NO872526L - Innretning til styring av et magnetisk egenbeskyttelses(meb-)-anlegg. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en innretning til styring av et fartøys magnetiske egenbeskyttelses(MEB)-anlegg, som omfatter et voluminøst treaksig spolesystem bestående av strømførende spoler i tre ortogonale fartøysakser til kompensasjon av far-tøyets magnetiske egenfelt som avhenger av jordmagnetfeltet ved fartøyets posisjon og fartøybevegelsen i jordmagnetfeltet (kurs, slingring etc.).

Skip, båter og andre fartøyer i Bundeswehr, men også handels-skip, blir på grunn av sine magnetiske egenfelt (støyfelt)

som overlagrer jordfeltet og forstyrrer dette, direkte truet av miner og torpedoer med magnetiske sensorer, og kan lokali-seres av peilesystemer med magnetiske sensorer. Av denne årsak blir de fartøyer som skal beskyttes utrustet med et MEB-anlegg, som har til oppgave å eliminere det magnetiske egenfelt og dermed faren.

Det magnetiske egenfelt omfatter derved en såkalt permanent-del og en induksjonsdel, som kan føres tilbake til den ved-varende oppmagnetisering av fartøyet ved fart i jordfeltet, idet dets størrelse alt etter kursen og fartøyaksenes stilling til horisonten er foranderlig.

Slike MEB-anlegg er forlengst beskrevet i litteraturen (f.eks. Kosack og Wangerin, "Elektrotechnik auf Handelsschiffen", Springer Verlag 1956, sidene 255-257, ill. 234). De omfatter

et voluminøst, treaksig spolesystem bestående av strømførende spoler i tre ortogonale akser til kompensasjon av fartøyets magnetiske egenfelt.

Hvert fartøy utrustet med et MEB-anlegg foretar først på basis av en såkalt magnetisk måling en grunninnstilling av MEB-anlegget (førstemåling), hvorved det ved innstilling av passende viklings strømmer og passende spolekoblingstilstander (ampere-viklingstall) fås en optimal kompensasjonsverdi.

Innstillingen endrer seg dog - bortsett fra langtidsforandring-er som med gitte mellomrom krever en innstillingskontroll - under farten. På grunn av jordmagnetfeltets breddeavhengig-het, kursavhengigheten av induksjonsdelen generert av jordmagnetfeltets horisontalkomponent og induksjonsfeltets av-hengighet av stillingen av fartøysaksene til horisonten, har MEB-anlegget en kontrollinnretning resp. en styring som etter-stiller henholdsvis strømmene og ved kobling av viklingene ampereviklingstallene for de enkelte spoler under fart, slik at den innstilte kompensasjon for støyfeltet opprettholdes.

Det er kjent å benytte en manuell breddegradregulator og en såvel som manuelt som ved gyrokompasset også automatisk manøv-rerbar kursutjevningsregulator (Deutsche Minenraumdienstvor-schrift Nr. 16 "Magnetischer Schutz der Minenraumfahrzeuge", 1946, spesielt sidene 14 og 15).

Gyro-MEB-anlegget er dog i praksis manuelt styrt. Feil ved manøvreringen av regulatorene blir følgelig registrert bare ved manuell kontroll. I tillegg registreres ikke ved de kjente anlegg egenfeltforandringene. De kjente MEB-anlegg kan derfor med hensyn på den økede følsomhet av tennmekanismene ikke lenger tilfredsstille dagens krav.

Det er også kjent å registrere endringene av skips- og jordfeltet ved magnetiske følere (sensorer) (Kosach og Wangerin l.c. s.257). Disse helautomatiske, spesialstyrte, strømregu-lerte MEB-anlegg har idag vanligvis en skipsfast montert mag-netfeltsondetrippel for å registrere jordfeltet ved skips-posisjon og skipsbevegelsen i jordfeltet (kurs, slingring, stamping, giring) (DE-PS 977 846). Det skjer derved en separat kompensasjon av permanent-, induksjons- og virvelstrømkom-ponentene av skipsstøyfeltet i alle tre skipsakser (vertikal-, horisontal- og tverrskipsaksen).

Dette kjente MEB-anlegg har følgende ulemper: sondeanlegget, sondetrippelen, kan av tekniske grunner ikke anbringes på fartøyet ved stedet for den gunstigste måling med optimale målebetingelser, men derimot bare hvor det konstruksjonsmessig er mulig.

Målesignalet fra sondene i jordfeltet er det eneste kontrollsignal for MEB-anlegget. Ved fullstendig utfall av sondene kan anlegget derfor ikke styres manuelt, idet de såkalte MEB-kanalene styres kursavhengig. Sondefeil merkes derfor ikke lett.

