Спосіб визначення кутової орієнтації об’єкта

Спосіб визначення кутової орієнтації об'єкта, що включає встановлення головної осі гіроскопа в вертикальне положення, для чого на гіроскоп подають управляючі моменти, що формують в двох взаємоортогональних площина по сигналам індикаторів горизонту, осі чутливості яких лежать в цих площинах і перпендикулярні головній осі гіроскопа, визначення по кутам відхилення об'єкта відносно головної осі гіроскопа кутів крену і тангажу об'єкта, який відрізняється тим, що додатково вимірюють управляючі моменти гіроскопа та визначають кут курсу за формулою: M y1 K = arctg , M y2 Винахід відноситься до навігаційного приладобудування, а саме до гіроскопічних приладів. Відомий спосіб визначення кутової орієнтації об'єкта (Смирнов Е. Л., Яловенко А. В., Якушенков А. А. Те хнические средства судовождения. – М.: Транспорт, 1988), при якому платформа у тривісному кардановому підвісі стабілізується за сигналами двох тристепеневих гіроскопів – горизонтного та азимутального. Вісь обертання ротора горизонтного гіроскопа встановлюють в вертикальне положення шляхом створення управляючих моментів в дво х взаємоортогональних площинах по сигналам індикаторів горизонту, осі чутли вості яких лежать в цих площинах і перпендикулярні головній осі гіроскопа. Вісь обертання ротора азимутального гіроскопа утримують в площині платформи та площині меридіану за допомогою його датчиків моментів. З датчиків кута розміщених на осях карданового підвісу, знімають сигнали, які пропорційні трьом кутам (крену, тангажу і курсу), що повністю визначають просторову орієнтацію об'єкта. Перевагою такого способу є висока точність визначення кутів повної просторової орієнтації об'єкта. Недоліком цього способу є значна вартість приладу, перш за все, за рахунок використання двох гіроскопів, а також складної тривісної системи гіроскопічної стабілізації. За прототип прийнято спосіб визначення кутової орієнтації об'єкта за допомогою гіроскопічної вертикалі (Одинцов Л. А. Теория и расчёт гироско пических приборов. – К.: Вища школа, 1985), який полягає в тому, що головну вісь гіроскопа встановлюють в вертикальне положення, створюючи управляючі моменти в двох взаємоортогональних площинах по сигналам індикаторів горизонту, осі чутливості яких лежать в цих площинах перпендикулярні головній осі гіроскопа. По кутам відхилення об'єкта відносно головної осі гіроскопа визначають два куги просторової орієнтації об'єкта – крену і тангажу. Недоліком цього способу є неповне визначення кутової орієнтації об’єкта (відсутня інформація про його курс). В основу винаходу поставлено задачу вдосконалити спосіб визначення кутової орієнтації об’єкта шляхом додаткового визначення кута курсу об'єкта, що забезпечує можливість отримання інформації про повну кутову орієнтацію об'єкта. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення кутової орієнтації об'єкта, який включається в тому, що головну вісь гіроскопа встановлюють в вертикальне положення, створюючи управляючі моменти в двох взаємоортогональних площинах по сигналам індикаторів горизонту осі чутливості яких лежать в цих площинах і перпендикулярні головній осі гіроскопа, по кутам відхилення об'єкта відносно головної осі гіроскопа визначають кути і тангажу об'єкта, згідно з винаходом вводиться те, що додатково вимірюють управляючі моменти гіроскопа та визначають кут курсу за формулою: (19) UA (11) 36404 (13) A де K – кут к урсу об'єкта; M y1, M y 2 – управляючі моменти гіроскопа. 36404 K = arctg M y1 M y2 взаємоортогональних площинах у напрямку до вертикального положення із швидкостями: M y1 M y2 wx = , wh = (2), H H де H - кінетичний момент гіроскопа. Таким чином, головна вісь гіроскопа постійно займає вертикальне положення, з датчиків кутів 5, 6, які розміщені на осях карданового підвісу, що зв'язує гіроскоп з корпусом об'єкту, знімають сигнали, пропорційні двом кутам орієнтації об'єкта відносно площини горизонту – крену і тангажу. Прецесуючи за допомогою датчиків моментів за напрямком вертикалі, головна вісь гіроскопа повертається в інерціальному просторі зі швидкістю, яка дорівнює швидкості повороту напрямку вертикалі внаслідок обертання Землі та руху об'єкта вздовж її сферичної поверхні, тобто із проекціями абсолютної кутової швидкості опорної системи координат: V wx = -U cos j sin K - , wh = U cosj cos K , (3), R де K – кут к урсу об'єкта; V - швидкість руху об'єкта; R - радіус Землі. Після вимірювання управляючих моментів (1) в контурі управління аналітичне визначають кут курсу об'єкта за формулою: M y1 K = arctg M y2 Таким чином, додаткове визначення кута курсу об'єкта дає можливість отримати інформацію про повну просторову орієнтацію об'єкта при менших витратах ніж у відомих способах. , де K – кут курсу об'єкта; M y1, M y 2 - управляючі моменти гіроскопа. На фіг. представлена принципова схема гіроскопічної вертикалі для реалізації способу. Гіроскопічна вертикаль побудована на основі тристепеневого гіроскопа і в кардановому підвісі, який містить кожух з ротором 1 і карданову рамку 2 з датчиками моментів 3, 4 і датчиками кутів 5, 6 розміщених на осях підвісу. На кожусі гіроскопу встановлюють два індикатори горизонту 7 із взаємоортогональними осями чутливості, які перпендикулярні головній осі гіроскопа, індикатори горизонту через регулятори 8, 9 керують датчиками моментів гіроскопа. Регулятори зв'язані з контуром управління 10, в якому вимірюють величини управляючих моментів і обчислюють кут курсу об'єкта. Спосіб здійснюється наступним чином. Індикатори горизонту 7 вимірюють кути відхилення головної осі гіроскопа від вертикального положення в двох взаємоортогональних площинах, за сигналами з індикаторів горизонту формують управляючі моменти: M y1 = c1a , M y 2 = c2 b ; (1), де c1 , c 2 – коефіцієнти передачі датчиків моментів гіроскопа, a , b – кути відхилення головної осі гіроскопа від площини горизонту. Моменти управління гіроскопом (1) через регулятори 8, 9 подають на датчики моментів гіроскопа 3, 4. Останні прикладають до гіроскопа моменти, що заставляють його прецесіювати в двох 2 36404 Фіг. _________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3