УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК G01C17/00 

Изобретения относятся к измерительной технике и могут быть использованы для навигационных измерений.

Известно устройство для ориентирования (а.с. СССР N 1675671, БИ N 33, 91), выбранное в качестве прототипа, содержащее симметричное твердое тело, подвешенное на точке свободного подвеса к стержню, который имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение вдоль отвесной линии в опоре по скользящей посадке без лифтов.

Недостатком данного устройства является наличие большой погрешности отождествления направления Восток-Запад, т. к. в конструкции устройства с жестким стержнем к которому присоединена точка свободного подвеса твердого тела:
1. Сложно обеспечить движение твердого тела строго вдоль отвесной линии.

2. Невозможно добиться возрастающих колебаний твердого тела вдоль отвесной линии, поскольку параметры колебательной системы остаются постоянными.

Задачей предлагаемых изобретений является повышение точности выявления и отождествления направления Восток-Запад. Указанная задача достигается тем, что в устройстве для ориентирования, содержащем симметричное твердое тело, соединенное с точкой свободного подвеса с возможностью возвратно-поступательных перемещений вдоль отвесной линии. Согласно изобретению по 1-му варианту симметричное твердое тело закреплено на передвижной точке свободного подвеса через упругий элемент и охвачено кольцевым постоянным магнитом с зазором, который имеет возможность перемещения в вертикальном направлении вдоль отвесной линии.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для ориентирования, содержащем симметричное твердое тело, соединенное с точкой свободного подвеса с возможностью возвратно-поступательных перемещений вдоль отвесной линии, согласно изобретению по 2-му варианту симметричное твердое тело закреплено на передвижной точке свободного подвеса через упругий элемент и охвачено неподвижной торообразной электромагнитной катушкой с зазором, а само твердое тело выполнено полым из немагнитного материала с внутренней полостью, заполненной порошкообразным железом.

Использование неподвижной точки подвеса и подвеска симметричного твердого тела через упругий элемент позволяет:
1. Автоматически добиться точного расположения симметричного твердого тела на отвесной линии, что при малых величинах кориолисовой силы, действующей на симметричное твердое тело, приводит к большей амплитуде качаний в направлении Восток- Запад, и, следовательно, к отождествлению этого направления с большей точностью.

2. Добиться параметрических колебаний симметричного твердого тела. При его возвратно-поступательных перемещениях первоначальная длина маятника l₀ (расстояние от точки подвеса до симметричного твердого тела) изменится от (l₀ + Δl) до (l₀ - Δl) по закону:

где l₀ - переменная длина маятника, нм; Δl - амплитуда колебаний, нм; ω - частота колебаний, Гц; t - время, с,
т. е. изменится параметр колебательной системы, а это признак параметрических колебаний (Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний, М.: Наука, 1964 г.).

Параметрические колебания симметричного твердого тела приводят к возрастанию колебаний симметричного твердого тела в направлении Восток-Запад по мере затухания его колебаний вдоль отвесной линии, что также позволяет с большей точностью отождествлять направление Восток-Запад.

Охват симметричного твердого тела постоянным магнитом с зазором, который имеет возможность перемещаться в вертикальном направлении вдоль отвесной линии, приводит как к быстрому возникновению возвратно-поступательных перемещений симметричного твердого тела, так и к их полному прекращению при перемещении магнита вдоль отвесной линии. Малое время, необходимое на полное прекращение и последующее возобновление колебания симметричного твердого тела, позволяет увеличить частоту периодов съема информации в единицу времени, и, следовательно, уменьшить величину ухода качаний симметричного твердого тела от истинного направления Восток-Запад, возрастающую с каждым периодом колебаний симметричного твердого тела.

Охват симметричного твердого тела неподвижной шарообразной электромагнит ной катушкой с зазором и выполнение твердого тела полым из немагнитного материала с внутренней полостью, заполненной порошкообразным железом, приводит как к быстрому возникновению возвратно-поступательных перемещений симметричного твердого тела, так и к их полному прекращению при подаче в шарообразную электромагнитную катушку постоянного или переменного тока. Отсутствие подвижных частей и электронная схема управления позволяют добиться минимального времени, необходимого для полного прекращения и последующего возобновления колебаний симметричного твердого тела, что в свою очередь увеличивает частоту периодов съема информации в единицу времени, и, следовательно, уменьшает величину ухода качаний симметричного твердого тела от истинного направления Восток-Запад, возрастающую с каждым периодом колебаний симметричного твердого тела.

На фиг. 1 изображено устройство для ориентирования (1-й вариант).

На фиг. 2 изображено устройство для ориентирования (2-й вариант).

Устройство для ориентирования (1-й вариант) содержит симметричное твердое тело 1 (фиг. 1), соединенное с упругим элементом (пружиной) 2, который прикреплен к неподвижной точке свободного подвеса 3. Конструктивно точка свободного подвеса 3 состоит из серьги с иглой 4. Игла 4 опирается на подпятник 5. К серьге крепится пружина 2. Постоянный кольцевой магнит 6 охватывает с зазором симметричное твердое тело 1. С помощью кронштейна 7 и ползуна 8 постоянный кольцевой магнит 6 соединен с направляющей 9.

