Меню
Публикации
2024
2023
2022
2021
2020
2019
2018
2017
2016
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Главный редактор
НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор
Партнеры
doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-1-138-146
УДК 629.12. 053
Исследование эффективности работы системы коррекции магнитного компаса
Читать статью полностью
Язык статьи - русский
Ссылка для цитирования:
Аннотация
Ссылка для цитирования:
Грязин Д.Г., Падерина Т.В. Исследование эффективности работы системы коррекции магнитного компаса // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22, № 1. С. 138–146. doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-1-138-146
Аннотация
Предмет исследования. В условиях плавания судна при воздействии качки появляются динамические погрешности компаса, обусловленные влиянием перераспределенных магнитных масс судна, а также воздействием центростремительного и тангенциального ускорений. Влияние этих погрешностей может быть скомпенсировано введением в измерительную схему компаса системы коррекции, в которой используется один гироскопический датчик угловой скорости. Метод. Метод коррекции основан на применении в схеме гироскопического датчика угловой скорости с вертикально расположенной осью чувствительности. Формируемый сигнал представляет собой разность выходного показания магнитного компаса и проинтегрированного сигнала датчика угловой скорости, который не чувствителен к действию переносного ускорения и перераспределенных магнитных масс при крене судна. Полученная разность будет содержать погрешность компаса от воздействия качки, которая в дальнейшем компенсируется в выходном сигнале компаса. Выбор параметров динамических звеньев схемы для реализации системы коррекции и исследования ее работы выполнен методом имитационного моделирования с использованием предложенного аналитического выражения для погрешности магнитного компаса от воздействия качки. Выполнено сравнение результатов моделирования с результатами экспериментальных исследований компаса, проведенных с использованием специализированного стенда, который имитирует рыскание судна и позволяет изменять значение вектора напряженности магнитного поля Земли при воздействии на магнитную систему компаса. Основные результаты. Экспериментальные исследования компаса показали, что коэффициент коррекции погрешности от качки при изменении периодов угловых колебаний объекта от 6 до 28 с, который характеризует степень подавления качки, находится в диапазоне 0,16–0,48 (среднее значение 0,35), а при проведении моделирования среднее значение коэффициента — 0,21. Заниженная оценка коэффициента коррекции при моделировании обусловлена отсутствием учета динамических свойств картушки компаса и зависит от соотношения периодов собственных колебаний картушки и периодов возмущающих воздействий. Практическая значимость. Полученные результаты подтвердили высокую эффективность рассматриваемой системы коррекции компаса, а также требуемое качество разработанного специализированного стенда для оценки его работы. Результаты исследования могут найти применение при разработке современных магнитных компасов, для обеспечения высокой точности указания курса за счет использования предлагаемой системы коррекции.
Ключевые слова: магнитный компас, качка судна, система коррекции, гироскопический датчик угловой скорости
Благодарности. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 20-08-00265. Авторы выражают благодарность сотрудникам АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» К.С. Гороховскому и И.В. Сергачёву, участвовавшим в разработке стенда рыскания и проведении исследования характеристик системы коррекции магнитного компаса на этом стенде.
Список литературы
Благодарности. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 20-08-00265. Авторы выражают благодарность сотрудникам АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» К.С. Гороховскому и И.В. Сергачёву, участвовавшим в разработке стенда рыскания и проведении исследования характеристик системы коррекции магнитного компаса на этом стенде.
Список литературы
1. Кардашинский-Брауде Л.А. Девиация магнитных компасов. Л.: ЦНИИ «Румб», 1986. 81 c.
2. Воронов В.В., Кардашинский-Брауде Л.А. Универсальный широтный компенсатор девиации магнитного компаса // Навигация и гироскопия. 1990. № 2.
3. Arribalzaga J., Martinez A.T., Vila J.A. Analysis and calculation of the magnetic moment of a magnet compensation for type A magnetic needle // Journal of Maritime Research. 2013. V. 10. N 2. P. 80–81.
