DE10315447A1 - Noise field compensating method for compensating magnetic noise fields associated with objects like ships relies on an object field measured by sensors to control the effect of noise fields - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche es ermöglicht, den Störeinfluss eines magnetischen Objektes, in der Hauptsache eines Schiffes, für bestimmte wählbare Orte in der Objektumgebung zu minimieren.The The invention relates to a method and a device which it allows the disturbing influence of a magnetic object, in the main of a ship, for certain selectable Minimize places in the object environment.
Es ist bekannt, dass die Eisenmassen eines Schiffes verschiedenen magnetischen Wirkungen ausgesetzt sind und solche auch in der Schiffsumgebung verursachen. Während der Bauphase eines Schiffes entsteht in ihm ein permanentes Magnetfeld durch die Einwirkung des ständig wirksamen Erdfeldes. Dieses Objektfeld kann zwar durch Entmagnetisierungsbehandlungen reduziert werden; da das Erdfeld aber auch während des Schiffsbetriebes weiter auf das Objekt einwirkt, bildet sich das permanente Feld immer wieder neu aus.It It is known that the iron masses of a ship are different magnetic Effects are exposed and those in the marine environment cause. While The construction phase of a ship creates a permanent magnetic field in it the action of the constant effective earth field. Although this object field can by demagnetization treatments be reduced; because the earth field but also during ship operation continues to act on the object forms the permanent field always new.
Neben dem erwähnten permanenten Feld wird durch Position und Kurs des Schiffes im äußeren Erdfeld ein sogenanntes induziertes Feld verursacht.Next the mentioned permanent field is determined by the position and course of the ship in the outer Earth's field caused a so-called induced field.
Durch elektrischen Strom in Leitern zur Stromleitung an Verbraucher oder in elektrischen Erzeugern und Verbrauchern etc. bilden sich elektromagnetische Streufelder.By electric current in conductors for power supply to consumers or in electrical producers and consumers, etc. form electromagnetic Stray fields.
Als vierte magnetische Komponente ist das Wirbelstromfeld zu nennen, das durch die Änderung des von metallischen Werkstoffen umfassten Flusses während der unvermeidbaren Schiffsbewegungen im äußeren Feld hervorgerufen wird.When fourth magnetic component is the eddy current field to call that by changing the of metallic materials flow during unavoidable ship movements in the outer field is caused.
Die verschiedenen magnetischen Einflüsse, die das Schiff aus vorgenannten Gründen in seiner Umgebung bewirkt, werden hauptsächlich in der Minentechnik dazu genutzt, die Minendetonation im geeigneten Moment der Über- oder Vorbeifahrt eines Wasserfahrzeuges auszulösen.The different magnetic influences that the ship for the above reasons in its environment are mainly used in mine engineering used, the mine detonation in the appropriate moment of passing or by pass of a watercraft.
Eine gleiche Gefahr gilt generell auch in ähnlicher Weise für Landfahrzeuge.A the same danger generally applies in a similar way to land vehicles.
Eine
als Stand der Technik anzusehende magnetische Eigenschutzanlage
(MES) ist bekannt aus der
Im Gegensatz zu herkömmlichen, realisierten Anlagen können alle Änderungen der magnetischen Verhältnisse aktuell aufgefasst und über eine Regelanlage sofort kompensiert werden.in the Contrary to conventional, realized plants can all changes the magnetic conditions currently understood and about a control system be compensated immediately.
Die Ausgangssignale der einzelnen Messsonden werden dazu einer speziellen Rechnereinheit zugeleitet, die die magnetische Flussdichte an beliebigen Orten außerhalb des Objektes berechnet. Diese errechneten Werte dienen dazu, an diesen bestimmten Orten mittels eines an Bord befindlichen Regelkreises mit magnetfelderzeugenden Stellgliedern (Spulen) das Gesamtstörfeld zu minimieren oder auf einen anderen beliebigen Wert zurückzuführen.The Output signals of the individual probes are a special Computer unit fed to the magnetic flux density at any Places outside of the object. These calculated values are used to these specific locations by means of an on-board control loop with magnetic field-generating actuators (coils) to the total interference field minimize or to some other arbitrary value.
Als Nachteil dieser vorbekannten Einrichtung hat sich herausgestellt, das der bisher zugrunde gelegte Algorithmus eine Objekthülle voraussetzt, die hauptsächlich aus ebenen und zu einander rechtwinklig angeordneten Flächenelementen zusammengesetzt ist, und aufgrund dieser und weiterer Einschränkungen nur eine Berechnungsgenauigkeit für die Bestimmung des Gesamtstörfeldes zuließ, die einer Manipulation von Minenzündern bis zum derzeitigen Stand der Technik gerecht wurde. Zukünftige Entwicklungen der Zündertechnik bedingen eine verbesserte Komponentengenauigkeit.When Disadvantage of this prior art device has been found that the previously used algorithm requires an object shell, the main ones from flat and perpendicular to each other arranged surface elements and because of these and other limitations only one calculation accuracy for the determination of the total interference field admitted the manipulation of miners to the present state the technology was fair. Future developments the ignition technology require improved component accuracy.
