Устройство для определения поправки судового компаса

Устройство для определения поправки судового компаса относится к навигации и может быть использовано при обеспечении навигации различных морских и речных судов.

Повышение точности определения поправки достигается за счет того, что выработка эталонного курса и формирование поправки осуществляется спутниковым компасом, приемные антенны которого устанавливают в носовой и кормовой частях судна с максимальным удалением друг от друга параллельно его диаметральной плоскости, а процессорный блок спутникового компаса определяет поправку по данным от антенн и проверяемого компаса. 1 илл.

Предлагаемая полезная модель относится к навигации и может быть использована в частности при обеспечении навигации морских и речных судов, а также для определения поправки и поверки судового компаса.

Определение поправки судового компаса производится первоначально при его установке на судно и в дальнейшем при проведении испытаний судового навигационного оборудования. Поверка судового компаса проводится ежегодно, а также после ремонта судна или компаса и состоит в определении поправки компаса, значение которой не должно превышать заданных требований на данный судовой компас (магнитный компас, гирокомпас, гирошироткомпас и т.д.). Если определенное в ходе испытаний значение поправки компаса не превысит заданного по техническим условиям на компас значение, то судовой компас признается годным к эксплуатации, в противном случае - подлежит ремонту, настройке и повторным испытаниям.

Известно устройство для определения поправки судового компаса в виде оптического пеленгатора небесных светил или наземных ориентиров, размещаемого на специальном репитере курса в кардановом подвесе нактоуза [См. Морская навигационная техника. Справочник. Под общ. ред. Е.Л.Смирнова. - СПб.: «Элмор», 2002 - с.8]. Оператор измеряет значение пеленга П_И с помощью оптического пеленгатора и сравнивает со значением эталонного пеленга П_Э на небесное светило или береговой ориентир, что позволяет определить значение поправки компаса К по формуле:

Такая совокупность устройств для пеленгования, используемых для определения поправки судового компаса, не всегда может быть размещена на судне в виду необходимости большого количества оборудования и площадей для его обслуживания. А при использовании такой совокупности устройств точность определения поправки судового компаса ограничена точностью выставки репитера и пеленгатора в нактоузе относительно диаметральной плоскости судна.

Известно устройство для определения поправки судового компаса в виде другого судового компаса с известной поправкой компаса [См. Навигация и лоция. Учебник для вузов /Под ред. В.И.Дмитриева. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007 - с.34]. Значение поправки компаса К при этом рассчитывается штурманом-оператором вручную по разности показаний двух компасов, снимаемых штурманом-оператором с приборов этих компасов.

Такое устройство увеличивает нагрузку и затрудняет работу штурмана-оператора при определении поправки компаса.

Известно устройство для определения поправки судового компаса в виде судового навигационного комплекса, содержащего средство выработки эталонного курса и средства формирования поправки компаса [См. Навигационный комплекс «Ладога-11430», Руководство по эксплуатации НИДБ. 461521.011 РЭ1 - с.14, принято за прототип].

Выработку эталонного курса в прототипе обеспечивает судовая инерциальная навигационная система (ИНС), а формирование поправки компаса - процессор навигационного комплекса. В процессоре навигационного комплекса значение поправки компаса К вычисляется как разность значения курса от более точной инерциальной навигационной системы К_И и от судового компаса К_К:

Использование судового навигационного комплекса с ИНС для определения поправки судового компаса возможно и целесообразно только на крупных судах из-за экономических ограничений и затруднений с размещением навигационного комплекса, включающего большой объем аппаратуры.

Техническая задача, решаемая заявленным устройством - повышение точности при одновременном сокращении используемой аппаратуры, что обеспечивает возможность определения поправки судового компаса с высокой точностью на любых судах.

Указанная задача решается тем, что в устройстве, содержащем средство выработки эталонного курса и средство формирования поправки компаса, средства выработки эталонного курса и формирования поправки компаса выполнены в виде спутникового компаса, приемные антенны которого размещены в носовой и кормовой частях судна параллельно диаметральной плоскости судна, а процессорный блок спутникового компаса имеет линию связи с проверяемым судовым компасом.

При автоматическом вводе значений курса судового компаса в спутниковый компас, значение поправки компаса К может быть автоматически вычислено как разность значений курса от спутникового компаса К_СК и курса от судового компаса К_К:

При этом спутниковый компас и его антенны могут быть размещены на судне и подключены к судовому компасу только на период проведения проверки судового компаса, а остальное время спутниковый компас может быть использован для проверки компасов других судов, что резко уменьшает стоимость оборудования для проведения работ по проверке судовых компасов на множестве судов.

