МАГНИТНЫЙ КОМПАС Российский патент 2003 года по МПК G01C17/02 

Изобретение относится к навигационному приборостроению, более конкретно, к производству приборов для измерения магнитного и определения истинного курсов, а также для определения магнитных пеленгов и курсовых углов и, в частности, может быть использовано в визуальных и дистанционных магнитных компасах.

Известно техническое решение магнитного компаса, содержащего корпус с основанием и верхней прозрачной крышкой, внутренний объем которого выполнен из трех камер - рабочей, промежуточной и компенсационной, заполненных соответственно поддерживающими жидкостями и сжатым газом, магниточувствительный элемент, клапаны и опору для вращения магниточувствительного элемента, состоящую из подпятника и шпильки (см. а.с. СССР 1203363, МКИ 4: G 01 С 17/02; опубл.07.01.86 г.).

При этом промежуточная камера расположена в донной части корпуса, полностью заполнена компасной жидкостью и соединена с рабочей камерой введенным клапаном, выполненным в виде лабиринта капиллярных каналов и расположенным в донной части промежуточной камеры, а компенсационная камера, частично заполнена компасной жидкостью, остальной ее объем заполнен сжатым газом и соединена с промежуточной камерой введенной Т-образной трубкой, размещенной в компенсационной камере и нижней частью погруженной в жидкость.

Несмотря на достигнутую надежность и точность показаний компаса, данная конструкция компаса имеет существенные недостатки: значительная сложность конструкции, громоздкость его узлов и, как следствие, большой вес, отсутствие освещенности картушки и др.

Известно техническое решение магнитного компаса, выбранное в качестве ближайшего аналога, содержащего корпус с основанием и верхней прозрачной крышкой, внутренний объем которого состоит из двух камер, заполненных соответственно поддерживающей жидкостью и сжатым газом, помещенный на границе раздела двух сред упругий элемент, магниточувствительный элемент, клапан, узел подсветки и опору для вращения магниточувствительного элемента, состоящую из подпятника и шпильки (см. "Компас КМ 145. Техническое описание и инструкция по эксплуатации" КБО.115.071 ТО. Изд. 1991 г., стр.24).

В известной конструкции магнитного компаса упругий элемент выполнен в виде замкнутой герметичной емкости и расположен в корпусе по периметру его внутренних стенок.

Конструктивно данный упругий элемент достаточно сложен, технологический процесс его изготовления трудоемок и требует сложной оснастки (требуется вторичная вулканизация, дополнительный клапан для закачки газа).

Материал, из которого изготовлен упругий элемент - резина, не устойчив к поддерживающей (компасной) жидкости. Через два года эксплуатации компас становится непригодным к эксплуатации, ввиду того, что сажа, выделяющаяся из резины, делает поддерживающую жидкость непрозрачной.

Имеющаяся в известной конструкции, подсветка не обеспечивает рациональной освещенности картушки, ее шкала остается в тени крышки магниточувствительного элемента.

Выполнение клапана в боковой оболочке корпуса увеличивает габариты магнитного компаса, а именно его высоту.

Увеличение высоты компаса ведет к увеличению объема его рабочей камеры и, как следствие, объема заливаемой в компас жидкости, что в еще большей степени увеличивает вес конструкции в целом.

Выполнение основания известного компаса из стекла усложняет закрепление в нем опоры для вращения магниточувствительного элемента.

Выполнение шпильки опоры стационарной ухудшает эксплуатационные показатели компаса, ввиду того, что она часто тупится, это ведет к необходимости ее частой замены, а замена шпильки осуществляется с разборкой компаса, которая осуществляется только специалистами в условиях навигационных камер на берегу.

Применение в качестве поддерживающей (компасной) жидкости - кремний - органической еще в большей степени усложняет эксплуатацию компаса. Во-первых, она экологически небезопасна, и в случае выхода из строя крышки или основания, небезопасна для персонала. Во-вторых, она разъедает уплотнения и емкость температурного компенсатора.

Данная конструкция компаса может эксплуатироваться в интервале температур от -55 до +65^oC, что также недостаточно, поскольку в ряде мест Земного шара, в которых эксплуатируется магнитный компас, температура достигает значений:
-60 и +70^oC, что подтверждается международными требованиями к компасам (Резолюция А382 (X) от 14 ноября 1977 г.).