Blir målesignalet ikke frembragt av jordfeltet, men av skips-feltet, blir feilregistreringen enda vesentlig vanskeligere og fører ennå tidligere til en feiltolkning og dermed til en feilbeheftet MEB-innstilling.

Ved videreutvikling av sensorteknikken er det derved oppstått en situasjon hvor de ikke tilstrekkelige magnetiske beskyt-telsestiltak på én side forespeiler en bedragersk sikkerhet, mens den intelligente sensor på den annen side gir muligheter for nøyaktigere "treff".

Det er altså nødvendig å tilpasse virkningen av MEB-anlegget til sensorutviklingen. Dette krav gjelder både for fartøyer i ferromagnetisk konstruksjon såvel som for fartøyer med umagnetisk konstruksjon med delvis ferromagnetiske installasjoner.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å utvikle den i innled-ningen angitte innretning slik at den gir en vesentlig bedre og påliteligere magnetisk kompensasjon av fartøyer enn kompensasjonen med tradisjonelle MEB-styringer. Det er om å gjøre å oppnå en optimal magnetisk beskyttelsestilstand og inn-skrenke målingen og kontrollen av den magnetiske beskyttelsestilstand utenfra til et minimum, for dermed samtidig å øke anleggets driftssikkerhet vesentlig.

Oppfinnelsen skal derved kunne benyttes på sterkt beskyttede fartøyer med umagnetisk og elektrisk ikke-ledende utvendig hud, på sterkt beskyttede fartøyer med umagnetisk, men elek trisk ledende utvendig hud og på fartøyer med ferromagnetisk utvendig hud.

Denne hensikt oppnås i henhold til oppfinnelsen ved å benytte en prosesstyring med en digital dataprosessor som er tilordnet en databank hvor de fartøyspesifikke data for førstemålingen på målestedet, posisjonavhengige data over det jordmagnetiske forhold i fartøyets operasjonsområde (geomagnetiske data)

er lagret, og som er tilordnet de om bord på fartøyet forekommende målegivere for spoledata, geomagnetiske posisjons-, kurs- og fartøysegenbevegelser og som på grunn av en gitt forløpsstyring (algoritmer) styrer ampereviklingstallene til kompensasjonsspolene slik at det sikres en optimal kompensasjon.

Ved innretningen i form av et prosesstyrt MEB-anlegg i henhold til oppfinnelsen, styres de magnetiske motfelt for kompensasjon av de på eller i fartøyet opptredende magnetiske effekter avhengig av geografisk posisjon, kurs og av fartøyegenbeveg-elsen. Kjernen i det prosesstyrte MEB-anlegg er et intelligent kontrollanlegg med en dataprosessor som er forbundet med et datalager (databank).

I datalageret finnes de parametre som er nødvendige for å skaffe en optimal styring av MEB-anlegget. Det er data for kompensasjon av de posisjonsavhengige, magnetiske virkninger, de posisjons- og kursavhengige virkninger, av de av fartøyets egenbevelse i jordfeltet avhengige magnetiske effekter og av de av driftstilstanden avhengige magnetiske effekter.

De magnetiske felt til ferromagnetiske objekter som installasjoner og utrustningsgjenstander i fartøyet samt deres magnetiske reaksjon ved forskjellige driftstUstander og ved bevegelse i jordfeltet, lar seg derved måleteknisk bestemme nøy-aktig. Dette gjelder også for den ferromagnetiske eller umag-netiske utvendige hud av fartøyet. Likeså enkelt er det med kjente, i det indre av fartøyet anordnede datagivere - uten bruk av magnetfeltsonder - å finne dataene for kurs, posisjon

og egenbevegelse av fartøyet.

Videre data for styring av MEB-anlegget i unntakssituasjoner gis, slik at det også for et forstyrret anlegg kan sikres en mest mulig optimal innstilling.

Ved den i henhold til oppfinnelsen utførte innretning, blir

de hittil ved magnetsondene fundne data til regulering resp. styring av ampereviklingstallene for kompensasjonsspolene over de lagrede geometriske data i forbindelse med måleverdier for den geografiske posisjon og den direkte måling av fartøy-egenbevegeIsen samt driftstilstandene målt med tilsvarende givere i fartøyets indre.

Den store fordel ved innretningen i henhold til oppfinnelsen består i at man gir avkall på et magnetfeltsondeanlegg som lett kan skades mekanisk, hvorved driftssikkerheten kan økes betraktelig. Tyngdepunktet ligger ikke lenger på målingen og den kompliserte kompensasjon av sondesignalene, men i den egentlige regulering/styring som skjer med en kontinuerlig digital kontroll. Den fås ved betraktning av driftstilstandene uten omveien om sonderesponsene. Kompensasjonen kan derfor gjennomføres optimalt. Det prosesstyrte MEB-anlegg har følge-lig spesielt gode anvendelsesmuligheter resp. fordeler i under-vannsfartøy, da det alltid er problematisk å anbringe magnetfeltsonder på og utenbords på ubåtene på utsatte steder.

