×
20.09.2015
216.013.7bf1

НАВИГАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах морской геодезии. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для этого дополнительно введена косвенная стабилизированная в горизонте платформа, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четыре акселерометра с вертикальной осью чувствительности и с механизмом их перемещения в горизонте первой пары акселерометров навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров, измеритель линейной скорости перемещения акселерометров относительно подвижного объекта, регистратор моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, при этом все устройства функционально связаны через введенный блок управления с бортовым вычислителем, в котором вычисляют искомые значения составляющих уклонения отвесной линии в меридиане и в первом вертикале. 3 ил.
Основные результаты: Навигационный комплекс подвижного объекта, состоящий из приемоиндикатора спутниковой навигационной системы, измерителей скорости и курса, включая трехстепенный магнитный датчик направления, установленный в связанной системе координат подвижного объекта, датчиков углов крена, тангажа (дифферента), датчиков углов атаки и скольжения, датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, установленных в связанной системе координат подвижного объекта, и бортового вычислителя, выполненного с возможностью совместной обработки всех датчиков и систем, косвенной стабилизированной платформы, снабженной тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения относительно друг друга, измеритель линейной скорости перемещения трехкомпонентных акселерометров, функционально связанных с бортовым вычислителем, отличающийся тем, что дополнительно введена косвенная стабилизированная в горизонте платформа, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четыре акселерометра с вертикальной осью чувствительности и с механизмом их перемещения в горизонте первой пары акселерометров навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров, измеритель линейной скорости перемещения акселерометров относительно подвижного объекта, регистратор моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, при этом все устройства функционально связаны через введенный блок управления с бортовым вычислителем, в котором вычисляют искомые значения составляющих уклонения отвесной линии в меридиане и в первом вертикале.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области морской геодезии, а именно к определению уклонения отвесной линии (УОЛ) в океане, и может быть использовано для определения УОЛ на подвижном объекте вдоль траектории его движения в целях совершенствования навигационно-гидрографического обеспечения посредством навигационного комплекса подвижного объекта.

Известен гравиметрический способ определения УОЛ в океане, включающий измерение на объекте вторых производных гравитационного потенциала по ортогональным осям гравитационными градиентометрами, по результатам измерений которых вычисляют значения составляющих УОЛ в меридиане и в первом вертикале (О влиянии геодезической неопределенности на точность выработки навигационных параметров инерциальной навигационной системой // Записки по гидрографии. №196, 1976, с. 78-83 [1]. Методы определения отвеса в океане // Записки по гидрографии. №196, 1976, с. 57-63 [2]).

Данный гравиметрический способ определения УОЛ в океане имеет недостаточно высокую точность, так как при его использовании имеют место систематические и медленно меняющиеся погрешности измерений вторых производных гравитационного потенциала, которые невозможно определить, а следовательно, и учесть на объекте.

Погрешность определения УОЛ (δu) этим способом вычисляется по формуле

,

где δw - систематическая погрешность определения второй производной гравитационного потенциала, достигающая у современных гравитационных градиентометров 1 этвеш;

S - пройденное объектом расстояние от исходной до текущей точки,

и достигает от 2,1угл.с до 6,3угл.с на расстояниях от 1 000 км до 3000 км, соответственно, в то время как допустимая предельная погрешность с вероятностью Р=0,0997 определения УОЛ в океане не должна превышать 1-2угл.с [2], т.е. известный способ не позволяет определить УОЛ в океане с требуемой точностью.

Известен также гравиметрический способ определения УОЛ в океане, включающий измерение силы тяжести гравиметром на объекте вдоль траектории его движения, вычисление по результатам измерений продольной составляющей УОЛ [2]. Однако данный гравиметрический способ определения УОЛ в океане имеет недостаточно высокую точность, так как при его использовании погрешность определения продольной составляющей УОЛ достигает 11угл.с. При этом данный способ не обеспечивает определение составляющих УОЛ в меридиане и в первом вертикале на объекте вдоль траектории его движения, а следовательно, не позволяет определять информацию об УОЛ, необходимую для обеспечения использования бортовых навигационных комплексов [1].

