Устройство для определения азимута

 

Изобретение относится к навигационному приборостроению Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных негоризонтальностью осей чувствительности ферромодуляционных .преобразователей. В сигнальных обмотках ферромодуляционных преобразователей 2 и 3 (ФМП) будут наводиться ЭДС, пропорциональные проекциям вектора напряженности магн. поля Земли на удвоенной частоте возбуждения и на частоте генератора опорного поля о ЭДС с сигнальной обмотки ФМП 2 (З) поступает на вход блока 10 (п) расигифровки тангажа, где вычисляются текущие значения углов тангажа и крена, которые поступают на элемент 9 сравнения. Информация с последнего и выходные сигналы с ФМП 2,3 поступают на вычислитель 12, где согласно системе уравнений производится вычисление курса объекта о 4 ило Q « 00 СП 00 О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 01 С 17/О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4032308/24-10 (22) 04.03.86 (46) 29.02.88. Бюл. Н - 8 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) А,А.Одинцов, С.А.П1аров и В.Н.Кривицкий (53) 528.526.538.74 (088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТА (57) Изобретение относится к навигационному приборостроению. Цель изобретения — повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных негоризонтальностью осей чувствительности ферромодуляционных

„,SU„„1377586 A 1

2, преобразователей, В сигнальных обмотках ферромодуляционных преобразователей 2 и 3 (ФМП) будут наводиться

ЭДС, пропорциональные проекциям вектора напряженности маги. поля Земли на удвоенной частоте возбуждения и на частоте генератора опорного поля.

ЭДС с сигнальной обмотки ФМП 2 (3) поступает на вход блока 10 (11) расшифровки тангажа, где вычисляются текущие значения углов тангажа и крена, которые поступают на элемент

9 сравнения. Информация с последнего и выходные сигналы с ФМП 2,3 поступают на вычислитель 12, где согласно системе уравнений производится вычисление курса объекта, 4 ил, 1377586

Изобретение относится к навига— ционному приборостроению, в частности к измерителям магнитного курса подвижных объектов,"

11елью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных негоризонтальностью осей чувствительности ферромодуляционных преобразова- 1ð телей.

На фиг.1 изображена функциональная схема описываемого устройства; на фиг.2 — схема вычисления; на фиг. 3 и 4 — схемы расположения осей устройства в земной системе координат.

Устройство состоит из датчика 1, жестко закрепленных на двухосном маятнике (не показан) двух Аерромо- 20 дуляционных преобразователей (ФМП)

2,3, каждый из которых имеет обмотки возбуждения (входы), соединенные с генератором 4 возбуждения, и сигнальные обмотки (выходы). ФМП 2 и 3 установлены на площадке двухосного маятника так, что при отсутствии углов тангажа и крена объекта их оси чувствительности параллельны соответственно продольной и поперечной осям 30 объекта. Индукционный датчик 1 установлен в соленоиде 5, соединенном с генератором 6 опорного поля, так,что при отсутствии углов тангажа и крена оси чувствительности ФМП 2,3 перпендикулярны магнитной оси соленоида и лежат в его экваториальной плоскости. При наличии вышеупомянутых углов магнитная ось соленоида совпадает с нормальной осью объекта, 4р что достигается жестким креплением соленоида к корпусу (не показан).

В состав индукционного компаса входит указатель 7 вертикали. Его выходы соединены соответственно с пер- 45 выми входами элементов 8 и 9 сравнения, вторые входы которых соответственно связаны с выходами блоков расшифровки тангажа 10 и крена 11 индукционного датчика 1.

Выходы элементов 8 и 9 сравнения соединены с первым и вторым входами вычисления 12. Третьим и четвертым входами вычислитель 12 соединен с элементами 3 и 2 соответственно,пятым входом — с преобразователем 13.

Выходы вычислителя соединены с входами блока 14 расшифровки курса, вы— ходом которого является угол магнитного курса„, Вход преобразователя 13 подключен к выходу генератора 4.

Вычислитель 12 состоит из двух аналогичных следящих систем 15 и 16, состоящих соответственно из синуснокосинусного вращающегося трансАорматора (СКВТ) 17, одной из роторных обмоток соединенного с входом усилителя 18. Выход усилителя 18 связан с двигателем-редуктором 19, который выходной осью жестко соединен с ротором СКВТ 17. Статорные обмотки СКВТ

17 следящих систем 15 и 16 являются первым и вторым входами вычислителя

12 соответственно.

На выходных осях двигателей 19 следящих систем 15 и 16 посажены

СКВТ 20,21 и 22,23 соответственно параллельно СКВТ 17. При этом СКВТ

20 — 23 работают в режиме преобразователей координат. Вход (одна из статорных обмоток) CKBT 23 является пятым входом вычислителя 12, Один из выходов (роторная обмотка) СКВТ 23 соединен с входом СКВТ 20, выходом подключенного к первому входу сумматора 24. Вторым выходом СКВТ 23 подключен к первому входу сумматора

25. Одни из статорных обмоток СКВТ

21 и 22 являются третьим и четвертым входами вычислителя,а одни из роторных обмоток соединены посредством

Аильтров 26, 27 соответственно с вторыми входами сумматоров 25 и 24.Причем другая роторная обмотка СКВТ 22 соединена с второй статорной обмоткой СКВТ 21. Выходы сумматоров 24, 25 являются выходами вычислителя 12, Фильтры 26.и 27 настроены на удвоенную частоту генератора 4.