Fartøyer som er utstyrt med innretningen i henhold til oppfinnelsen, kjennetegnes av verdensomspennende anvendbarhet, lav hyppighet av forstyrrelser og bedre vern mot magnetsen-sorer.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i tilknytning til et på tegningen vist utførelseseksempel. Fig. 1-3 viser spolesystemet for et MEB-anlegg i et skips-skrog .

Fig. 4-6 viser de magnetiske skipsegenfeltene (støyfeltene)

i de tre skipskoordinater.

Fig. 7-9 viser størrelsen av den induserte andel ved skipets slingring. Fig. 10 viser et blokkdiagram for det prosesstyrte MEB-anlegg i henhold til oppfinnelsen. Fig. 11-14 viser skjematisk informasjonsflyten ved kompensasjon med fire forskjellige kompensasjonsalgoritmer.

På fig. 1-3 er vist det voluminøse, treaksige spolesystem

for et MEB-anlegg i et skip 1 (som eksempel et på fartøy som ferromagnetisk støylegeme). Dette spolesystem består av spoler 2, 3, 4 i tre ortogonale akser X-Y-Z. Hver spole henholdsvis 2, 3 og 4 er vanligvis delt i tre (ikke nærmere viste) delspoler. Den ene delspole (tilleggsbetegnelse P) tjener til kompensasjon av en permanent fartøyavhengig støyfeltandel.

En annen delspole (tilleggsbetegnelse I) tjener til kompensasjon av en av jordfeltet indusert støyfeltandel. Da det på grunn av skipets 1 egenbevegelse i jordfeltet induseres virvelfelter i systemets metalliske deler, skjer kompensasjonen av dem med en tredje delspole (tilleggsbetegnelse E).

De magnetiske skipsfelt - som er"vist på fig. 4-6 - blir vanligvis betegnet som følger etter skipskoordinatene: Langskipskomponentene = X-komponentene (fig. 5) Tverrskipskompontene = Y-komponentene (fig. 6) Vertikalkomponentene = Z-komponentene (fig. 4). X-Y-Z-koordinatsystemet antas å være fast, dvs. innrettet på frembringeren av det magnetiske støyfelt - i utførelses-eksempelet skipet 1.

Fig. 4 viser skipet 1 med det faste koordinatsystem. Dessuten er isolinjene 10 for magnetfeltet ved ren vertikalmagnetiser-ing av skipet 1 tilføyd på skjematisk form. En måling av den vertikale feltandel i vanndybden MT ville gi det med 11 betegnet prinsipielle forløp under skipet.

Fig. 5 viser skipet 1 og koordinatsystemets akser i samme stilling som på fig. 4, dog er nå isolinjene 12 for magnetfeltet vist ved ren langsmagnetisering av skipet 1. En måling av den vertikale feltandel ville vise det med 13 betegnede prinsippielle forløp under skipet 1.

På fig. 6 er skipet 1 vist forfra og svarende til y- og z-aksen av koordinatsystemet. I den forbindelse er linjene 14 for samme feltstyrke ved ren tverrmagnetisering av skipet 1 tilføyd. Måler man en slik magnetisering i dybden MT de vertikale komponentene av magnetfeltet, så ville det feltfor-løp som erkarakterisertmed 15 fås.

Under normale omstendigheter har et skip 1 både vertikale såvel som langs- og tverrmagnetiseringer, dvs. i alle tre koordinatretninger.

Z-komponenten av det derved genererte skipsfelt er uavhengig av kursvinkelen. X-komponenten endrer seg kursavhengig som en cosinus-funksjon, som har sin maksimalverdi ved kurs mot nord og syd og er null ved kurs mot øst og vest. Y-komponenten endrer seg likeledes kursavhengig, dog som en sinus-funksjon som har sin maksimalverdi ved kurs mot øst og vest og er null ved kurs mot nord og syd. Alle tre komponenter forandrer sin verdi ytterligere ved slingre- og stampebevegelser av skipet. Den induserte støyfeltandel ved slingring er dessuten nærmere vist på fig. 7-9. Jordmagnetfeltet genererer i retningen av sitt totale induksjonsfeltvektoren S, som svarende til skjær-ingsvinkelen for skipet 1 deler seg i komponentene SZI og

SYI .

