и в них наведены электрома -нитным полем катушки центрирования одинаковые токи. Так как соответствующие кары индуктивных катушек соединены последовательно-встречно, то ча выходе индуктивных датчиков 15 и 16 напряжения сигналов равны нулю.

Если плоскость палубы судна горизонтальна, то с датчиков 11,и 12 угла сигналы также равны нулю.

При статическом наклоне палубы относительно горизонта с датчиков 11

i2 угла поступают сигналы, напряжение которых пропорционально углам бортовой и килевой качки судна. С индуктивных цатчиков 15 и 16 сигналы . по-преж ему равны нулю, так как взаимное положение резервуара 4 и гиро50 сферы 1 ке изменилось.

Во время качки судна возникают силы инерции, которые отклоняют резервуар 4, а вместе с ним и карданкые кольца 6 и 8 от плоскости истинного горизонта, В результате этого датчики 11 и 12 угла изменяют. углы бортовои и килевой качки судна с пог- 55 решностями, пропорциональными углам отклонения резервуара 4 относительно г росферы 1. Величина этих погрешностей зависит от типа судна, интенсивности волнения, месторасположения гирокомпаса относительно центра тяжести судна и может достигать значений порядка 5 — 10 . Для компенсации этих погрешностей используются сигналы, снимаемые с индуктив» ных датчиков 15 и 16. При отклонении резервуара относительно гиросферы меняется положение индуктивных катушек относительно катушки центрирования, в результате чего в одной паре катушек наводится больший ток, в другой— меньший. Величина разностного тока пропорциональна углу отклонения, а знак — направлекию. Эти сиг аралы поступают после усиления на соответствующие сумматоры, где они алгебраически суммируются с сигналами с датчиков 11 и 12 угла. В результате с выходов сумматоров поступают сигксль., пропорциональные углам бортовой и килевой качки с дка без погрешностей, вызванчых влиянием сил инерции. При маневрировачии курсом нли скоростью также возникают силы инерции, откло.няющие резервуар и приводящие к появлению погрешностей в измерениях углов бортовой и килевой качки судна„ которые компенсируются ан чогичкым образом, Благодаря установке на серийный двухгироскопный компас двух датчиков угла к двух идентичных индуктивных датчиков появляется возможность измерять углы бортовой.и килевой качки судна без использования специальных гироскопических или иных датчиков вертикали, тем самым расширчются функциональные возможности гирокомпаса. Наличие такого устройства позволяет измерять статические и динамические углы крена и дифферента судна с,большой точностью, что дает возможность исключить применение кре-, нометров и дифферектометров, использующихся на судах цля этой цели.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения, углов бортовой и килевой качки судка, содержащее гиросферу с катушкой центрирования, следящую сферу, резервуар, наружное и внутреннее кольца карданного подвеса, закрепленного на нактоузе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно!

43 1254

Яб-- гчо датЧПКОМ УГЛЯ CTKËOIIÅÍÈÿ ПаРУ1 !O1 O KBРДЯННОГO KO Ibli,;1 О:i НЯКТ > узя, цат 111ком угля отклонения внутроВВ. го арданного кольца от наружноB0 Я TQ! же )lервь1м и Бторь1м HIIpyKTHB

НЬНIH ) ЯтЧИКЯк1И. ЗЯКПЕП11ЕНПЫ11FI НЯ РЕ— зервуаре в вертикальных пло"костях, проход.тщих соoTBBTOTBенно через оси врящ. .Нпя внутреннего и наружного 1.Ярдани 1х колец, че B!ðьмя уси;Illтелями, первым и вторым сумматорами, при это.-. выходы датчиков углов откпонения няpужнОГО кардянного кольца От няк

70» зя и Внутреннего кярпянпого коль ця от наружного соответственно через т;-::1т1П И "!1етий VI И111TCЛП COPBIIIIQII!,I с перв1;11111 в .Одами первого и второ-. о с:l " атовя, н Горые 11ходы KGTop01 с

-,:,.: ч r i и:,.II.IO, Ц;=11ЕЭ ВтOBOf.l Fl Ч ">НЕP тый усилители соединены с выхоцами первого и ьтогого индуктивных да1 чиков.

2.. Устройство по и. 1, о т л и

5 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повы1пения точности за счет уменьшения влияния вертикальных перемещений гиросферы, каждый индуктивный датчик выполнен в виде четырех индуктивных ка=ушек, закрепленных на резервуаре по две с противоположных сторон гиросферы симметрично относительно катушки центрирования, при этом каж-дые две индуктивные катушки ня 11ро15 тпвоположньгх сторонах ниже и выше катушки центрирования соединены пары послецовательно согласованно, а эти пары соединс:- il между собой пос?О ледовател.-..но-встречно.

1434254

Составитель В. Лыков

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Дидык КорректоР О. Кравцова

Заказ 5543/42

Тирах 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретении и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

1!роиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4