Известен также навигационный комплекс подвижного объекта, который содержит приемоиндикатор спутниковой навигационной системы, измерители скорости и курса, включая трехстепенный магнитный датчик направления, установленный в связанной системе координат подвижного объекта, датчики углов крена, тангажа, датчики углов атаки и скольжения, датчики линейных ускорений и угловых скоростей, установленные в связанной системе координат подвижного объекта, и бортовой вычислитель, выполненный с возможностью совместной обработки всех датчиков и систем. В состав указанного комплекса дополнительно введена косвенная стабилизированная платформа, снабженная тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения относительно друг друга, измеритель линейной скорости перемещения трехкомпонентных акселерометров, функционально связанных с бортовым вычислителем. Предложенное изобретение направлено на повышение точности определения текущих навигационных параметров оснащенного им подвижного объекта (патент RU №2279039, 27.06.2006 [3] - прототип).

Однако данный навигационный комплекс не обеспечивает определение составляющих УОЛ в меридиане и в первом вертикале, а следовательно, имеет погрешность в выработке геодезических координат.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение технических возможностей навигационного комплекса подвижного объекта путем определения составляющих УОЛ в меридиане и первом вертикале на объекте в океане.

Поставленная задача решается за счет того, что в навигационный комплекс подвижного объекта, состоящий из приемоиндикатора спутниковой навигационной системы, измерителей скорости и курса, включая трехстепенный магнитный датчик направления, установленный в связанной системе координат подвижного объекта, датчиков углов крена, тангажа (дифферента), датчиков углов атаки и скольжения, датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, установленных в связанной системе координат подвижного объекта, и бортового вычислителя, выполненного с возможностью совместной обработки всех датчиков и систем, косвенной стабилизированной платформы, снабженной тремя кардановыми рамками, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения относительно друг друга, измеритель линейной скорости перемещения трехкомпонентных акселерометров, функционально связанных с бортовым вычислителем, в отличие от прототипа [3], дополнительно введена косвенная стабилизированная в горизонте платформа, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четыре акселерометра с вертикальной осью чувствительности и с механизмом их перемещения в горизонте первой пары акселерометров навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров, измеритель линейной скорости перемещения акселерометров относительно подвижного объекта, регистратор моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, при этом все устройства функционально связаны через введенный блок управления с бортовым вычислителем, в котором вычисляют искомые значения составляющих уклонения отвесной линии в меридиане и в первом вертикале.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1, 2, 3).

Фиг. 1. Схема определения уклонения отвесной линии. Гиростабилизированная платформа 1, геоид 2, эллипсоид 3, nэ - нормаль к земному эллипсоиду, nг - нормаль к геоиду, u - угол между нормалями.

Фиг. 2. Схема для определения УОЛ. Гиростабилизированная платформа 1, ДП - диаметральная плоскость объекта, ИК - истинный курс, N - направление на север, А - азимут вектора абсолютной скорости, ВО и ГО - два взаимно перпендикулярных направления, по которым перемещаются две пары акселерометров, Vп1 - скорость движения первого акселерометра, Vп2 - скорость движения второго акселерометра, Vп3 - скорость движения третьего акселерометра, Vп4 - скорость движения четвертого акселерометра, δ1 - угол между ДП и направлением ВО, δ2 - угол между ДП и направлением ГО, γ - угол дрейфа, θ - угол между направлениями ВО и ГО.

Фиг. 3. Блок-схема навигационного комплекса. Навигационный комплекс состоит из бортового вычислителя 4, магнитного датчика 5 направления движения, блока 6 датчиков углов крена, блока 7 датчиков тангажа, блока 8 датчиков углов атаки, блока 9 датчиков скольжения, блока 10 управления, приемоиндикатора 11 спутниковой навигационной системы, блока 12 датчиков линейных ускорений, блока 13 датчиков угловых ускорений, пульта управления 14, косвенной стабилизированной платформы 15, моментных электродвигателей 16, 17, 18 с сервоприводом, трехкомпонентных акселерометров 19, 20, механизма 21 перемещения акселерометров 19, 21 относительно друг друга, измерителя 22 линейной скорости перемещения акселерометров 19, 20, косвенной стабилизированной платформы 23, моментных электродвигателей 24, 25, 26 с сервоприводом, акселерометров 27, 28, 29, 30 с вертикальной осью чувствительности, механизма 31 перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30, измерителя 32 линейной скорости перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30, регистратора 33 моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, измерителя 34 скорости объекта, гирокомпаса 35.

