Гірокомпас

Изобретение относится к морскому приборостроению и может использоваться в системах навигации подвижных объектов для определения курса. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является гирокомпас Robertson SKR-80, построенный на двухосном индикаторном гиростабилизаторе с динамически настраиваемым гироскопом и двух акселерометрах, являющихся индикаторами горизонта и вертикали. Динамически настроенный гироскоп (ДНГ) благодаря своей конструкции прост в изготовлении, более надежен и имеет более низкую стоимость в сравнении с трехстепенным поплавковым гироскопом. В составе двухосного индикаторного гиростабилизатора ДНГ функционирует как трехстепенной свободный гироскоп, а использование второго акселерометра вызвано применением двухосной, а не трехосной схемы гироплатформы и, как следствие, необходимостью учета в показаниях компаса ошибок из-за наклона палубы вокруг оси кинетического момента гироскопа. Гирокомпас SKR-80 содержит центральный прибор со встроенным прибором управления и коррекции, который в свою очередь содержит таймер, элемент И и триггер, причем выход индикатора горизонта соединен с первым входом прибора управления и коррекции, выход которого через элемент И соединен с управляющим входом триггера, второй вход прибора управления и коррекции соединен с первым выходом таймера, второй выход последнего соединен со вторым входом элемента И, третий выход таймера соединен со вторым входом триггера, а выход триггера соответствует режиму "Гирокомпас" ("ГК"). Таймер определяет временную диаграмму работы гирокомпаса: формирование командных сигналов "Подготовка" - третий выход таймера, "Горизонтирование" - первый выход таймера, "Гироблок" - определяет частоту питающего напряжения гироблока и его запуск, а также, формирует временной интервал задержки в режиме автоматического приведения ("АП"), что соответствует второму выходу таймера. После выполнения команд "Гироблок", "Подготовка" гирокомпас начинает работу в режиме "АП", который характеризуется более коротким периодом собственных колебаний компаса по сравнению с ходовым режимом "ГК". Итак, таймер своим вторым выходом осуществляет задержку режима "АП", так как элемент И блокирует работу триггера на временном интервале, реализованном таймером. По истечении задержки, что составляет 54 мин, элемент И разблокирует схему и триггер переводит гирокомпас из режима "АП" в ходовой режим "ГК". Недостатками этого гирокомпаса являются: 1. Отсутствие устройства, которое бы сигнализировало о приходе компаса в меридиан с указанной наперед точностью, что в конечном итоге затягивает процесс прихода. 2. Зависимость периода собственных колебаний компаса от широты места, что приводит к различному времени прихода компаса в меридиан на различных широтах. 3. Отсутствие устройства, которое бы автоматически переводило гирокомпас в режим хранения меридиана, т.е. режим "Гироазимут" ("ГА"), при совершении объектом маневра или при ускоренном движении. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в сокращении времени готовности гирокомпаса и автоматическом переключении режимов за счет контроля выходного сигнала акселерометра, а также в постоянстве времени прихода гирокомпаса в меридиан на различных широтах за счет комбинированного управления гироскопом по акселерометру и по информации о широте места. Поставленная задача решается тем, что в гирокомпасе, содержащем центральный прибор с трехстепенным гироскопом и индикатором горизонта, прибор управления и коррекции, таймер, первый элемент И и первый триггер, при этом выход β индикатора горизонта центрального прибора соединен с первым входом прибора управления и коррекции, второй вход прибора управления и коррекции соединен с первым выходом таймера, третий выход таймера соединен со вторым входом первого элемента И, четвертый выход таймера соединен со вторым входом первого триггера, а второй выход первого триггера является первым выходом устройства, согласно изобретению, выходы β/соы и β прибора управления и коррекции подсоединены к ключу, причем ключ, масштабирующий усилитель, компаратор, инвертор и второй элемент И соединены последовательно, второй вход второго элемента И, соединен со вторым выходом таймера, а выход второго элемента И соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого триггера, кроме того введен логический блок, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, второй вход - с первым выходом первого триггера, третий вход - со вторым выходом первого триггера, который соединен с управляющим входом ключа, четвертый вход логического блока соединен с пятым выходом таймера, а пятый - с выходом