Spolene blir derimot betegnet tilsvarende sine magnetiske hovedviklingsretninger. Spolene 2 på fig. 1 som ligger parallelt med Y-Z-planet, er L-spolene (L-MEB-vikling), hvis magnetiske viklingsakser ligger i skipslangsretningen (L til- svarer lengderetningen). Spolene 3 på fig. 2 (bare én er vist), som ligger parallelt til X-Y-planet, er V-spolene (V-MEB-viklingen) med vertikale magnetiske viklingsakser (V motsvarer vertikalen). Spolene 4 på fig. 3, som ligger parallelt til eller i X-Z-planet, er A-spolene (A-MEB-viklingen), hvis magnetiske virkningsretning ligger i Y-retningen (A til-svarer tverrskipsretningen).

Da hver spole 2 resp. 3 resp. 4 som anført består av tre delspoler med tilleggsbetegnelsene P, I, E, har et MEB-anlegg etterfølgende betegnede viklinger (delspoler):

VI vertikalvirkende induksjonsfeltvirkning

VP vertikalvirkende permanentfeltvirkning

VE vertikalvirkende virvelstrømfeltvikling

LI langsskipsvirkende induksjonsfeltvikling

LP langsskipsvirkende permanentfeltvikling

LE langsskipsvirkende virvelstrømfeltvikling

AI tverrskipsvirkende induksjonsfeltvikling

AP tverrskipsvirkende permanentfeltvikling

AE tverrskipsvirkende virvelstrømfeltvikling.

Spoleviklingene mates med likestrømmer i forskjellige retninger. De positive strømretningene resulterer derved i de positive retninger for det på fig. 1 viste koordinatsystem

X-Y-Z.

Ved førsteinnstillingen og ved innstillingskontrollene (magnetisk måling) blir strømmene innstilt og viklingene koblet slik at det magnetiske egenfelt av skipsskroget, det såkalte støyfelt, kompenseres mest mulig optimalt. Ved løpende drift (fart) sørger en regulator resp. en styring for at den innstilte kompensasjon opprettholdes.

På fig. 10 er grunnprinsippet for innretningen i henhold til oppfinnelsen vist i et blokkskjema. I dette blokkskjema til-svarer 5 det av spolene 2-4 bestående spolesystem og 6 angir det med måleverdigivere utrustede fartøy (skip 1). En måle verdihukommelse som inneholder de aktuelle måleverdier er betegnet med 7 og en databank med 8, hvori de generelle og langtidsgyldige data lagres. I en dataprosessor 9 blir de fra måleverdihukommelsen 7 og databanken 8 leverte data be-arbeidet til kontrollverdier for spolesystemet 5. Måleverdihukommelsen 7 inneholder de aktuelle måleverdier tilført fra måleverdigiverne til fartøyet 6, idet disse måleverdigivere ikke er utvendige magnetfeltsonder, men derimot givere til registrering av fartøyets bevegelser og posisjon.

Ved det prosesstyrte MEB-anlegg i henhold til oppfinnelsen

er maskinvarekjernen et intelligent kontrollanlegg, hvis dataprosessor 9 med hjelp av en integrert kontroll- og regulerings-metode på en databank 8 av fast gitte parametre og målte viklings størrelser (måleverdihukommelse 7) styrer strømmatingen til spolesystemet 5 i fartøyet 6 på basis av en forhåndsgitt forløpsstyring (kontrollalgoritmer), slik at det sikres en optimal kompensasjon. Kontroll- og reguleringsmetoden skal derved kunne benyttes på fartøyer med umagnetisk utvendig hud, på fartøyer med umagnetisk, men elektrisk ledende utvendig hud og fartøyer med ferromagnetisk utvendig hud.

Alle data som det prosesstyrte MEB-anlegg trenger for styringen for å oppnå en optimal kompensasjon, blir lagret i databanken 8 eller registreres av givere, som ikke er magnetfeltsonder, i det indre av fartøyet 6. Dataene i databanken 8 oppdeles i for alle fartøyer gyldige data (generelt gyldige data) og i data som er fartøyspesifikke og langtidsgyldige.

De geografiske data er gyldige for alle fartøyer. De spesi-fikke data for et fartøy blir bestemt ved førstemålingen.

De gjengir avhengigheten mellom spolesystemet 5 på det an-gjeldende fartøy 6 og virkningen av jordfeltkomponentene.

Med et varig løpende måleprogram blir giveren for virknings-størrelsene avspurt av dataprosessoren 9 og kontrollalgoritmene tilført de aktuelle data som er nødvendige for å finne en optimal MEB-innstilling over måleverdihukommelsen 7.

Dataene som er nødvendige for det intelligente kontrollanlegg

i det prosesstyrte MEB-anlegg er oppdelt i tre grupper. Gruppe 1 og 2 er generelle og langtidsgyldige data og lagres således i databanken 8. Gruppe 3 er aktuelle måledata og blir derfor tilført måleverdihukommelsen 7.