Оценим точность определения поправки компаса предлагаемым устройством.

Известно, что погрешности определения курса спутникового компаса в первую очередь зависят от расстояния Д между приемными антеннами [] и могут аппроксимироваться формулой (см. материалы по спутниковым компасам Aquarius /Aquarius 2 Technical Specifications фирмы Magellan Navigation Inc.):

где _К - средняя квадратическая погрешность измерения курса спутниковым компасом,

Д - расстояние между антеннами спутникового компаса в метрах.

При расстоянии Д более 5 метров, значение _К<0,°04=2,4 угл. мин, что подтверждается заявленными точностными характеристиками производителей спутниковых компасов (средняя квадратическая погрешность):

- 0.02° при длине базы Д=10 м для спутникового компаса ADU5 производства фирмы Thales Navigation, Inc., (www.thalesgroup.com/navigation);

- 0.1° при длине базы Д=2 м для спутникового компаса Vector Sensor производства фирмы CSI Wireless Inc (www.csi-wireless.com).

Линейная погрешность размещения приемных антенн спутникового компаса относительно диаметральной плоскости судна может составлять 0,5 см и при расстоянии между антеннами 5 м и более приводится к угловой погрешности в выработке направления параллельно диаметральной плоскости судна A:

При размещении антенн спутникового компаса на судне в носу и корме, т.е. на расстоянии более 10 м, угловая погрешность за счет непараллельности размещения приемных антенн спутникового компаса относительно диаметральной плоскости судна становится пренебрежительно малой.

Известно, что погрешности курса судовых компасов могут достигать значений 0,°5 и более. Поскольку значение погрешностей курса по данным спутникового компаса при расстоянии между антеннами более 10 м могут быть менее 0,°1, то погрешности проверяемого судового компаса в 5 раз и более превышают погрешности спутникового компаса. Следовательно спутниковый компас можно использовать в качестве средства выработки эталонного курса судна при определении поправки судового компаса.

Таким образом, при использовании спутникового компаса как средства выработки эталонного курса и формирования поправки судового компаса, достигается:

- повышение точности определения поправки судового компаса за счет максимального увеличения расстояния между антеннами спутникового компаса;

- удешевление процесса эпизодического определения поправки судового компаса;

- автоматизация процесса определения поправки судового компаса.

Сущность функционирования заявленного устройства для определения поправки судового компаса поясняется чертежом, где обозначены:

1 - диаметральная плоскость судна;

2 - проверяемый судовой компас;

3 - центральный прибор спутникового компаса, включающий аппаратуру 6, 7, 8;

4, 5 - антенны спутникового компаса;

6 - приемная аппаратура спутникового компаса;

7 - процессорный блок спутникового компаса;

8 - блок отображения спутникового компаса;

9, 10 - антенные кабели спутникового компаса;

11 - линия связи для передачи значения курса от судового компаса в спутниковый компас;

12 - линия, образованная антеннами спутникового компаса.

Для определения поправки судового компаса 2 его выход с помощью линии связи 11 подключается к входу процессорного блока спутникового компаса 7, а антенны спутникового компаса 4, 5 устанавливаются на линии 12, параллельной диаметральной плоскости судна 1 и подключаются к приемной аппаратуре спутникового компаса 6 антенными кабелями 9, 10.

При включении спутникового компаса 3 как при стоянке, так и на ходу судна процессорный блок спутникового компаса 7 рассчитывает значение поправки проверяемого судового компаса 2 по формуле

где значение курса спутникового компаса К_СК рассчитывается в процессорном блоке 7 по данным приемной аппаратуры спутникового компаса 6, а значение курса судового компаса К_К поступает по линии связи 11.

Расчетное значение поправки компаса по формуле (3) индицируется на блоке отображения спутникового компаса 8 как при стоянке, так и на ходу судна.

После определения поправки компаса и завершения проверки судового компаса 2 оборудование 3-11 может быть демонтировано с судна и использовано для аналогичных работ на других судах.

Устройство для определения поправки судового компаса, содержащее средство выработки эталонного курса и средство формирования поправки компаса, отличающееся тем, что средства выработки эталонного курса и формирования поправки компаса выполнены в виде спутникового компаса, приемные антенны которого размещены в носовой и кормовой частях судна параллельно диаметральной плоскости судна, а процессорный блок спутникового компаса имеет линию связи с проверяемым судовым компасом.