Измеритель вертикальной скорости качки
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДИПЛЬСТВУ
Союз Советских
Социал истимеских
Республик (11) 444112 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 03.10.72(21) 1 833647/1 8-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—
Опубли ковано25. 09. 74. Бюллетень № 3 5
Дата опубликования описания 22.09 7 (51} N. Кл.
G 01р 15/14
Гаоударотвениый комитет
Совета Министров СССР по делам нзооретений и открытий (Щ ДК 531.781 (088. 8) (?2) Авторы изобретения А.Е.Киндер, С.К.Лебедев, В.К.Пономарев и Ю.М.Хованский (7j) Заявитель Ленинградский институт авиационного приборостроения
1 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКОРОСТИ
КАЧКИ ".Ì3 3®ФИ..
Изобретение относится к области изме:рительной техники, в частности к гироскопическим интеграторам ускорений, и может быть использовано для измерения вертикальной скорости качки судов.
Известные гироскопические интеграто ры ускорений в выходном сигнале имеют составляющие от вредных моментов по оси внутренней рамки и от ускорения силы тяжести, не подлежашие измерению, что ухудшает точность измерителя.
Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что оно снабжено отрицательной обратной связью от датчика угла на оси наружной рамки через сумматор к датчику момента на оси внутренней рамки, причем выход датчика угла соединен с первым входом сумматора и через интегратор — со вторым входом сумматора.
Это позволяет увеличить точность измерений.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемого прибора; на фиг. 2его структурная схема; на фиг. 3- логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики, поясняющие работу предлагаемого прибора.
Прибор для измерения вертикальной скорости качки судна состоит иэ корпу» са 1, стабилизированного по курсу и в плоскости горизонта, в котором в подшицниках, закрепленных по наружной оси подвеса СС, установлена наружная рамка
10 2 гироскопа. Ротор 3 гироскопа установлен в подшипниках, закрепленных по оси АА по внутренней рамке 4 карданбва подвеса гироскопа, которая в свою очередь может поворачиваться относительно
15 внутренней оси подвеса ВВ в наружной рамке 2. Ось BB смещена на расстояние относительно центра тяжести ротора 3, и внутренней рамки подвеса 4.
Датчик моментов 5 относительно внут20 ренней оси подвеса ВВ включен на выход сумматора 6, входы которого соединены с выходом интегратора 7 и выходом датчика угла 8 поворота относительно наружной оси подвеса СС. Вход интегратора 7
2 связан с выходом датчика 8 угла. При
444112
45 .включенном питании гироскоп заарретирован с помощью арретира (на чертеже не показан).
Прибор работает следующим образом.
После включения питании и разгона ротора 3 гиромотора до номинальных ,оборотов гироскоп разарретируется, и в приборе начинаетСя переходный процесс. од действием ускорений, параллельных наружной оси СС подвеса гироскопа, начинается поворот гироскопа относительно корпуса 1 прибора в направлении, определяемом направлением вращения ротора 3 гнромотора и найравлением действия уско. рений в соответствии с законом прецессии.
Одновременно с ростом сигнала датчика 8 ,,угла увеличивается и выходное напряжение интегратора 7, в результате чего при некотором угле поворота гироскопа момент, развиваемый датчиком моментов 5, стансьвится больше момента, обусловленного ускорениями. После этого гироскоп начинает вращаться в обратном направлении (к ну левому положению). Переходный процесс продолжается до тех пор, пока момент, развиваемый датчиком моментов 5, не компенсирует действие постоянных ускоре ний и дрейф нуля гироскопа. По окончании переходного процесса гироскоп совершает колебания относительно нулевого датчика
8 угла на углы, пропорциональные скорос ти вертикальной качки судна.
Структурная схема предлагаемого прибора для измерения вертикальной скорости качки судна, изображенная на фиг.2, имеет следующие обозначения:
ПФ 6 «коэффициент, связывающий действую» шее на прибор ускорение Ql с вызываемым им моментом Mw; (Р) Ч(Р) К!
g®(g) р -- передаточная функцйя гироинтегратора линейных ускорений по отношению к моменту М при отсутствии цепи обратной связи; ф - угол поворота гироскопа относи1тельно корпуса прибора
К1 - коэффициент усиления гироскопа;
W (Р)= = (,. К3 о.с.
- передаточная функция звена отрицательной обратной связи;
4 — момент датчика моментов по внутренней оси подвеса гироскопа;
К вЂ” коэффициент передачи по сигналу
2 датчика угла, К - коэффициент передачи по интег3 ралу от сигнала датчика угла.
Передаточная функция получаемой замкнутой системы по отношению к дейсъвуюшему на прибор ускорению имеет вид, Ь м . v(P) Kp т®= w(P) .ар -ь
Ф где . mt g К
К=, а= —, ь=
3 Э Э
Рассматривая логарифмические ампли- тудную и фазовую частотные характерис тики прибора A((a)) и 9 (4)) (см.фиг.3), можно сделать следующие выводы: ! !
1. Реакция прибора на постоянные
1 ускорения (Я = О) равна нулю.
2. На низкочастотный дрейф (И ФО) прибор реагирует мало (A«1).
3. В области частот, соответствукяпих частотам вертикальной качки судов (ÑÎ 0,1 сек 1 ), частотные характе, ристики прибора близки к частотным харак теристикам идеального интегрирующего звена, изображенным штриховыми линиями,,,т.е. скорость, вертикальной качки измеря етса достаточно точно.
Предмет изобретения
Измеритель вертикальной скорости
;качки, содержащий гироскопический маяь никовый акселерометр с датчиками углов и датчиками моментов как на внутренней, так и на оси наружной рамок, установлен, ный на стабилизированное основание, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью увеличениа точности, он снабжен отрипательной обратной связью от датчика угла на оси наружной рамки через сумматор к датчику момента на оси внутренней рамки, причем выход датчика угла соединен с первым входом. сумматора и через ! интегратор - co вторым входом сумматора.
44411„"з
Составитель Р Адеудацдр(щ
З.фанта едактор Q,còåíèíà Техред ОЛугован Корр ор А.денисова
З-- g ggg И.д. М М9 Т.Р. 678 П..„и,ное
ЦНИИПИ Государственного. комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, 113035, Раушская наб., 4
Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24