В качестве указателя 7 вертикали может использоваться гировертикаль любого типа (в зависимости от соста ва бортовой аппаратуры навигационного комплекса), в частности центральная гировертикаль.

Блок 10 расшифровки тангажа,блок

11 расшифровки крена, блок 14 расшифровки курса, генератор 4 возбуждения, генератор 6 опорного поля, соленоид 5 аналогичны соответствующим блокам и элементам устройства-прототипа и работают в тех же режимах.

В качестве элементов 8,9 сравнения в этом случае могут применяться СКВТ любого типа, механически связанные роторами с роторами СКВТ-приемников блоков 11 и 12, статорными

1377586

Ъ

ТХ1

Н созсУ вхп у

Н sin д„, (1)

45

55

5 обмотками электрически соединенные со статорными обмотками соответствующих выходных СКБТ тангажа и крена гировертикали (указателя 7 вертикали) и статорами закреплены так,что с роторных обмоток можно снять напряжения, пропорциональные синусной и косинусной составляющим углов 4 и х соответственно (фиг.4).

Преобразователем 13 могут служить последовательно соединенные удвоитель частоты и масштабирующий элемент, например масштабный вращающийся трансформатор, позволяющий регулировать амплитуду принимающего напряжения.

Принцип работы устройства ясен из фиг. 3 и 4. На фиг.3 изображен общий случай ориентации осей чувст- 20 вителъности ФМП 2 и 3 относительно осей, связанных с объектом. При этом изображенная система ОХ Y Z с связана с объектом, а оси 0Х,, ОУ, и

07,, — с осями чувствительности ФМП, Оси чувствительности ОХс, ОУ, 07, параллельны соответственно попереч— ной, продольной и нормальной осям объекта, Углы с3„и у„- углы приборных значений тангажа и крена при раз- 30 воротах объекта относительно площадки маятника с ФМП. Вектор напряженности Й соленоида 5, закрепленного по нормальной оси объекта, проектируется на оси чувствительности ФМП

3 и 2 в виде составляющих

Очевидно, что при отсутствии возмущающих воздействий на площадку с

ФМП оси чувствительности ФМП будут лежать в плоскости горизонта, а углы Я и будут соответствовать истинп ным углам тангажа (ф и крена (у) объекта.

При отклонениях площадки от плоскости горизонта, вызванных изменениями скорости движения объекта,приборные значения углов Д„и 1 „будут отличаться от истинных на величину отклонения соответствующей оси чувствительности ФМП 2 или 3 от плоскости горизонта, Обозначим разность между приборными и истинными значениями углов тангажа и крена как

0 у„у =х, (2)

Чертеж (фиг,4) отражает общий случай ориентации осей чувствительности ФМП 2 и 3 относительно земной системы координат 0,, у которой ось 0 лежит в плоскости магнитного меридиана и направлена на магнитный северный полюс, а ось Π— вертикальна.

Система координат ОХ „Y,Х,, связана с осями чувствительности ФМП 2 и 3

orоворенным выше способом. Угол К есть угол магнитного курса, а угол 1 и угол х — углы отклонения площадки с

ФМП от плоскости горизонта. Вектор

Т напряженности магнитного поля Земли изображен на фиг.4 составляющими: горизонтальной Н и вертикальной Z.

Измеряемые проекции вектора ФМП

2,3 можно представить в виде

Т „= Н(-sinKcos x — cosKsinxsin4)+

+ Z cos4sinx

Т „= Н cos К cosg — 7sing (3) Следовательно, в сигнальных обмотках ФМП будут наводиться ЭДС,пропорциональные проекциям T >, и Т „ на удвоенной частоте возбуждения, и

ЭДС, пропорциональные проекциям Т, и Т на частоте генератора опорного

У1 поля „

ЭДС с сигнальной обмотки ФМП 2 поступает на вход блока 10 расшифровки тангажа, где согласно второму уравнению системы (1) вычисляется текущее значение угла 4„, Выходной сигнал блока расшифровки тангажа поступает на один из входов элемента 8 сравнения, на второй вход которого поступает текущее значение угла с указателя 7 вертикали. Элемент 8 сравнения обеспечинает подачу нл вход вычислителя информации о 1.

ЭДС с сигнальной обмотки ФМП 3 поступает на вход блока 11 расшифровки крена, где согласно системе ()) вычисляется текущее значение угла у„ „Текущие знлчения и у (с

Ц П указателя 7 вертикали) поступают на эпемент 9 сравнения, выходным сигналом которого является информация о X..