Hver gruppe inneholder på den annen side systematisk under-inndelte datadelgrupper. Datagruppene lar seg derfor gjengis som følger:

1. gruppe: Geomagnetiske data (i databank 8)

1.1 Posisjonsområde 1 for fartøyet

1.1.1 Horisontalt jordfelt

1.1.2 Vertikalt jordfelt

1.1.3 Inklinasjonsvinkel

1.2 Posisjonsområde 2 for fartøyet

2. gruppe: Data som er funnet ved førstemålingen (i databank 8)

2.1 Kompensasjon av permanentfeltet

2.1.1 Strøm og kobling for alle LP-spoler

2.1.2 Strøm og kobling for alle AP-spoler

2.1.3 Strøm og kobling for alle VP-spoler

2.2 Kompensasjon av det vertikale induksjonsfelt IV på målestedet

2.2.1 Strøm og kobling av aller VI-spoler

2.3 Kompensasjon av det horisontale induksjonsfelt IH på målestedet ved kurs mot nord (N)

2.3.1 Strøm og kobling av alle LI-spoler

2.3.2 Strøm og kobling av alle AI-spoler

2.4 Kompensasjon av det horisontale induksjonsfelt IH på målestedet ved kurs mot øst (0)

2.4.1 Strøm og kobling av alle LI-spoler 2.4.2 Strøm og kobling av alle AI-spoler

2.5 Kompensasjon av virvelstrømfeltet ved slingring på målestedet ved kurs mot øst

2.5.1 Strøm og kobling av alle AE-spoler 2.5.2 Strøm og kobling av alle VE-spoler

2.6 Kompensasjon av virvelstrømfeltet ved stamping på målestedet på kurs mot nord

2.6.1 Strøm og kobling av alle LE-spoler

3. gruppe: Data som -er målt ombord i fartøyet (i måleverdihukommelse 7)

3.1 Kontrolldata fra spoleanlegget

3.1.1 Spolestrømmer

3.1.2 Spolevarme

3.1.3 Spolemotstandsverdier

3.2 Bevegelsesdata

3.2.1 Geografisk posisjon

3.2.2 Kurs

3.2.3 Slingrebevegelse

3.2.4 Stampebevegelse

I prosesstyringen til de intelligente kontrollanlegg kjøres et permanent måleprogram som registrerer kontrolldataene fra spolesystemet 5 og bevegelsesdataene for fartøyet 6 og til-fører disse måleverdihukommelsen 7. Bevegelsesdataene har en høyere prioritet enn kontrolldataene ved utløsning av en respons fra prosesstyringen.

Innenfor bevegelsesdatalisten hersker følgende rekkefølge:

- kur s

- slingring

- stamping

- geografisk posisjon.

Ved forløpsstyringen til dataprosessoren 9 blir det således straks reagert på en kursforandring, deretter på slingring og stamping, og først deretter på inntagelse av en annen geografisk posisjon.

For å bestemme kompensasjonen av de enkelte magnetiske virkninger, kjøres kvasiparallelle prosesser med forskjellige kontrollalgoritmer, som er vist på fig. 11-14.

De enkelte delviklinger og deres strømtilførsler blir deretter behandlet i henhold til følgende kriterier:

1) Ved kompensasjon av permanentdelen i henhold til fig.

11 er bare dataene i gruppe 2.1 for førstemålingen utslags-givende. Den innstilte kompensasjon gjelder overalt. Ved kompensasjon av P-andelen blir oppgaven for MEB-kontrollanlegget å kontrollere den innstilte spolestrøm og de elektriske verdier for spolesystemet 5 for P-kompensasjon. Hertil mottar dataprosessoren 9 de motsvarende verdier fra databanken 8 og en overvåkingssektor 7a av måleverdihukommelsen 7. Dataprosessoren kan ved avvikelser i spolesystemet 5 foreta tilsvarende justeringer over sin kontrollutgang 9a. 2) De jordmagnetiske virkninger på fartøyet 6, induksjonsfeltet, må spaltes i sine komponenter. Da de vertikale og horisontale komponenter IV og IH av induksjonsfeltet har forskjellige virkninger på den magnetiske tilstand av fartøyet 6, må deres kompensasjon foretas helt separat. Det i fartøyet av den vertikale komponent av jordfeltet frembragte vertikale induksjonsfelt IV er helt posisjonsavhengig, men ikke kursavhengig. Det ved den horisontale komponent av jordfeltet i fartøyet frembragte horisontale induksjonsfelt IH er derimot posisjons- og kursavhengig.

a) Ved kompensasjon av det vertikale induksjonsfeltet IV

i henhold til fig. 12, griper kontrollalgoritmen følgelig

bare inn når det måles en forandring i den geografiske posi-

sjon. Dataprosessoren 9 mottar de til beregning av et korrek-sjonssignal nødvendige verdier fra databanken 8 og en i måleverdihukommelsen 7 første hukommelsessektor 7b som inneholder de aktuelle verdier for henholdsvis posisjonen og posisjons-endringen. Dessuten tilføres den fra overvåkningssektoren 7a de nødvendige verdier. Ved det på sin utgang 9b forekommende kontrollsignal blir VI-spolene tilsvarende regulert.