Известная конструкция магнитного компаса выдерживает вибрационные нагрузки частотой до 60 Гц. Требования Морского Регистра - до 80 Гц, Международные требования - до 200 Гц.

Таким образом, известная конструкция магнитного компаса имеет недостаточно высокие эксплуатационные показатели для приборов данного класса, в частности значительные габариты и вес, нерациональное освещение картушки, недостаточную виброустойчивость и температуростойкость и необходимость частой смены жидкости и шпильки.

Следовательно, задачами предлагаемого изобретения являются создание конструкции магнитного компаса, имеющего высокие эксплуатационные показатели.

Указанные задачи достигаются тем, что в известной конструкции магнитного компаса, содержащего корпус с основанием и верхней прозрачной крышкой, внутренний объем которого состоит из двух камер, заполненных соответственно поддерживающей жидкостью и сжатым газом, помещенный на границе раздела двух сред упругий элемент, магниточувствительный элемент, клапан, узел подсветки и опору для вращения магниточувствительного элемента, состоящую из подпятника и шпильки, согласно изобретению упругий элемент выполнен в виде фигурной замкнутой ленты, клапан помещен в основании корпуса и представляет собой плоскую ленточную пружину, крышка магниточувствительного элемента выполнена светлого цвета, а основание корпуса изготовлено из металла.

Шпилька при этом выполнена съемной.

А в качестве металла для изготовления основания корпуса используется титан.

В качестве поддерживающей жидкости используется водно-глицериновый раствор этилового спирта.

Выполнение упругого элемента в виде фигурной замкнутой ленты позволяет обеспечить более рациональное размещение его на границе раздела двух сред, исключить вторичную вулканизацию при изготовлении, тем самым расширить диапазон применяемых резин и выбрать резину, устойчивую к компасной жидкости; расширить функцию упругого элемента и использовать его еще и как уплотнительный элемент по верхнему и нижнему торцу корпуса; исключить необходимость создания избыточного давления внутри заполненной газом емкости за счет газа, в предложенной конструкции избыточное давление создается только в емкости, заполненной компасной жидкостью за счет компасной жидкости.

Все это позволило уменьшить габариты компаса и объем компасной жидкости и увеличить температурный диапазон компенсации жидкости, и тем самым значительно повысить эксплуатационные показатели магнитного компаса.

Размещение клапана в основании корпуса в еще большей степени способствует уменьшению габаритов компаса, объема камеры и веса компаса, что в свою очередь еще более улучшает эксплуатационные показатели магнитного компаса.

Для заполнения объема рабочей камеры не требуется специальной оснастки и приспособлений - она может быть заполнена медицинским шприцом, что опять же способствует улучшению эксплуатационных показателей.

Выполнение клапана в виде плоской ленточной пружины, позволяет еще в большей степени улучшить эксплуатационные показатели компаса за счет удобства и простоты конструкции клапана.

Выполнение крышки магниточувствительного элемента светлого цвета позволяет достичь рациональной освещенности шкалы картушки за счет того, что крышка МЧЭ светлого цвета является отражателем и распределяет поток света равномерно и хорошо освещает шкалу, что еще более улучшает эксплуатационные показатели компаса.

Использование металла для изготовления основания корпуса позволяет упростить закрепление на нем опоры и, как следствие, за счет улучшения эксплуатации прибора, упрощения монтажа и ремонта компаса.

При этом выполнение шпильки съемной в еще большей степени позволяет упростить эксплуатацию компаса, поскольку не требуется полная его разборка в судовых условиях.

Использование для изготовления основания корпуса титана позволяет еще в большей степени уменьшить вес конструкции в целом и обеспечить устойчивость к вибрационным нагрузкам и, тем самым, еще более улучшить эксплуатационные показатели прибора.

Использование в качестве поддерживающей жидкости водно-глицеринового раствора этилового спирта позволяет расширить температурный диапазон использования компаса (от -60 до +70^oC), что очень важно с точки зрения эксплуатации.