Выходная ииформлция о 1, . с элементон S и 9 силнне, выходные

1377586 (7) (9) 117

К = arctg — —, Ue (10) U1 = U sinx (4) U < = UÄcosx.

1-1з — ТЧ1 я п х

1J< = Т pos х., -Ч

50 (5) (б) сигналы ФИП 2,3 поступают на вычислитель 12, где согласно системе уравнения (3) производится вычисление курса объекта.

Вычислитель 12 работает следующим образом.

Информация о синусной и косинусной составляющих поступает на статорные обмотки СКВТ 17 следящей системы 15. С одной из роторных обмоток

СКВТ 17 снимается сигнал разности поступающего угла и воспроизводимого ротором (относительно статора), Этот сигнал через усилитель 18 подается на управляющие обмотки двигателя 19, который будет поворачивать ротор СКВТ 17 до тех пор, пока упомянутая разность не обратится в нуль.

Это наблюдается, когда угол поворота ротора СКВТ 1 становится равным углу 1 поворота ФМП.

Так как следящие системы 15 и 16 аналогичны, то при подаче на вход следящей системы 16 составляющих угол поворота ротора СКВТ 17 следящей системы 16 будет соответствовать углу x °

Роторы СКВТ 20 и 21 установлены параллельно ротору СКВТ 17 следящей 30 системы 15, а роторы СКВТ 22 и 23 параллельно СКВТ 17 следящей системы 16. В связи с этим, а также с учетом того, что они работают в режиме преобразования координат, выходные сигналы СКВТ 20 — 23 можно предста35 вить в следующем виде.

При подаче на одну из статорных обмоток СКВТ 23 напряжения с выхода преобразователя 13 — „ с роторных обмоток снимаем соответственно:

При подаче. на одну из статорных 45 обмоток СКВТ 22 выходного напряжения с @ИП 2 на роторных обмотках будут соответственно сигналы:

Указанная связь СКВТ 20 и 23 обеспечивает на одной из роторных обмоТоК напряжение, пропорциональное

I.J> = 111 яi.п 4 — U„cns х sin 9о

Связь статорных обмоток СКВТ 21 с выходом ФМП 3 и одной из роторных обмоток СКВТ 22 соответственно обеспечивает на одной из роторных обмоток напряжение, представляемое в виде

U< = U> sin4 — Т созе, Напряжения П и П+ соответственно поступают на входы фильтров

26 и 27, в которых выделяется напряжение на удвоенной частоте генератора 4 возбуждения, а затем с помощью сумматоров 25 и 24 складываются с напряжениями U, и 11,соответственно. Следовательно, выходные напряжения вычислителя 12 можно представить в виде

117 11 П6 s

8 111 Ц5 (8) Запишем выражение (8) с учетом зависимостей (4) — (7):

1J> — — T, sinz sin g — T, cos 1— Г Х1 — U sinx;

Б = Т.,, соя x — U cosxsin4.

Напряжения П 7 и JJ11 являются выходными напряжениями вычислителя 12, с помощью которых в блоке 14 расшифровки курса производится вычисление текущего курса объекта по алгоритму что возможно при соответствии напряжения U „ величине вертикальной составляющей напряженности магнитного поля Земли 7., которое обеспечивается с помощью масштабирующего элемента. в преобразователе 13, В справедливости выражения (10) можно убедиться, подставив значения и U8 согласно выражению (9) с учетом выражений (3) и равенства он

Существенным недостатком прототипа является восприимчивость устройства к ускорениям объекта, вызывающим отклонение ФИП от плоскости горизонта, вследствие чего в полете на участках разгона и торможения индукционный компас дает ложный курс.

Предлагаемый измеритель позволяет обеспечить работоспособность компаса на протяжении всего полета самолета.

1377586

Формула изобретения

Устройство для определения азимута, содержащее два ферромодуляционных преобразователя с взаимно перпендикулярными осями чувствительности, жестко закрепленных на двухосном маятнике, соленоид, жестко связанный с корпусом и соединенный с генератором опорного поля, генератор возбуждения, соединенный с входами ферромодуляционных преобразователей,выходами связанных соответственно с блоком расшифровки крена и блоком расшифровки тангажа, и блок расшифровки курса, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибок, обусловленных негоризонтальностью осей чувствительности "ерромолуляционных преобразователей, оно снабжено двумя элементами сравнения,преобразователем, вычислителем и датчи5 ком вертикали, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов сравнения, вторыми входами связанных с выходами блоков расшифровки соответственно крена и тангажа, а выходами — с соответствующими входами вычислителя, другими входами связанного с выходами соответственно ферромодуляционных преобразователей и преобразователя, входом подключенного к выходу генератора возбуждения, а оба выхода вычислителя соединены с соответствующими вхо. дами блока расшифровки курса.

1 377 586 хс

Составитель В. Сараханов

Техред Л.Сердюкова

Корректор И.Муска

Редактор А.Маковская

Яака з 4565 тираж 683 Подписное

ВНИИ(1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101