Косвенная стабилизированная платформа 23 выполнена с тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя 24, 25, 26 с сервоприводом, выполненных в виде редуктора.

Механизм 31 перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30 предназначен для перемещения первой пары акселерометров 27, 28 по параллельным направлениям навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров 29, 30 по параллельным направлениям навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров 27, 28 и состоит из двигателя, редуктора, червячных передач.

Механизм 31 перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30 может быть также выполнен в виде закрепленных на стабилизированной в горизонте платформе двух маятниковых штативов, к которым подвешены по два маятника. К каждому маятнику прикреплен акселерометр с вертикальной осью чувствительности. Для обеспечения незатухающих колебаний маятники должны колебаться в вакуумном колпаке или под воздействием внешней силы, например наведенного магнитного поля, посредством электромагнита.

Механизм 31 перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30 может быть также выполнен в виде эскалатора, на ленте которого закреплены акселерометры

Измеритель 32 линейной скорости перемещения акселерометров 27, 28, 29, 30 относительно подвижного объекта может быть выполнен в виде интерферометра или тахометра типа АДТ-20-50.

Регистратор 33 моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары состоит из фотоприемника и направленного источника света.

Определение составляющих УОЛ в меридиане (ξ) и в первом вертикале (η), заключается в измерении акселерометрами 27, 28, 29, 30 ускорений , , , соответственно в моменты встречи их на траверзе двух акселерометров первой (27, 28) и второй (29, 30) пары.

При этом определяется разность отсчетов и .

В бортовом вычислителе 4 путем вычислений определяют составляющие УОЛ в меридиане (ξ) и в первом вертикале (η):

где

β - угол между вектором абсолютной скорости движущегося объекта и плоскостью горизонта;

γ - угол дрейфа;

δ1 - угол между ДП и направлением ВО;

δ2 - угол между ДП и направлением ГО;

1 - сумма скоростей акселерометров 27 и 28;

2 - сумма скоростей акселерометров 29 и 30;

VH - абсолютная скорость объекта;

Rг - радиус кривизны геоида;

h1,2 - расстояния по вертикальной оси акселерометров, движущихся по направлениям ВО и ГО, до поверхности геоида;

ИК - истинный курс объекта.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает расширение технических возможностей навигационного комплекса подвижного объекта путем определения составляющих УОЛ в меридиане и первом вертикале на объекте в океане и уменьшение погрешности в выработке геодезических координат навигационными комплексами подвижных объектов.

Источники информации

1. О влиянии геодезической неопределенности на точность выработки навигационных параметров инерциальной навигационной системой // Записки по гидрографии. №196, 1976, с. 78-83.

2. Методы определения отвеса в океане // Записки по гидрографии. №196, 1976, с. 57-63.

3. Патент RU №2279039, 27.06.2006.

Навигационный комплекс подвижного объекта, состоящий из приемоиндикатора спутниковой навигационной системы, измерителей скорости и курса, включая трехстепенный магнитный датчик направления, установленный в связанной системе координат подвижного объекта, датчиков углов крена, тангажа (дифферента), датчиков углов атаки и скольжения, датчиков линейных ускорений и угловых скоростей, установленных в связанной системе координат подвижного объекта, и бортового вычислителя, выполненного с возможностью совместной обработки всех датчиков и систем, косвенной стабилизированной платформы, снабженной тремя кардановыми рамками, на которых установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, два трехкомпонентных акселерометра с механизмом их перемещения относительно друг друга, измеритель линейной скорости перемещения трехкомпонентных акселерометров, функционально связанных с бортовым вычислителем, отличающийся тем, что дополнительно введена косвенная стабилизированная в горизонте платформа, на которой установлены три моментных электродвигателя с сервоприводом, четыре акселерометра с вертикальной осью чувствительности и с механизмом их перемещения в горизонте первой пары акселерометров навстречу друг другу по заданному направлению и второй пары акселерометров навстречу друг другу по направлению, перпендикулярному заданному направлению перемещения первой пары акселерометров, измеритель линейной скорости перемещения акселерометров относительно подвижного объекта, регистратор моментов встречи двух акселерометров на траверзе первой и второй пары, при этом все устройства функционально связаны через введенный блок управления с бортовым вычислителем, в котором вычисляют искомые значения составляющих уклонения отвесной линии в меридиане и в первом вертикале.
НАВИГАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА
НАВИГАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА
НАВИГАЦИОННЫЙ КОМПЛЕКС ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 61-70 of 136 items.
27.08.2015
№216.013.73d6

