МАГНИТНЫЙ КОМПАС Российский патент 1996 года по МПК G01C17/00 

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано в визуальных и дистанционных магнитных компасах.

Известны магнитные компасы, содержащие компасную жидкость, заполняющую корпус, магнитный чувствительный элемент, установленный внутри корпуса, и компенсатор температурного изменения объема жидкости, причем компенсатор выполнен в виде упругого элемента, например, сильфона или диафрагмы, описанные в книге [1]
Основными недостатками компасов являются малый диапазон температурной компенсации из-за появления газовых пузырей в зоне расположения магнитного чувствительного элемента и сильное влияние вибрации на точность компаса из-за передачи ее через упругий элемент.

Наиболее близким техническим решением является магнитный компас [1] который содержит корпус, заполненный компасной жидкостью, магнитный чувствительный элемент и компенсатор температурного расширения компасной жидкости, выполненный в виде замкнутой герметичной емкости с эластичными стенками с внешними буртиками, заполненной газом под давлением и расположенной в корпусе по периметру внутренних стенок вне зоны расположения магнитного чувствительного элемента.

Основными недостатками компаса являются:
технологическая сложность изготовления герметичной резиновой камеры, заполненной газом;
технологическая сложность изготовления компаса из-за необходимости заливки компасной жидкости под избыточным давлением через специальный клапан;
низкая надежность камеры из-за диффузии газа из камеры через ее стенки в компасную жидкость;
низкая надежность камеры из-за старения резины.

Задачей изобретения является получение следующего технического результата.

1. Повышение технологичности изготовленного компаса:
за счет исключения герметичной резиновой камеры-эластичного элемента, трудоемкого в изготовлении,
за счет исключения необходимости заполнения компаса компасной жидкостью под избыточным давлением,
2. Повышение надежности за счет исключения герметичной резиновой камеры со сварным швом.

3. Уменьшение трудоемкости изготовления компаса и его стоимости за счет исключения из его принадлежностей специального шприца для заливки компаса.

4. Улучшение эксплуатационных характеристик компаса за счет упрощения ремонтных и профилактических работ исключением необходимости заливки компасной жидкости под давлением с применением специального шприца.

Для получения указанного технического результата в магнитном компасе, содержащем корпус с рабочей камерой, заполненной компасной жидкостью, магнитный чувствительный элемент, компенсатор температурного изменения объема компасной жидкости, включающий две полости, разделенные эластичной перегородкой, одну сообщающуюся с рабочей камерой и заполненную жидкостью, и другую замкнутой конструкции, заполненную газом и размещенную по периметру рабочей камеры; в указанном компасе полость компенсатора, заполненная жидкостью, охватывает рабочую камеру по периметру и расположена над полостью компенсатора, заполненной газом, а в качестве газа используется воздух.

Ha чертеже изображен общий вид магнитного компаса в разрезе.

Магнитный компас содержит корпус 1, с рабочей камерой 2, заполненной компасной жидкостью, магнитный чувствительный элемент 3 с картушкой/шкалой/ 4 и поплавком 5, заполненным воздухом. Корпус 1 закрыт сверху стеклом 6. В верхней части корпуса 1 размещена полость 7 компенсатора температурного изменения объема компасной жидкости, сообщающаяся с рабочей камерой 2 и заполненная компасной жидкостью. Рабочая камера 2 охвачена дополнительной полостью 8 температурного компенсатора. Дополнительная полость 8 отделена от полости 7 эластичной перегородкой 9 и заполнена воздухам. Магнитный чувствительный элемент 3 установлен на опорное устройство 10. Дно корпуса 1 может быть выполнено из прозрачного материала в варианте исполнения котелка для оптического компаса.

Устройство работает следующим образом.

При повышении температуры окружающей среды и компасной жидкости объем жидкости в камере 2 и в полости 7 увеличивается, эластичная перегородка 9 деформируется и при этом уменьшается объем воздуха в дополнительной полости 8.

При понижении температуры объем жидкости в камере 2 и полости 7 уменьшается, эластичная перегородка 9 деформируется в обратном направлении и при этом объем воздуха в дополнительной полости 8 увеличивается.

Таким образом осуществляется компенсация температурных изменений объема компасной жидкости. При этом изменение давления воздуха, заключенного внутри поплавка 5, уравновешивается температурным изменением давления воздуха, заключенного в полости 8, что предотвращает деформацию поплавка 5, благодаря замкнутой конструкции полости 8, а также изоляции полости 8 от внешней среды.

В связи с тем, что рабочая камера 2 и полость 7 температурного компенсатора полностью заполнены жидкостью, в заданном температурном диапазоне работы компаса в рабочей камере 2 не возникает воздушный пузырь, который мог бы мешать отсчетам компасного курса, например, при наклонах компаса на качке за счет перемещения пузыря.

При работе компаса в условиях внешних механических возмущений /вибрации, качки, толчков/ их влияние на положение магнитного чувствительного элемента исключается благодаря заполнению рабочей камеры 2 и полости 7 полностью жидкостью и соответствующим выбором собственной частоты колебаний эластичной перегородки 8, лежащей вне диапазона частот внешних возмущений, что достигается выбором материала, формы и толщины перегородки.

Благодаря замкнутой конструкции дополнительной полости 8 компенсатора, а также ее расположению вокруг рабочей камеры 2, исключается попадание воздушного пузыря из полости 8 в рабочую камеру 2, а также обеспечивается возможность уменьшения объема полости 7 компенсатора по сравнению с прототипом. Последнее, в свою очередь, позволяет понизить центр масс компаса, что обеспечивает повышение его устойчивости.

Использование: в навигационном приборостроении, в частности в визуальных магнитных компасах и в компасах с оптической передачей показаний. Сущность изобретения: магнитный компас состоит из корпуса, заполненного жидкостью, чувствительного элемента, находящегося в жидкости на опорном устройстве. Компас отличается устройством для температурной компенсации изменения объема жидкости. Устройство состоит из камеры и полости корпуса, заполненной компасной жидкостью. Кроме того, в состав устройства входит дополнительная камера, охватывающая рабочую полость по образующей, отделенная от первой камеры эластичной перегородкой и заполненная воздухом. 1 ил.

Магнитный компас, содержащий корпус с рабочей камерой, заполненной компасной жидкостью, магнитный чувствительный элемент, компенсатор температурного изменения объема компасной жидкости, включающий две полости, разделенные эластичной перегородкой, одну, сообщающуюся с рабочей камерой и заполненную жидкостью, и другую замкнутой конструкции, заполненную газом и размещенную по периметру рабочей камеры, отличающийся тем, что полость компенсатора, заполненная жидкостью, охватывает рабочую камеру по периметру и расположена над полостью компенсатора, заполненной газом, а в качестве газа используется воздух.