b) Ved kompensasjon av det horisontale induksjonsfelt IH

i henhold til fig. 13 griper derimot kontrollalgoritmen inn

når det måles en kursforandring og/eller en forandring i den geografiske posisjon. Dataprosessoren 9 mottar hertil ved siden av verdiene fra databanken 8 og overvåkingssektoren 7a, dessuten de aktuelle verdier fra den første hukommelsessektor 7b og en annen hukommelsessektor 7c som rommer måle-verdiene for henholdsvis kursen og kursendringen, på utgangen 9c opptrer de for styringen nødvendige kontrollsignaler. Kontrollalgoritmen for horisontal kompensasjon skal i tillegg også oppfange giringen.

For å bestemme de motmagnetiske tiltak i henhold til den oven-stående kontrollalgoritme, behøver derfor prosesstyringen til MEB-anlegget posisjonen og kursen for fartøyet. Denne informasjon mottar prosesstyringen ved koblinger til de posi-sjonsbestemmende apparater og gyrokompasset og, i nødstil-feller, ved manuell innmating. Inklinasjonsvinkelen og hori-sontalintensiteten av jordfeltet og dermed også vertikal-intensiteten endrer seg fra sted til sted på jorden. Innenfor rammen av tillatte avvik fra idealkompensasjonen ved kompensa-sjonssystemet er det mulig å inndele navigasjonskartene i pos isjonsområder, hvorved isokliner og isodynamer må tas hensyn til ved flateinndelingen.

For disse pos isjonsområder er en gyldig horisontalverdi og vertikalverdi og inklinasjonsvinkelen fastlagt. Samtidig må også de geografiske magnetiske anomalier tas hensyn til. Posi-sjonsflatekartet er lagt inn som en database i databanken 8 for MEB-prosessoren. Posisjonsflåtene behøver ikke å være like store, men derimot rettvinklede under hensyntagen til lengde- og breddegradene på navigasjonskartene av en bestemt målestokk for å gjøre beregningen av posisjonsflåtene hurtig-ere .

Hver posisjonsflate med sine hjørnedata utgjør en fil. I denne filen legges horisontalkomponentene og vertikalkomponentene av jordfeltet, foruten strømmene som tilføres vertikalkompen-sasjonsspolene, da vertikalkompensasjonen ikke er kursavhengig.

For horisontalkompensasjonen tilføyes strømmen for en kompensasjon for kurs mot nord og en kompensasjon for kurs mot øst. Fra disse verdier kan strømmen for horisontalkompensasjonen beregnes for hver kursvinkel. 3) De tidligere anførte kompensasjonstiltak mot induksjonsfeltet gjelder for et fartøy som beveger seg på et plan. Beveger ikke fartøyet seg på rett kjøl, men derimot foretar bevegelser som ved et skip betegnes med slingring, stamping og giring, så må MEB-anlegget reagere på denne bevegelse.

Det må tas hensyn til to adskilte bevegelsesresponser som

skal behandles. Derved er det nødvendig å registrere fartøy-bevegelsene. Bevegelsene ved slingring eller stamping kan enten registreres ved kulegiver eller gyrogiver. Giringen registreres av en gyrogiver og behandles som en kursforandring.

Ved varig foranderlig stilling av fartøyet i jordfeltet endrer også induksjonsfeltet seg stadig. Dette gjør det også nød-vendig med en endring av de motmagnetiske tiltak. Responsen til fartøyet blir fastlagt ved elektrisk simulerte bevegelser ved førstemålingen under de magnetiske forhold på målestedet. Ved hjelp av de bestemte responsparametre og jordfeltkomponentene for posisjonene blir den bevegelsesriktige, magnetiske reaksjon for induksjonsfelt-MEB et lineært kontrollproblem.

Den annen reaksjon på bevegelser som slingring, stamping og giring er generering av virvelfelt ved fartøyer med instal lasjoner med store flater av ledende materialer eller fartøy som helt eller delvis er bygget i ledende materiale. I de ledende materialer oppstår det ved bevegelse i jordfeltet induksjonsstrømmer, såkalte virvelstrømmer, som på sin side frembringer magnetfelt. Virvelfeltet opptrer med nær 90° fase-forskyvning og er avhengig av slingre- og stampefrekvensen.

Av magnetfeltkomponentene befinner seg i databanken 8 delkomponentene P = permanentdelen, IV = den av de vertikale jord-feltkomponenter frembragte vertikale induksjonsfelt, IHN = den av de horisontale jordfeltkomponentene på kurs mot nord genererte horisontale induksjonsfeltandel og IHO = den av de horisontale jordfeltkomponentene på kurs mot øst frembragte horisontale induksjonsfeltandel.