Буй для определения характеристик морских ветровых волн

Изобретение относится к области океанографии и может быть использовано для определения характеристик морских ветровых волн. Сущность: устройство состоит из цельнометаллического корпуса (3), внутри которого установлены модуль (1) управления с опционным блоком GPS, источник (2) питания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561229
Дата охранного документа: 27.08.2015
20.09.2015
№216.013.7af5

Подводный робототехнический комплекс

Изобретение относится к телеуправляемым подводным робототехническим системам, обеспечивающим высокоточное обследование, фотовидеосъемку и профилирование подводных протяженных поверхностей, обследование зон обледенения корпусов судов и подводных конструкций. Комплекс содержит носитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563074
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7be5

Способ измерения высоты морских волн с борта движущегося судна

Изобретение относится к неконтактным океанографическим измерениям и может быть использовано для определения статистических характеристик морского волнения с борта движущегося судна. Техническим результатом является повышение достоверности и информативности измерения высоты морских волн. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563314
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7be7

Подводная станция

Изобретение относится к устройствам для измерения геофизических и гидрофизических параметров в придонной зоне морей и океанов. Сущность: подводная станция включает всплывающий модуль (1) измерительной аппаратуры, якорное устройство (2) и положительную плавучесть (5) в виде поплавка. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563316
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7be8

Способ акустического мониторинга изменчивости параметров морских акваторий

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для измерения скорости звука в естественных водоемах. Предложен способ акустического мониторинга изменчивости параметров морских акваторий, заключающийся в формировании в морской среде акустической трассы распространения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563317
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7bf7

Способ навигации автономного необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к области навигации и может найти применение в системах навигации автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА). Технический результат - снижение трудозатрат при производстве подводных работ с использованием АНПА. Для этого осуществляют определение координат места по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563332
Дата охранного документа: 20.09.2015
27.09.2015
№216.013.7fa2

Способ подъема затонувшего судна и комплекс для подъема и транспортирования затонувших подводных лодок и других судов

Изобретение относится к способам проведения аварийно-спасательных работ на море и может быть использовано при подъеме затонувших судов и других подводных объектов. Для подъёма затонувшего судна к его корпусу прикрепляют понтоны, регулирующие его плавучесть. Поднимают затонувшее судно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564271
Дата охранного документа: 27.09.2015
10.10.2015
№216.013.81a5

Способ управления движением судна с компенсацией медленно меняющихся внешних возмущений и система управления движением судна с компенсацией медленно меняющихся внешних возмущений

Группа изобретений относится к области судовождения, а именно к способу управления движением судна с компенсацией медленно меняющихся внешних возмущений и системе, использующей данный способ. Для управления движением судна с компенсацией медленно меняющихся внешних возмущений используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564786
Дата охранного документа: 10.10.2015
27.10.2015
№216.013.88b4

Гидрохимическая донная станция для геологического мониторинга акваторий

Изобретение относится к области гидрохимических исследований акваторий. Сущность: донная станция включает размещаемый на дне (2) акватории приборный корпус (1) эллипсовидной формы и соединенный с ним ретрансляционный буй (3). В приборном корпусе (1) размещены микро-ЭВМ (9), модемы (10, 11) для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566599
Дата охранного документа: 27.10.2015
10.11.2015
№216.013.8c73

Устройство противоледовой защиты для гидротехнического сооружения, расположенного на мелководном континентальном шельфе

