Компас для спортивного ориентирования Советский патент 1992 года по МПК G01C17/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в спортивном ориентировании для определения сторон горизонта, ориентирования карт, определения азимута движения и расстояния на карте.

Известен компас, предназначенный для спортсменов-ориентировщиков, туристов и для работы со спортивными, топографическими картами или туристическими маршрутными схемами, состоящий из корпуса со

шкалами и камерой, в которой на неподвижной оси размещена магнитная стрелка с подпятником.

Недостатком компаса является то, что правильные показания магнитной стрелки сохраняются при остановке спортсмена и наклоне компаса на угол до 8°. При наклоне компаса на угол более 8° магнитная стрелка контактируете корпусом и нарушает ее вращение.

х| XI СХ Ю О СО

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является компас, содержащий корпус с верхней панелью из прозрачного материала, крышку, раму, опорные детали, в которых на подшипниках поворотно закреплены концы вала с картушкой.

Недостатком известного устройства является низкая точность определения азимута из-за наличия вибрации с переменной частотой и ускорением, возникающей во время бега спортсмена, и вызывающей колебания магнитной стрелки, следствием которых является большое время ее успокоения, т.е. время, в течение которого подвижная система устанавливается в положение равновесия.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния ошибки обусловленной вибрацией.

Поставленная цель достигается тем, что в компасе для спортивного ориентирования, содержащим корпус с прозрачной крышкой и герметичной камерой, заполненной жидкостью, и магниточувствительный элемент, жестко скрепленный с осью, концы которой установлены в опорах вращения, согласно изобретению, магниточувствительный элемент выполнен с длиной не пре- вышающей 0,2 внутреннего диаметра камеры, а символ стрелки выполнен на введенной прозрачной пластине, жестко связанной с магниточувствительным элементом.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый компас отличается тем, что магниточувствительный элемент выполняется с длиной не превышающей 0,2 внутреннего диаметра камеры.

Таким образом, заявляемый компас соответствует критерию изобретения новизна.

При изучении других известных технических решений в данной области техники, признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию существенные отличия.

На фиг. 1 изображен общий вид компаса в разрезе; на фиг. 2 - то же, вид сверху,

Компас содержит корпус 1 с семейством нанесенных на него установочных линий 2 и установочных меток 3, крышку 4, изготовленную на прозрачного материала и соединенную вместе с корпусом 1 в виде герметичной камеры 5, заполняемой жидкостью, круговую шкалу б, нанесенную на выступающем фланце крышки 4, и разделенную на 360° с образованием сторон горизонта N, S, Е, W, опорные детали 7 и 8, неподвижно закрепленные в центре корпуса 1 и в центре крышки 4, в которых поворотно закреплены концы оси 9 магниточувствительного элемента, в качестве которого применен постоянный магнит 10, жестко связанный с осью 9, длина которого не превышает 0,2 внутреннего диаметра герметичной камеры 5, а символ стрелки 11

0 изображен на дополнительно введенной прозрачной пластине 12, жестко связанной с магниточувствительным элементом 10, на боковых кромках которой дополнительно нанесены две установочные линии 13, плиту

5 14, изготовленную из прозрачного материала с нанесенными на ней масштабной шкалой 15, миллиметровой шкалой 16, указательными линиями 17, осевой продольной линией 18, лупу 19, выполненную

0 заодно с плитой 14, пружину 20, поворотно соединяющую плиту 14 с герметичной камерой 5.

Компас работает следующим образом. Символ стрелки 11, изображенный на

5 прозрачной пластине 12 и полярно совмещенный с линией полюсов магниточувстви- тельного элемента 10, самостоятельно устанавливается вдоль силовых линий магнитного поля Земли, затем компас ориенти0 руется на карте или по местности в соответствии с полученным маршрутом движения.

Установочные линии 2 служат для точной установки герметичной камеры 5

5 параллельно линиям меридиана сориентированной карты, северный конец символа стрелки при этом должен находиться между установочными метками 3. Установочные линии 13, нанесенные на прозрачной пла0 стине 12 параллельно символу стрелки 11 должны быть также параллельны установочным линиям 2 и линиям меридиана. Осевая продольная линия 18 служит для отсчета азимутального направления по круговой

5 шкале 6, Указательные линии 17 устанавливаются по направлению маршрута движения,

С помощью масштабной шкалы 15 и миллиметровой шкалы 16 определяют рас0 стояние по карте, лупа 19 облегчает считывание с карты названий пунктов. Пружина 20 служит для крепления герметичной камеры 5 на плите 14 с возможностью взаимного поворота.

5 Наибольшую трудность для спортсмена во время движения представляет обеспечение параллельности установочных линий 2 с установочными линиями 13 из-за наличия вибрации с переменной частотой и ускорением, возникающей во время Пегз спортсмена, и вызывающей колебания магнито- чувствительного элемента 10.