For beregning av et støyfelt for et ferromagnetisk objekt

på hver vilkårlig kurs og ved hvert vilkårlig punkt på jorden, er foruten delkomponentene P, IV, IHN og IHO dessuten følgende angivelser nødvendige:

- kursvinkelen Fl

- den vertikale jordfeltandel på målestedet EVM

- den vertikale jordfeltandel på "beregningsstedet" EVR

- den horisontale jordfeltandel på målestedet EHM

- den horisontale jordfeltandel på "beregningsstedet" EHR.

Herved skal det ved "målested" forstås stedet for målingen

av fartøyet og ved "beregningsstedet" den aktuelle posisjon av fartøyet.

Jordfeltkomponentene er angitt i en enhetlig målestokk. Hvil-ken enhet som benyttes ved angivelse av jordfeltkomponentene er uten betydning. Av oppgavene bestemmes en vertikalfaktor VF og en horisontalfaktor HF og disse blir dimensjonsløse. Man har:

VF = EVR/EVM og

HF = EHR/EHM

Virvelfeltene trenger et eget kompensasjonsprogram, hvis responsparametre derimot blir bestemt ved førstemålingen med elektrisk simulert bevegelse. For å forenkle kan virvelfelt-kompensasjonen utføres med en annen prosessor i slavedrift.

Ved kompensasjon av virvelstrømfeltene i henhold til fig.

14 griper kontrollalgoritmen inn når bevegelsesgiveren viser en bevegelse av fartøyet om dens lengde- og tverrakse. Dataprosessoren 9 mottar foruten de nødvendige verdier fra databanken 8, de aktuelle verdier fra den første og den annen hukommelsessektor 7b og 7c, dessuten de aktuelle verdier for stampe- og slingrebevegelsene som er lagret i en tredje og en fjerde hukommelsessektor 7d og 7e. Dataprosessoren 9 gir over sin utgang 9d de nødvendige kontrollsignaler for kompensasjonen av det av de tilsvarende fartøybevegelser fremkalte kontrollfelt.

Virkningen av kontrollalgoritmen, hvormed slingrebevegelsene

i henhold til fig. 7-9 medtas i det prosesstyrte MEB-anlegg, er avhengig av kvaliteten av de ved førstemålingen så langt bestemte innstillingsdata (dataundergrupper 2.5 og 2.6).

Hvordan kontrollalgoritmene kan utledes av en fremgangsmåte til beregning av støyfeltet for et ferromagnetisk objekt på hver vilkårlig kurs i hvert punkt på jorden, skal etterfølg-ende eksempel vise: Ved magnetisk måling av ferromagnetiske objekter blir komponentene for egenmagnetfeltet målt i koordinatretningene X,

Y og Z og lagret. Koordinatsystemet er for å lette behandling-en fast på objektet. I dette objektfaste koordinatsystem øker på kurs mot nord komponentene i X-retningen mot baugen av objektet og dermed mot overkanten av matrisen, komponentene i Y-retningen mot høyre side av objektet og matrisen og komponentene i Z-retningen mot undersiden. Ved datautmating i datamaskinen i form av matriser for den annen hovedkurs, må det uavhengig av arten av måleverdiregistrering ved folding eller vending eller ved bytte av fortegnet derfor sørges for at måleverdimatrisen peker mot objektets baug og dermed komponentene i X-retningen mot overkanten av matrisen, komponentene i Y-retningen mot høyre side og komponentene i Z-retningen mot undersiden.

Det første delskritt for å løse den verdensomspennende gyldige støyfeltberegning for et objekt er beregningen av støyfeltet for hver kurs ved målestedet.

Permanentdelen P, det vertikale induksjonsfelt IV og den horisontale induksjonsfeltandel på kurs henholdsvis mot nord og øst IHN og IHO, er beregningens parametre. Derved forholder seg ved beregningen den horisontale induksjonsfeltandel IHN på kurs mot nord som cosinus for kursvinkelen Fl, den horisontale induksjonsfeltandel IHO ved kurs mot øst som sinus av kursvinkelen Fl.

Støyfeltet HSF for komponentene i koordinatretningene X, Y

og Z blir hver beregnet med den for programmeringen forberedte formel

Ved beregning av et støyfelt for et ..objekt på målestedet ved forskjellige kurser, blir permanentdelen P og den ved de vertikale jordfeltkomponentene dannede vertikale induksjonsfeltandel IV alltid lik. Skal støyfeltet for et objekt på et sted med andre jordmagnetiske forhold beregnes som på målestedet,

så må horisontalfaktoren HF og vertikalfaktoren VF innføyes i beregningsprosedyren.