Изобретение относится к устройствам для защиты гидротехнических сооружений, расположенных на мелководном континентальном шельфе от воздействия ледовых полей. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты гидротехнического сооружения от льда. Устройство противоледовой защиты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567562
Дата охранного документа: 10.11.2015
Showing 61-70 of 149 items.
27.08.2015
№216.013.73d6

Буй для определения характеристик морских ветровых волн

Изобретение относится к области океанографии и может быть использовано для определения характеристик морских ветровых волн. Сущность: устройство состоит из цельнометаллического корпуса (3), внутри которого установлены модуль (1) управления с опционным блоком GPS, источник (2) питания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561229
Дата охранного документа: 27.08.2015
20.09.2015
№216.013.7af5

Подводный робототехнический комплекс

Изобретение относится к телеуправляемым подводным робототехническим системам, обеспечивающим высокоточное обследование, фотовидеосъемку и профилирование подводных протяженных поверхностей, обследование зон обледенения корпусов судов и подводных конструкций. Комплекс содержит носитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563074
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7be5

Способ измерения высоты морских волн с борта движущегося судна

Изобретение относится к неконтактным океанографическим измерениям и может быть использовано для определения статистических характеристик морского волнения с борта движущегося судна. Техническим результатом является повышение достоверности и информативности измерения высоты морских волн. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563314
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7be7

Подводная станция

Изобретение относится к устройствам для измерения геофизических и гидрофизических параметров в придонной зоне морей и океанов. Сущность: подводная станция включает всплывающий модуль (1) измерительной аппаратуры, якорное устройство (2) и положительную плавучесть (5) в виде поплавка. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563316
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7be8

Способ акустического мониторинга изменчивости параметров морских акваторий

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для измерения скорости звука в естественных водоемах. Предложен способ акустического мониторинга изменчивости параметров морских акваторий, заключающийся в формировании в морской среде акустической трассы распространения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563317
Дата охранного документа: 20.09.2015
20.09.2015
№216.013.7bf7

Способ навигации автономного необитаемого подводного аппарата

Изобретение относится к области навигации и может найти применение в системах навигации автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА). Технический результат - снижение трудозатрат при производстве подводных работ с использованием АНПА. Для этого осуществляют определение координат места по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563332
Дата охранного документа: 20.09.2015
27.09.2015
№216.013.7fa2

Способ подъема затонувшего судна и комплекс для подъема и транспортирования затонувших подводных лодок и других судов

Изобретение относится к способам проведения аварийно-спасательных работ на море и может быть использовано при подъеме затонувших судов и других подводных объектов. Для подъёма затонувшего судна к его корпусу прикрепляют понтоны, регулирующие его плавучесть. Поднимают затонувшее судно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564271
Дата охранного документа: 27.09.2015
10.10.2015
№216.013.81a5

Способ управления движением судна с компенсацией медленно меняющихся внешних возмущений и система управления движением судна с компенсацией медленно меняющихся внешних возмущений

Группа изобретений относится к области судовождения, а именно к способу управления движением судна с компенсацией медленно меняющихся внешних возмущений и системе, использующей данный способ. Для управления движением судна с компенсацией медленно меняющихся внешних возмущений используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564786
Дата охранного документа: 10.10.2015
27.10.2015
№216.013.88b4

Гидрохимическая донная станция для геологического мониторинга акваторий

Изобретение относится к области гидрохимических исследований акваторий. Сущность: донная станция включает размещаемый на дне (2) акватории приборный корпус (1) эллипсовидной формы и соединенный с ним ретрансляционный буй (3). В приборном корпусе (1) размещены микро-ЭВМ (9), модемы (10, 11) для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566599
Дата охранного документа: 27.10.2015
10.11.2015
№216.013.8c73

Устройство противоледовой защиты для гидротехнического сооружения, расположенного на мелководном континентальном шельфе

Изобретение относится к устройствам для защиты гидротехнических сооружений, расположенных на мелководном континентальном шельфе от воздействия ледовых полей. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты гидротехнического сооружения от льда. Устройство противоледовой защиты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567562
Дата охранного документа: 10.11.2015
+ добавить свой РИД