4. Androjna A., Belev B., Pavic I., Perkovič M. Determining residual deviation and analysis of the current use of the magnetic compass // Journal of Marine Science and Engineering. 2021. V. 9. N 2. P. 1–15. https://doi.org/10.3390/jmse9020204
5. Van Suong Nguyen. Calculation of the deviation coefficients for marine magnetic compass // Journal of International Maritime Safety, Environmental Affairs and Shipping. 2019. V. 2. N 2. P. 112–115. https://doi.org/10.1080/25725084.2019.1569336
6. Meleshko V.V., Lakoza S.L., Sharov S.A. Method of identifying and eliminating magnetic compass deviation // Proc. of the IEEE 1st Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON 2017). 2017. P. 288–291. https://doi.org/10.1109/UKRCON.2017.8100494
7. Iribar I.B., Munoz J.A.V., Labajos C.A.P. Latitude error in compass deviation: Mathematical method to determine the latitude error in magnetic compass deviation // Polish Maritime Research. 2014. V. 21. N 3. P. 25–31. https://doi.org/10.2478/pomr-2014-0026
8. Рыбалтовский Н.Ю. Магнитно-компасное дело. Л.: Водтрансиздат, 1954. 492 c.
9. Грязин Д.Г., Сергачёв И.В. Влияние внешних факторов на переходные процессы магнитных компасов в высоких широтах // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2020. Т. 63. № 10. С. 921–929. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2020-63-10-921-929
10. Грязин Д.Г., Падерина Т.В., Сергачев И.В. О возможности использования судовых магнитных компасов в высоких широтах // Материалы XXXII конференции памяти выдающегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова. СПб.: АО «Концерн» ЦНИИ «Электроприбор», 2020. С. 122–125.
11. Грязин Д.Г., Падерина Т.В. Мехатронные устройства управления современным судовым магнитным компасом // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т. 22. № 8. С. 425–432. https://doi.org/10.17587/mau.22.425-432
12. Lushnikov E. Magnetic compass in modern maritime navigation // TransNav. International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation. 2015. V. 9. N 4. P. 539–543. https://doi.org/10.12716/1001.09.04.10
13. Lushnikov E. The reliability of compass information at navigational safety // Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin. 2012. N 29. P. 117–121.
14. Basterretxea-Iribal I., Sotés I., Uriarte J.I. Towards an improvement of magnetic compass accuracy and adjustment // Journal of Navigation. 2016. V. 69. N 6. P. 1325–1340. https://doi.org/10.1017/S0373463316000138
15. Казакова Г.Ф., Кардашинский-Брауде Л.А., Фомкин Я.И. Судовые индукционные и гидромагнитные компасы, стрелочные магнитные компасы с индукционными датчиками. Л.: НПО «Азимут», 1991. 62 с.
16. Кардашинский-Брауде Л.А. Современные судовые магнитные компасы. СПб.: ФГУП ГНЦ РФ – ЦНИИ «Электроприбор», 1999. 137 с.
17. Нечаев П.А., Григорьев В.В. Магнитно-компасное дело. 4-е изд. М.: Транспорт, 1983. 240 c.
18. Кардашинский-Брауде Л.А. Повышение динамической устойчивости показаний судовых магнитных компасов при горизонтальных ускорениях [Электронный ресурс]. URL: http://www.navydevices.ru/informations/section-publications/publications/85-2002-09-21-13-29-52, свободный. Яз. рус. (дата обращения: 23.07.2020).
19. Крылов А.Н. О возмущениях показаний компасов, происходящих на качке корабля на волнении // Избранные труды академика А.Н. Крылова. М.: Изд. АН СССР, 1958. С. 115–170.
20. Зиненко В.М., Грязин Д.Г., Молочников А.А., Сергачев И.В., Матвеев Ю.В., Короленко И.В. Способ измерения магнитного курса судна в высоких широтах и устройство для его реализации. Патент RU2688900C1. Бюл. 2019. № 15.
21. Боронахин А.М., Лукомский Ю.А., Шпекторов А.Г., Ха Мань Тханг, Чан Танг Дык. Курсовертикаль для задач управления движением скоростного судна // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2012. № 4. С. 75–80.
22. Боронахин А.М., Лукомский Ю.А., Шпекторов А.Г., Ха Мань Тханг, Чан Танг Дык. Обоснование требований к системам навигации и ориентации при решении задач управления движением подвижных объектов // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2012. № 2. С. 77–80.
23. Кожухов В.П., Воронов В.В., Григорьев В.В. Магнитные компасы. М.: Транспорт, 1981. 212 с.
24. Бородай И.К., Мореншильдт В.А., Виленский Г.В. Прикладные задачи динамики судов на волнении. Л.: Судостроение, 1989. 258 c.
