Принцип действия индукционного магнитного компаса

Как уже отмечалось выше, наряду со стрелочными МК для морских судов стали разрабатываться индукционные компасы. Основными их достоинствами являются:

•отсутствие картушки и, как следствие, ошибки из-за наличия угловеё застоя;

•отсутствие погрешности, обусловленной увлечением картушки поддерживающей жидкостью, заполняющей котелок МК;
•меньшие величины динамических погрешностей МК;

•отсутствие необходимости устанавливать магнитный датчик прибора в громозд-ком нактоузе, что позволяет размещать его в наиболее благоприятных в магнит-ном отношении местах на судне;
•малые габариты магнитного датчика и компактное девиационное устройство или его отсутствие.
Чувствительным элементом рассматриваемого МК является индукционный дат-чик (ИД), содержащий, как и в электромеханической системе дистанционной пере-дачи информации, два или три магнитных зонда, каждый из которых позволяет оп-ределить составляющую напряжённости магнитного поля вдоль его собственной оси. Только теперь измеряется судовое магнитное поле, основу которого составляет
3 магнитное поле Земли. Совместное ис-4 пользование сигналов этих зондов даёт

возможность определить направление

о х вектора горизонтальной составляющей судового магнитного поля относительно

3 1 2
у 4

Рис. 1.9 z

диаметральной плоскости и, как следст-вие, курс судна. Для этих же целей могут применяться и двухкомпонентные коль-
цевые ИД.

Алгоритмы вычисления компасного курса судна зависят от способа установки ИД компаса. И здесь возможны два варианта. В первом индукционный датчик 1 (рис. 1.9) устанавливается в корпусе 3 прибора в кардановом подвесе таким обра-зом, чтобы центр масс системы был ниже центра подвеса, совпадающего с точкой о.

В этом случае из-за наличия маятниковости ИД располагается в плоскости гори-зонта и остается вблизи ее во время качки судна. Элементами карданового подвеса являются наружное кольцо 4 и внутреннее кольцо 2. Первое может поворачиваться в корпусе прибора вокруг оси оу, а второе относительно кольца 4 вокруг оси ох. Кор-пус прибора заполняется жидкостью, обеспечивающей

демпфирование колебаний индукционного датчика при

воздействии внешних возмущающих факторов.

Nk
KK

Таким образом, в случае использования двухкомпо- х нентного индукционного датчика его выходные напря- H´ X´

жения в рассматриваемом случае будут определять со-

ставляющие Х´ и Y´ (рис. 1.10) напряженности судового Y´ магнитного поля, направленные вдоль диаметральной
плоскости и плоскости шпангоутов, соответственно. Эти Рис. 1.10 у составляющие связаны с вектором Н´ горизонтальной составляющей судового маг-нитного поля следующими равенствами:

ХНcosKK, YHsin KK . (1.1)

Текущий компасный курс КК судна определяется путем вычисления отношения

выходных сигналов:

КК arctg Y.

Значение курса рассчитывается в пределах от 00 до 900 для

(1.2)

того квадранта, в ко-

тором он находится. Номер квадранта устанавливается по знакам X´ и Y´, которые соответствуют приведенным в таблице 1.1.

Для того чтобы исключить появление в знаменателе выражения (1.2) величин, близких к нулю, значения курсов, лежащих в пределах от 00 до 450, рассчитываются в соответствие с равенством (1.2), а при 450 < КК < 900 для расчета используется об-ратное отношение КК arcctg X. (1.3) Указанный способ определения те-кущего курса судна не является единст-венно возможным, однако его несомнен-ным достоинством является то, что он исключает влияние на полученный ре- зультат таких факторов, как вариации на- Таблица 1.1. Квадрант Параметр 00-900 900-1800 1800-2700 2700-3600 X´ + _ _ + Y´ _ _ + + пряжения питания феррозондов, нестабильность их характеристик, колебания темпера-туры окружающей среды и т.п. Это происходит потому, что названные факторы оказы-вают влияние одновременно как на Х´, так и на Y´. Структурная схема, в соответствие с которой вырабатывается информация о d Н´ 1 Х´ 2 3 Y´ КодХ´ КодY´ 4 6 Рис. 1.11 курсе судна, представлена на рис. 1.11. Феррозонды с ортогональным расположени-ем осей чувствительности, входящие в комплект ИД 1, выдают значения Х´ и Y´ в виде напряжений постоянного тока, которые через коммутатор 2 последовательно подключаются к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3. После их преобразования в цифровые коды, последние поступают в вычислитель 4. В вычислителе, как это уже было описано выше, рассчитывается значение КК и одновременно модуль вектора Н(Х)2 (Y)2 . (1.4) Значения Н´ используются для определения поправок МК, знание которых позволя-ет вычислить магнитный курс МК судна: МК arctg YY или MK arcctg YY . (1.5) Компас может указывать и истинный курс ИК судна, измеренный относительно географического меридиана. Для этого в него следует ввести информацию о теку-щем значении магнитного склонения d, снятую с карты. ИК МК d. (1.6) Выходные сигналы отображаются устройствами индикации курса 6. Генератор 5 вырабатывает напряжение возбуждения феррозондов и формирует тактовые им-пульсы для вычислителя. Одним из существенных недостатков индукционных компасов рассматриваемо-го типа является наличие значительных погрешностей, возникающих в результате отклонения осей ИД от плоскости горизонта, которое имеет место в процессе качки судна. Поэтому эти компасы рекомендуется применять только на динамически ус-тойчивых судах. Во втором варианте выполнения индукционных компасов, как правило, исполь-зуются трехкомпонентные ИД, которые монтируются в корпус без карданового под-веса и остаются все время неподвижными относительно него. Это упрощает конст-рукцию датчика, но для определения курса судна требуется информация о про-странственной его ориентации. Указанная информация, как правило, получается с помощью трех акселерометров с взаимно ортогональными осями чувствительности, совпадающими по направлению с осями, связанными с судном. В то время как ИД вырабатывает информацию о компонентах X´, Y´ и Z´ судового магнитного поля, ак-селерометры измеряют проекции gx, gy и gz вектора ускорения силы тяжести Земли на судовые оси. Алгоритмы обработки этой информации можно найти в [6,9].

Рассказать друзьям

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий

Найти готовую работу