Устройство работает следующим образом. Под действием силы тяжести mg и при минимальном трении в точке свободного подвеса (игла 4 и подпятник 5) центр тяжести симметричного твердого тела и точка подвеса автоматически располагаются на отвесной линии в данной точке Земли. Случайные вертикальные и горизонтальные колебания симметричного твердого тела 1 за счет взаимодействия магнитного потока постоянного кольцевого магнита 6 с материалом симметричного твердого тела 1 исчезают, и оно устанавливается на отвесной линии. При движении постоянного кольцевого магнита 6 из первоначального положения 1 в положение 2 магнитный поток постоянного кольцевого магнита 6 взаимодействует с материалом симметричного твердого тела 1 и выводит (увлекает за собой) его из положения равновесия. В положениях 1 и 2 постоянный кольцевой магнит 6 фиксируется механически. Выведенное из положения равновесия симметричное твердое тело 1 за счет наличия упругого элемента 2 начинает совершать возвратно-поступательное перемещение вдоль отвесной линии и одновременно под действием переменной по знаку кориолисовой силы, вызванной движением вдоль отвесной линии и участием во вращательном движении вместе с Землей, начинает совершать качания, перпендикулярные от весной линии и совпадающие с направлением Восток-Запад.

Поскольку система параметрическая, то по мере затухания вертикальных колебаний амплитуда горизонтальных колебаний (качаний) по направлению Восток-Запад увеличивается, что позволяет с большей точностью отождествлять это направление.

Для прекращения колебаний, как вертикальных так и горизонтальных, достаточно вернуть постоянный кольцевой магнит 6 из положения 2 в положение 1. Возникающие в симметричном твердом теле 1 вихревые токи при взаимодействии с магнитным потоком постоянного кольцевого магнита 6 затормозят всякие колебания и приведут симметричное твердое тело 1 в первоначальное неподвижное состояние на отвесную линию.

Устройство для ориентирования по 2-му варианту содержит симметричное твердое тело 1, упругий элемент (пружину) 2, которая прикреплена к неподвижной точке свободного подвеса 3. Конструктивно точка свободного подвеса 3 состоит из серьги с иглой 4. Игла опирается на подпятник 5. К серьге крепиться пружина 2. Неподвижная торообразная электромагнитная катушка 10 охватывает симметричное твердое тело 1 с зазором. Симметричное твердое тело 1 выполнено из немагнитного материала с заполнением внутренней полости порошкообразным железом 11.

Устройство работает следующим образом. В неподвижную торообразную электромагнитную катушку подается постоянный ток, возникающее магнитное поле тормозит произвольные вертикальные и горизонтальные колебания симметричного твердого тела 1, и оно устанавливается вдоль отвесной линии. Для вывода его из положения равновесия на неподвижную торообразную электромагнитную катушку 10 подается переменный ток, создающий переменное магнитное поле, которое взаимодействует как с материалом симметричного твердого тела 1, так и с порошкообразным железом 11, его заполняющим. В результате взаимодействия возникают требуемые возвратно-поступательные перемещения симметричного твердого тела 1 вдоль отвесной линии, которые порождают его качания, перпендикулярные отвесной линии, совпадающие с направлением Восток-Запад. Для приведения симметричного твердого тела 1 в исходное состояние достаточно подать в передвижную торообразную электромагнитную катушку постоянный ток.

Изобретения относятся к измерительной технике и могут быть использованы для навигационных измерений. Технический результат состоит в повышении точности выявления и отождествления направления Восток-Запад, увеличении частоты периодов съема информации. В устройстве для ориентирования симметричное твердое тело 1 закреплено пружиной 2 на неподвижной серьге с иглой 4, опирающейся на подпятник 5. По первому варианту симметричное твердое тело охвачено постоянным кольцевым магнитом 6 с зазором, перемещающимся вдоль направляющей 9 при помощи ползуна 8. Симметричное твердое тело выводят из положения равновесия магнитным потоком, образованным движением кольцевого магнита вдоль направляющей 9. По второму варианту полое немагнитное симметричное твердое тело заполнено порошкообразным железом и охвачено неподвижной торообразной электромагнитной катушкой. Симметричное твердое тело выводят из положения равновесия подачей переменного тока в электромагнитную катушку. 2 с. п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для ориентирования, содержащее симметричное твердое тело, соединенное с точкой свободного подвеса с возможностью возвратно-поступательных перемещений вдоль отвесной линии, отличающееся тем, что симметричное твердое тело через упругий элемент закреплено на неподвижной точке свободного подвеса и охвачено кольцевым постоянным магнитом с зазором, который имеет возможность перемещения в вертикальном направлении вдоль отвесной линии. 2. Устройство для ориентирования, содержащее симметричное твердое тело, соединенное с точкой свободного подвеса с возможностью возвратно-поступательных перемещений вдоль отвесной линии, отличающееся тем, что симметричное твердое тело выполнено полым из немагнитного материала с внутренней полостью, заполненной порошкообразным железом, через упругий элемент закреплено на неподвижной точке свободного подвеса и охвачено неподвижной торообразной катушкой с зазором.