En for programmeringen på gunstigste form oppstilte regne-forskrift fås for støyfeltet HST for et objekt med andre jordmagnetiske forhold enn målestedets:

Som allerede antydet fås delkomponentene fra databanken 8.

Jordfeltverdiene for de horisontale og vertikale jordfelt

for målestedet kan være fast tilknyttet beregningsprogrammet. Jordfeltkomponentene for stedet som objektets støyfelt skal beregnes for, kan ved hyppig benyttelse likeledes være for hånden i databanken 8. En innmating for ikke forekommende data bør være tilrettelagt.

Claims (10)

1. Innretning til styring av et magnetisk egenbeskyttelses-(MEB)-anlegg i et fartøy, bestående av et voluminøst, tre-

aksig spolesystem av strømførende spoler i de tre ortogonale fartøysakser for å kompensere det av jordmagnetfeltet på far-tøystedet og fartøysbevegelsen i jordmagnetfeltet (kurs, slingring etc.), avhengige magnetiske egenfelt for fartøyet, karakterisert ved at en prosesstyring er forsynt med en digital dataprosessor (9) som er tilordnet en databank (8), hvori legges fartøyspesifikke data for første-målingen på stedet, og posisjonsavhengige data over de jordmagnetiske forhold i fartøyets operasjonsområde (geomagnetiske data), at om bord på fartøyet (skip 1) forekommende måleverdigivere for spoledataene er tilordnet geografisk posisjon, kurs og fartøysegenbevegelser og at på grunn av en gitt for-løpsstyring (algoritmer) blir ampereviklingstallene for kompensasjonsspolene regulert slik at det nås en optimal kompensasjon.

2. Innretning i henhold til krav 1, karakterisert ved at dataene for første-målingen er data til kompensasjon av permanentfeltet (P), det vertikale induksjonsfelt (IV)/ samt de horisontale induksjonsfelt (IHN og IHO) ved kurs mot nord og øst, samt til kompensasjon av virvelstrømfeltet ved slingring på kurs mot øst og ved stamping på kurs mot nord, likeledes med hensyn på målestedet.

3. Innretning i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at de data som fremskaffes ombord i fartøyet er kontrolldata fra spoleanlegget (spole-strøm, -varme, -motstandsverdier) og bevegelsesdata (geografisk posisjon, kurs, slingre- og stampebevegelser).

4. Innretning i henhold til krav 3, karakterisert ved at forløpsstyringen har en prioritetskobling av en slik art at det ved utløsning av en respons av prosesskontrollen er bevegelsesdataene priori-tert foran kontrolldataene og at det i bevegelsesdatalistene hersker følgende rangfølge: kurs, slingring, stamping, geografisk posisjon.

5. Innretning i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at det i prosesstyringen er lagt inn forskjellige forløpsstyringer (algoritmer) til bestemmelse av innstillingsstørrelsene for ampereviklingstall-innstillingen for spolene til kompensasjon av det magnetiske permanentfelt (P), det horisontale magnetiske induksjonsfelt (IH), det vertikale magnetiske induksjonsfelt (IV) og det magnetiske virvelstrømfelt.

6. Innretning i henhold til krav 5, karakterisert ved at forløpsstyringen er utført slik at ved kompensasjon av permanentfeltet (P) danner en første algoritme på basis av dataene fra førstemålingen innstillingsverdiene, at ved kompensasjon av den vertikale induksjonsfeltandel er lagt inn en tredje kontrollalgoritme som ved måling av en kursendring og/eller en forandring i den-geografiske posisjon frembringer kompensasjonen, og at for kompensasjon av virvelstrømfeltet er lagt inn en fjerde kontrollalgoritme som på basis av signaler fra tilordnede bevegelsesgivere for bevegelsen av fartøyet om dets akser, danner innstillingsverdiene for kompensasjonen.

7. Innretning i henhold til krav 6, karakterisert ved at det for virvelfeltkom-pensasjonen er anordnet en annen dataprosessor, som sammen med den første dataprosessor (9) er koblet for master-slavedrift.

8. Innretning i henhold til krav 6 eller 7, karakterisert ved at kontrollalgoritmen for kompensasjon av det horisontale induksjonsfelt (IH) er utført slik at den også innbefatter kompensasjonen for fartøy-bevegelsen "giring".

9. Innretning i henhold til et av kravene 1-7, karakterisert ved at de geomagnetiske data forbindes med forhåndsgitte rettvinklede flater på jordover-flaten under hensyntagen til geografiske magnetiske anomalier.

10. Innretning i henhold til et av kravene 1-9, karakterisert ved at det for å registrere fartøyets egenbevegelser (slingring, stamping, gearing) er anordnet kule- eller gyrogivere.