Как известно, при расчете времени успокоения подвижной системы используется Р-коэффициент успокоения, численно равный моменту успокоения при угловой скорости, подвижной системы, равной 1, т.е. при скорости в 1 радиан в секунду.

Для компаса, как и для большинства измерительных приборов, коэффициент успокоения определяется по формуле Разумовского:

2J

tycn

п(0.02К)или

tycn

2 I

-р

(0,02К),

где tycn. - время успокоения;

I - момент инерции;

К - точность установки в положение равновесия, выраженная в процентах от полной шкалы.

Из формулы видно, что время успокоения tycn. - прямопропорционально моменту инерции подвижной системы.

Момент инерции магниточувствитель- ного элемента 10 без учета оси 9 определяется по формуле:

I

Ц(а2 + Ь2),

где М - масса магниточувствительного элемента 10;

а - его длина;

b - его ширина.

Из формулы видно, что, уменьшая длину и ширину магниточувствительного элемента 10 без изменения его массы, можно уменьшить момент инерции подвижной системы, а следовательно и время ее успокоения. Изменение массы мзгниточувствительного элемента 10 нецелесообразно, т.к. это влияет на величину вращающего момента элемента 10 под действием магнитного поля Земли, а именно:

MBp Mi H sin а,

где Mi и Н соответственно магнитный момент и напряженность внешнего магнитного поля;

а -угол между направлением внешнего поля и линией полюсов элемента 10.

Учитывая, что магнитный момент Mi hV,

где Н - интенсивность намагничивания элемента 10;

V - обьем элемента 10;

а объем связан с весом и массой соотношением.

g - ускорение силы тяжести; М - масса; у-удельный вес.

Подставляя значения Mi и V в формулу вращающего момента, имеем МВр. - Их М

Н sin а. Y Из формулы можно заключить, что

величина вращающего момента магниточувствительного элемента 10 прямо пропорционально массе его магнитного материала. Принимая во внимание, что величина вращающего момента магниточувст- вительных элементов существующих

компасов выбрана оптимальной с учетом минимальных углов застоя элемента из-за наличия трения в опорах и в жидкости, а также с учетом минимального реагирования на наличие магнитных металлов, находящихся вблизи компаса или у спортсмена, следует заключить, что изменение массы магнитного материала магниточувствительного элемента 10 нецелесообразно, а момент инерции элемента 10 следует

уменьшать за счет уменьшения его длины и увеличения толщины.

В связи с вышеизложенным магнито- чувствительный элемент 10 компаса (стрелка) будет представлять собой постоянный

магнит, длина которого не превышает 0,2 внутреннего диаметра герметичной камеры. Применение в компасе малоинерционного магниточувствительного элемента, уменьшающего время успокоения магнитной стрелки, позволяет повысить точность выхода спортсмена к заданному пункту, а также уменьшить время прохождения маршрута.

Формула изобретения

Компас для спортивного ориентирования, содержащий корпус с прозрачной крышкой и герметичной камерой, заполненной жидкостью, и символ стрелки, связанный с магниточувствительным элементом,

жестко скрепленным с осью, концы которой установлены в опорах вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения влияния ошибки обусловленной вибрацией, магниточувствительный элемент выполнен с длиной, не превышающей 0,2 внутреннего диаметра камеры, а символ стрелки выполнен на введенной прозрачной пластине, жестко связанной с магниточувствительным элементом,

4 f д 9

$

5

$

H

Фиг.1

Использование: измерительная техника, для определения сторон горизонта, ориентирования карт и определения азимута движения. Сущность изобретения: компас содержит корпус 1 с семейством нанесенных на него установочных линий 2 и установочных меток 3, крышку 4, изготовленную из прозрачного материала и соединенную вместе с корпусом в виде герметичной камеры 5, заполняемой жидкостью, круговую шкалу 6, нанесенную на выступающем фланце крышки 4 и разделенную на 360° с образованием сторон горизонта N, S, W, Е, опорные детали 7 и 8, неподвижные закрепленные в центре корпуса 1 и в центре крышки 4, в которых поворотно закреплены концы оси 9 чувствительного элемента, в качестве которого применен постоянный магнит 10, жестко связанный с осью 9, длина которого составляет 0,1-0,2 внутреннего диаметра герметичной камеры 5, а символ стрелки 11 изображен на дополнительно введенной тонкой прозрачной-пленке 12, неподвижно соединенной с магнитом 10, на боковых кромках которой дополнительно нанесены две установочные линии 13, плиту 14, изготовленную из прозрачного материала с нанесенными на ней масштабной шкалой 15, миллиметровой шкалой 16, семейством указательных линий 18, лупу 19, выполненную за одно с плитой 14, пружину 20, поворотно соединяющую плиту 14с герметичной камерой 5. 2 ил.

Фиг. г