компаратора, первый и второй выходы логического блока являются соответственно вторым и третьим выходами устройства. Логический блок содержит элемент ИЛИ, счетчик, третий элемент И и второй триггер, причем первый и второй входы элемента ИЛИ являются соответственно первыми двумя входами логического блока, а выход данного элемента соединен со вторым входом счетчика, первый вход которого является четвертым входом логического блока, а выход соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого является пятым входом логического блока, а выход соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого является третьим входом логического блока, причем первый и второй выходы второго триггера являются соответственно первым и вторым выходами логического блока. Переход от управления гирокомпасом по сигналу β к управлению по сигналу позволяет устранить зависимость периода собственных колебаний гирокомпаса от широты места. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема гирокомпаса; на фиг.2 - алгоритм работы системы; на фиг.3 - временная диаграмма режимов работы гирокомпаса. Гирокомпас содержит центральный 'прибор 1 с трехстепенным гироскопом и индикатором горизонта, прибор управления и коррекции 2, таймер 3, ключ 4, масштабирующий усилитель 5, компаратор 6, инвертор 7, последовательно соединенные элементы И 8 и 9, триггер 10, логический блок 11 со счетчиком 12, элементом ИЛИ 13, элементом И 14 и триггером 15. Гирокомпас работает следующим образом. После пуска гирокомпаса и выполнения команды "Гироблок", "Подготовка", "Горизонтирование" в центральном приборе 1 начинается приведение гироскопа в плоскость меридиана в режиме "АП". Информация индикатора горизонта β поступает в прибор управления и коррекции 2, на выходе которого формируется два сигнала и β. Управление гироскопом по сигналу позволяет исключить зависимость времени прихода в меридиан от широты места. Формирование сигналов на выполнение режимов "Гироблок", "Подготовка", "Горизонтирование" "АП" производится таймером 3. Два выходных сигнала прибора управления и коррекции и β поступают на входы управляемого ключа 4, который в режиме "АП" пропускает сигнал на вход масштабирующего усилителя 5, выход которого соединен с двуполярным компаратором 6, вырабатывающим выходной сигнал при превышении входным напряжением любого из заданных порогов Выход компаратора соединен с инвертором 7 и через него с элементами И 8,9. Выход последнего соединен с управляющим входом триггера 10. Элемент 8 блокирует работу схемы для выхода гирокомпаса из возможного сравнения временным интервалом таймера положения неустойчивого равновесия, которым является южное направление. После разблокировки схемы по истечении 21 мин 20 с включается схема контроля вхождения сигнала в трубку допуска, задаваемую компаратором 6 в течение периода 10 м 40 с, который вырабатывается таймером. В случае выполнения условия в течение данного периода элемент 9 разблокирует работу триггера 10, выход β, гирокомпас который переключает ключ 4 с выхода прибора управления и коррекции 2 на переходит из режима "АП" в ходовой режим "ГК" и включается сигнализация "Готовность". В режиме "ГК" масштабирующий усилитель изменяет величину порога компаратора, с которым Схема сравнения анализирует величину сравнивается сигнал индикатора горизонта, до величины сигнала и в работу включается логический блок 11. При выходе сигнала β за порог включается задержка реализованная счетчиком 12, который сбрасывает счет элементом ИЛИ 13, если величина сигнала β с выхода элемента 8 не превышает порогового значения или при наличии сигнала прямого выхода триггера 10. Выход счетчика 12 блокируется элементом И 14. Разблокировка последнего происходит в случае превышения сигналом β порога e 2 спустя В этом случае срабатывает триггер 15, который переводит гирокомпас из режима "ГК" в режим "ГА". При вхождении сигнала β в установленный порог ±e 3 счетчик 12 обнуляется и происходит обратное переключение "ГА" -ТК". Таким образом, расширение функций таймера и введение ключа, усилителя, компаратора, инвертора, элементов И, ИЛИ, триггера и логического блока позволило достичь следующих результатов. 1. Приход гирокомпаса в меридиан с заданной, точностью становится известным по сигнализации "Готовность", что позволяет сократить время готовности гирокомпаса. 2, Гирокомпас автоматически переходит из режима ТК" в "ГА" при действии ускорения. Допускается некоторая инвариантность компаса к ускорениям. 3. Управление гироскопом по сигналу в режиме "АП" делает постоянным время прихода в меридиан на различных широтах. Настоящее изобретение реализуемо на существующей элементной базе.