Этот раствор - доступен, легко готовится.

Не разъедает прокладки и материал упругого элемента. Служит долго.

Экспериментально установлена виброустойчивость настоящей конструкции в диапазоне частот до 200 Гц, что обеспечено значительным снижением габаритов и массы компаса и достигнутыми рациональными значениями собственной частоты колебаний МЧЭ и компаса.

Совокупность признаков заявляемого технического решения магнитного компаса не следует явным образом из изученного уровня техники, поэтому заявитель считает, что устройство является новым и имеет изобретательский уровень.

Данное устройство может найти широкое применение в навигационном приборостроении, т.е. оно является промышленно применимым.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена принципиальная схема магнитного компаса; на фиг.2 - схема клапана.

Магнитный компас состоит из корпуса 1 с основанием 2 и верхней прозрачной крышкой 3 с размещенным на ней узлом подсветки 4. Внутренний объем корпуса 1 состоит из двух камер 5 и 6. Камера 6 заполнена поддерживающей жидкостью, а, камера 5 - сжатым газом. Упругий элемент 7 помещен на границе раздела двух сред. В камере 6 помещен магниточувствительный элемент 8. Крышка 9 МЧЭ выполнена светлого (белого) цвета. В основании 2 корпуса помещен клапан 10 и опора для вращения магниточувствительного элемента 8, состоящая из подпятника 11 и съемной шпильки 12. Клапан 10 представляет собой плоскую ленточную пружину 13 с уплотнительным кольцом 14.

Заполнение компаса жидкостью производится через заливочное отверстие 15, через клапан 10 создается избыточное давление шприцом.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При нормальной температуре (18-20^oС) жидкость в камере 6 находится под избыточным давлением. При предельной положительной температуре жидкость в камере расширяется, что приводит к уменьшению объема газа в камере 5. При предельной отрицательной температуре объем газа в камере 5 увеличивается. Вследствие этого, образования в жидкости пузырьков воздуха и паров жидкости внутри корпуса 1 компаса не происходит. Величина избыточного давления внутри компаса обеспечивается мерной величиной закачиваемой через клапан 10 жидкости и является достаточной для увеличения температуры начала кипения жидкости, что позволило увеличить температурный диапазон эксплуатации до +70^oС.

Изобретение относится к навигационному приборостроению. Магнитный компас содержит корпус 1 с основанием 2 и прозрачной верхней крышкой 3, узел подсветки 4, магниточувствительный элемент 8 с опорой 11, 12, клапан 10 для создания избыточного давления. Внутренний объем корпуса 1 состоит из двух камер 5, 6, заполненных соответственно сжатым газом и поддерживающей жидкостью. На границе раздела двух сред помещен упругий элемент 7. Упругий элемент 7 выполнен с возможностью его использования в качестве уплотнения по верхнему и нижнему торцам корпуса. Клапан представляет собой плоскую пружину, снабженную уплотнительным кольцом. Основание 2 корпуса выполнено из титана. Технический результат: повышение эксплуатационных характеристик. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Магнитный компас, содержащий корпус с основанием и верхней прозрачной крышкой, внутренний объем которого состоит из двух камер, заполненных соответственно поддерживающей жидкостью и сжатым газом, помещенный на границе раздела двух сред упругий элемент, магниточувствительный элемент, клапан для создания избыточного давления во внутреннем объеме, заполненном жидкостью, узел подсветки и опору для размещения магниточувствительного элемента, состоящую из подпятника и шпильки, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен с возможностью использования его в качестве уплотнительного элемента по верхнему и нижнему торцам корпуса, клапан помещен в основании корпуса и представляет собой плоскую пружину, снабженную уплотнительным кольцом, выполненным с возможностью создания избыточного давления, а основание корпуса выполнено из титана. 2. Магнитный компас по п. 1, отличающийся тем, что упругий элемент выполнен фигурным в виде замкнутой ленты. 3. Магнитный компас по п. 1 или 2, отличающийся тем, что шпилька выполнена съемной. 4. Магнитный компас по п. 1 или 2, или 3, отличающийся тем, что в качестве поддерживающей жидкости используется водно-глицериновый раствор этилового спирта.