Der Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die Feldverteilung am bekannten oder angenommenen Minenort entsprechend genauer zu berechnen und als Regelgröße für die Bestimmung des Gesamtstörfeldes zu verwenden.Of the The invention therefore has as its object the field distribution on the known or assumed mine location to calculate accordingly and as a controlled variable for the determination of the total interference field to use.
Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und 2, sowie in den zugehörigen Unteransprüchen angegebenen Merkmale gelöst.This is inventively those in the characterizing part of patent claims 1 and 2, and in the associated dependent claims specified characteristics solved.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren neu zur Anwendung kommende Algorithmus basiert auf einer weiter gefassten theoretischen Grundlage und erlaubt daher die Berücksichtigung beliebig geformter Objekthüllen. Er führt zusätzlich zu einer höheren Genauigkeit bei der Berechnung der magnetischen Feldstärken an den als relevant erachteten Orten, die wiederum als Eingangsparameter für den Regelalgorithmus dienen. Insgesamt kann durch den neuen Algorithmus in Verbindung mit dem Regelalgorithmus die gewünschte Feldstärkeverteilung mit geringeren Abweichungen realisiert werden. Weitere Steigerungen der Genauigkeit sind durch die Verdichtung des Sensornetzes möglich. Auf diese Weise kann auch auf Weiterentwicklungen auf dem Gebiet der Zündertechnik reagiert werden.Of the in the process according to the invention newly applied algorithm is based on a further theoretical basis and therefore allows for consideration arbitrarily shaped object covers. He leads additionally to a higher accuracy in the calculation of the magnetic field strengths to those considered relevant Places, which in turn serve as input parameters for the control algorithm. Overall, thanks to the new algorithm in conjunction with the Control algorithm the desired Field intensity distribution be realized with smaller deviations. Further increases Accuracy is possible through the densification of the sensor network. On This way may also apply to advancements in the field of fuze technology be reacted.
Die
Erfindung wird nachstehend in den
Es zeigen:It demonstrate:
die
die
Die
Deren Dichte und Lage in bezug auf die Objektoberfläche wird in der Hauptsache bestimmt von der Kompensationsgüteforderung für das Objekt sowie von der Topografie der Objektoberfläche.their Density and position with respect to the object surface will be the main thing determined by the compensation quality requirement for the Object as well as the topography of the object surface.
In
der
Ausgehend von der Tatsache, dass zur definierten Kompensation eines Objektstörfeldes an einem bestimmten Ort der optimale Anbringungsort für einen Sensor genau dieser Ort wäre, nämlich im verwendeten Beispiel eines Schiffes, welches von einer magnetfeldabhängig gezündeten Mine gefährdet wird, der Liegeort der Mine, ergibt sich eine Messebene in einer gewissen Wassertiefe.outgoing from the fact that for the defined compensation of an object disturbance field in a certain place, the optimal location for one Sensor would be exactly this place namely in the example used of a ship, which depends on a magnetic field-dependent ignited mine is endangered the liege of the mine, results in a measurement level in a certain Water depth.
Da dies im praktischen Betrieb eines fahrenden Schiffes nicht realisierbar ist, wird in der erfindungsgemäßen Lösung diese Messebene direkt als Hülle an das Objekt gelegt und aus den Messwerten Feldwerte in der gewünschten Wassertiefe berechnet.There this is not feasible in the practical operation of a moving ship is, in the inventive solution this Measuring level directly as a shell placed on the object and from the measured values field values in the desired Water depth calculated.
Die
an der Außenhaut
des Schiffes befindlichen Feldmesssonden (
Diese Messwerte, werden an eine durch einen elektronischen Rechner dargestellte Funktionseinheit gegeben.These Measured values are sent to an electronic computer Function unit given.
Die
Funktionseinheit (
In einem ersten Schritt wird eine magnetische Potentialverteilung ψ → als Lösung eines linearen Gleichungssystems so bestimmt, dass sich an den Sondenorten s(x,y,z) die in Richtung der Flächennormalenvektoren n → gemessenen Flussdichten BB →mess einstellen.In a first step, a magnetic potential distribution ψ → is determined as a solution of a linear system of equations so that the flux densities BB → mess measured in the direction of the surface normal vectors n → are determined at the probe locations s (x, y, z).
