д-р техн. наук, проф., глав. метролог
Санкт-Петербург
Saint Petersburg, 197101; Saint Petersburg, 197046
канд. техн. наук, доц., ст. науч. сотр.
Санкт-Петербург
Paderina Tatyana Vl., Ph.D., Associate Professor
Saint Petersburg, 197101; Saint Petersburg, 197046
Основным недостатком судовых магнитных компасов (МК) является ограниченность возможности их применения в высоких широтах в связи с малым значением горизонтальной составляющей магнитного поля Земли на этих широтах и наличием погрешности МК от качки, обусловленной влиянием центростремительного и тангенциального ускорений при размещении МК на некотором расстоянии от центра качания судна. Влияние ускорений приводит к наклону картушки и обусловливает воздействие на ее магнитную систему вертикальной составляющей магнитного поля Земли. Возникающая при этом погрешность МК, пропорциональная тангенсу угла магнитного наклонения, может привести к недопустимо большим ошибкам курсоуказания судна, особенно в высоких широтах. Тем не менее, данное воздействие может быть скомпенсировано при использовании в измерительной схеме МК гироскопического датчика угловой скорости (ДУС), измеряющего угловую скорость рыскания морского объекта. В работе представлены результаты исследований и имитационного моделирования двух вариантов построения системы коррекции, которая вводится в измерительную схему МК для уменьшения его погрешности от качки. Каждую из представленных в работе систем коррекции можно рассматривать как мехатронное устройство управления современным МК, одна из них – позиционная, другая – по угловой скорости рыскания судна. В работе показаны преимущества и недостатки каждой из схем. Так, особенностью системы позиционной коррекции является необходимость применения ДУС тактического класса точности (например, волоконно-оптического гироскопа), в погрешности которого присутствует низкочастотная составляющая ухода. В то же время система коррекции по угловой скорости рыскания позволяет использовать в качестве ДУС дешевый микромеханический гироскоп (ММГ). Несмотря на применение ДУС различных классов точности, обе предложенные системы коррекции позволяют добиться близких результатов, следствием чего является очевидный вывод о целесообразности применения в измерительной схеме МК системы коррекции по угловой скорости с ММГ, позволяющим значительно снизить стоимость МК, а также уменьшить его массу и габаритные размеры.
One of the disadvantages of existing main magnetic compasses (МС) is the presence in their readings of an error from pitching due to the influence of centripetal and tangential accelerations when the MC is placed at a certain distance from the center rocking of the ship. This error can be unacceptably large, especially when using the compass in high latitude environments. This effect can be compensated by using a gyroscopic angular rate sensor (ARS), which measures the angular yaw rate of the ship. The work is devoted to the results of research and simulation of two correction system, which is introduced into the measuring circuit of the MC. Each of the correction systems presented in this work can be considered as mechatronic control device for a modern MC, one of them is positional, and the other is according to the angular yaw rate of the ship. The paper shows the advantages and disadvantages each of systems. So, a feature of the positional correction system is the need to use ARS of a tactical accuracy class (for example, a fiber-optic gyroscope). At the same time, the yaw rate correction system makes it possible to use a cheap micromechanical gyroscope (MMG). Despite the use ARS of various accuracy classes, both proposed correction systems allow achieving similar results, which leads to an obvious conclusion about the advisability of using the correction system with MMG, which allows to significantly reduce the cost of the MC, as well as to reduce its weight and dimensions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.