ψ →:
n-Tupel der magnetischen Potentiale ψ1...ψn
Ā:
n·n-Matrix,
die die Lage der Sondenorte zueinander beschreibt
BB →mess: n-Tupel der gemessenen magnetischen Flussdichten
B1...Bn an den Sondenorten
μ: Permeabilität
ψ →: n-tuple of the magnetic potentials ψ 1 ... ψ n
Ā: n · n matrix describing the location of the probe type to each other
BB → mess : n tuple of the measured magnetic flux densities B 1 ... B n at the probe locations
μ: permeability
Die einzelnen Komponenten aij der Matrix Ā ergeben sich nach der einschlägig bekannten Potentialtheorie zu The individual components a ij of the matrix Ā are given by the well-known potential theory
Im
zweiten Schritt wird die magnetische Feldverteilung BB →berechnet an
beliebig bestimmbaren Orten p(x,y,z) (z.B. auf einem Messteppich
in definierter Tiefe) ausgehend von der errechneten Potentialverteilung ψ → berechnet:
ψ →:
n-Tupel der berechneten magnetisch en Potentiale
C -: n·m-Matrix,
die die Lage der Sondenorte zu den Rechenorten beschreibt
BB →berechnet: m-Tupel der berechneten magnetischen Flussdichten
an den bestimmten Orten
μ:
PermeabilitätIn the second step, the magnetic field distribution BB → calculated at arbitrarily determinable locations p (x, y, z) (eg on a measuring carpet at a defined depth) is calculated on the basis of the calculated potential distribution ψ →:
ψ →: n-tuple of the calculated magnetic potentials
C -: n · m matrix describing the location of the probe type to the computing locations
BB → calculates : m-tuple of calculated magnetic flux densities at specific locations
μ: permeability
Die einzelnen Komponenten cij der Matrix C - ergeben sich zu The individual components c ij of the matrix C - arise too
Insgesamt
ergibt sich die magnetische Feldverteilung zu
In einem Regelalgorithmus werden die auf die beschriebene Weise ermittelten Flussdichtewerte BB →berechnet als Eingangsgröße genutzt. Der Regelalgorithmus berechnet, z. B. nach der Methode der kleinsten quadratischen Abweichung, Stromstärken zur Einspeisung in die Kompensationswicklungen, so dass das magnetische Feld an den vorgegebenen Orten minimiert wird oder auf einen beliebig bestimmbaren Wert eingestellt werden kann.In a control algorithm, the flux density values BB → calculated in the manner described are used as the input variable. The control algorithm calculates, for. B. by the method of least square deviation, currents for feeding into the compensation windings, so that the magnetic field at the predetermined locations is minimized or can be set to an arbitrarily determinable value.
Der Algorithmus kann dabei in ein die Rechnerfunktionseinheit steuerndes Programm aufgenommen sein oder dem Anspruch 3 entsprechend als festverdrahtete elektronische Schaltung ausgeführt sein.Of the Algorithm can be in a the computer functional unit controlling Program be included or the claim 3 as hardwired be executed electronic circuit.
Die
Funktionseinheit (
Anstelle der vom Tiefenmesser abhängigen Rechenpunktvorgabe kann dies auch automatisch nach anderen Kriterien oder nach einer manuellen Vorgabe erfolgen.Instead of the depth meter dependent calculation point specification This can also be done automatically according to other criteria or after one manual specification.
- 11
- Schiffskörper (Objekt)Hull (Object)
- 22
- FeldmesssondenanordnungField probe arrangement
- 33
- FeldmesssondeField probe
- 44
- Magnetometermagnetometer
- 55
- Funktionseinheit für die Flussdichteerrechnung im Raumpunktfunctional unit for the Flux density calculation in the space point
- 66
- Verstärker/Leistungsglied für die Bz-KompensationsspulenAmplifier / power member for the Bz-compensation coils
- 77
- Verstärker/Leistungsglied für die By-KompensationsspulenAmplifier / power member for the By-compensation coils
- 88th
- Verstärker/Leistungsglied für die Bx-KompensationsspulenAmplifier / power member for the Bx compensation coils
- 99
- Kompensationswicklungen zur Hochachsenkompensationcompensation windings for high-axis compensation
- 1010
- Kompensationswicklungen zur Querachsenkompensationcompensation windings for transverse axis compensation
- 1111
- Kompensationswicklungen zur Längsachsenkompensationcompensation windings for longitudinal axis compensation
- 1212
- Ausgabemonitoroutput monitor
- 1313
- Eingabetastaturinput keyboard
- 1414
- Druckerprinter
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10315447A DE10315447A1 (en) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | Noise field compensating method for compensating magnetic noise fields associated with objects like ships relies on an object field measured by sensors to control the effect of noise fields |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10315447A1 true DE10315447A1 (en) | 2005-01-27 |
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ID=33546519
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DE10315447A Withdrawn DE10315447A1 (en) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | Noise field compensating method for compensating magnetic noise fields associated with objects like ships relies on an object field measured by sensors to control the effect of noise fields |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10315447A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018109505A1 (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | Stl Systems Ag | Polyhedral coil systems with a large homogeneity volume and a large access area |
CN113195356A (en) * | 2018-12-10 | 2021-07-30 | Stl系统股份公司 | Demagnetization and characteristic measuring device |
-
2003
- 2003-04-04 DE DE10315447A patent/DE10315447A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102018109505A1 (en) * | 2018-04-20 | 2019-10-24 | Stl Systems Ag | Polyhedral coil systems with a large homogeneity volume and a large access area |
CN113195356A (en) * | 2018-12-10 | 2021-07-30 | Stl系统股份公司 | Demagnetization and characteristic measuring device |
CN113195356B (en) * | 2018-12-10 | 2024-05-03 | Stl系统股份公司 | Demagnetizing and characteristic measuring device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |