Магнитный компас Советский патент 1993 года по МПК G01C17/08 

Изобретение относится к области навигационного приборостроения, в частности - к магнитным компасам.

Известен магнитный компас, содержащий корпус с жидкостью и магнитный чувствительный элемент (МЧЭ), установленный на стержневую опору. В известном компасе для исключения спадания МЧЭ с опоры при механических воздействиях (вибрации, ударах, качке) МЧЭ выполнен с конусной ловушкой, глубина которой больше вертикального зазора между верхней частью МЧЭ и верхней крышкой котелка (часто это стекло). Недостатком этого компаса является необходимость приближения верхней части МЧЭ к верхней крышке, что приводит к значительным увеличениям вертикальных размеров МЧЭ, особенно у сферических компасов, что часто недопустимо из-за перекрытия зоны считывания показаний. Недостатком такого компаса является также громоздкость конструкции, а также то, что при механических воздействиях МЧЭ

ударяется о смотровое стекло. В результате на стекле образуются механические дефекты в виде царапин, выбоин, трещин, а также одновременно деформируется МЧЭ.

Известен также компас, содержащий корпус и МЧЭ, установленный на стержневую опору.

Недостатками указанного компаса является то, что над МЧЭ установлена с необходимым зазором дополнительная крышка для исключения спадания его с опоры при механических воздействиях. В этом компасе снят только первый недостаток, однако, вместо него появились другие - усложнение конструкции и снижение прозрачности промежутка от верхнего стекла компаса до шкалы.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является компас содержащий корпус с жидкостью и МЧЭ установленный на стержневую опору с круговым заплечиком. В этом компасе для искvj

00

ю

00

ел VI

лючения спадания МЧЭ с опоры при механических воздействиях (вибрации, ударах, качке) на нем ниже кругового заплечика стержневой опоры установлена пластина с отверстием, выполняющая роль ограничительного буртика. Диаметр отверстия пластины меньше диаметра заплечика. Недостатком та кого компаса является повышенная погрешность от трения и пониженная ремонтопригодность.

Эт;ИL недостатки объясняются тем, что для установки. МЧКЭ на опору с круговым заплечикрм необходимо отдельно произвести сборку узла МЧЭ - опора. Для этого необходимо надеть на стержневую опору ниже заплечика ограничительный круговой буртик, затем зафиксировать его, например винтами, на МЧЭ, Полученную сборку (МЧЭ - опора) закрепить в корпусе компаса и только после этого можно залить компасную жидкость, разгружающую опорные элементы МЧЭ и опоры.

Поскольку в процессе производства опорные элементы контактируют между собой в неразгруженном состоянии (т.е. без жидкости), то происходит остаточная деформация острия опоры, что приводит к дополнительной погрешности компаса от трения,

Так, например, для МЧЭ и опоры с параметрами:

масса МЧЭ в воздухе 150 г

масса МЧЭ в жидкости 8 г

радиус подпятника 0,4 мм

радиус керна 0,07 мм

модули упругости:

подпятника 106 кг/см2 (агат),

керна 2,08 Ю6 кг/см2 (сталь У10А) имеем статическое контактное напряжение на площадке соприкосновения керна и подпятника в неразгруженном состоянии (т.е. без жидкости) 610 кг/мм2 (допустимое значение для керна только 590 кг/мм2). В разгруженном состоянии (в жидкости) контактное напряжение значительно меньше допустимого.

Таким образом, из-за несовершенства конструкции, т.е. необеспечения нормального контактного давления при сборке, деформируется керн, что приводит к повышению погрешности от трения. Для исключения деформации керна путем снижения контактного давления в данной конструкции необходимо загрубление параметров опорного устройства, т.е. увеличение радиуса керна, что также приводит к повышению погрешности от трения, Необходимость в производстве осторожного обращения с собранным узлом МЧЭ - опора является также недостатками прототипа.

Перечисленные недостатки проявляются и в замене опоры или МЧЭ при ремонте, так как при этом необходимо сначала разобрать а затем вновь собрать компас. Ремонтопригодность компасов является достаточно весовым показателем, так как замена керна в эксплуатации на ряде компасов происходит в среднем через полгода, а сроки службы компасов составляют 15-30 лет.

Цель изобретения -улучшение эксплуатационных характеристик за счет снижения времени сборочно-разборочных операций. Для достижения указанной цели в магнитном компасе, содержащем корпус с жидкостью, МЧЭ на стержневой опоре с круговым заплечиком, охваченным с зазором буртиком, установленным на МЧЭ ниже заплечика, буртик выполнен в виде плоских пружин из немагнитного материала, например пластмассы, оси пружин расположены радиально и симметрично, а плоскости пружин - перпендикулярно к вертикальной оси МЧЭ. Выполнение буртика в виде пружин позволяет производить монтаж и демонтаж

МЧЭ на опоре с круговым заплечиком за счет упругой деформации этих пружин. При этом осуществляется только одна операция установка МЧЭ или его снятие с опоры, которая закреплена на компасе. Плоская форма пружин и установка пружин на МЧЭ таким образом, чтобы их плоскости были перпендикулярны вертикальной оси МЧЭ, обеспечивают малую жесткость пружин в направлении вертикали МЧЭ, т.е. в направлении сборки и разборки, и большую жесткость в радиальных направлениях. Применение пружин из пластмассы позволяет изготавливать их методом прессования, при этом экономится время на

изготовление и упрощается конструкция. Кроме того, при эксплуатационных соударениях пружин с заплечиком, пластмассовые пружины лучше смягчают удары, чем металлические, Использование немагнитных пружин позволяет не исказить топологию магнитного поля МЧЭ, что важно для исключения девиации высших порядков. Установка пружин радиально и симметрично относительно вертикальной оси МЧЭ обеспечивает равенство моментов инерции относительно всех горизонтальных осей, проходящих через точку опоры МЧЭ, что необходимо для снижения погрешности при вибрации и качке, а также обеспечивает равенство углов прокачки МЧЭ во все стороны.

На фиг. 1 изображен общий вид магнитного компаса в разрезе; на фиг. 2 - разрез по А-А.

Предлагаемый магнитный компас содержит корпус 1 с жидкостью 2, прозрачную полусферическую крышку 3 и МЧЭ 4, установленный на стержневую опору 5 с круговым заплечиком 6. Ниже заплечика 6 на МЧЭ 4 установлены плоские пружины 7 в количестве, например трех-четырех, с возможностью охвата с зазором кругового за- плечика 6. Плоские пружины 7 расположены перпендикулярно вертикальной оси МЧЭ 4. Пружины могут быть изготовлены из легкого немагнитного материала, например, пластмассы, позволяющего объединить их в одну деталь, что упрощает конструкцию. Расстояния от оси чувствительного элемента 4 до свободных концов 8 пружин 7 меньше радиуса заплечика б и больше радиуса стержня опоры 5.

Компас работает следующим образом, МЧЭ 4, включающий в себя плоские пружины 7, устанавливается в корпус 1 с жидкостью 2 на опору 5, при этом пружины 7 при надавливании на круговой заплечик б изгибаются и проскальзывают за заплечик 6. В этом положении они выпрямляются. В случае механических воздействий (вибрации, удары, качка) обеспечивается возможность наклона МЧЭ 4 относительно стержневой опоры 5 на необходимый угол от его вертикальной оси, при этом пружины

7 не контактируют с опорой 5 и его заплечиком, 6 а также не происходит спадание его с опоры 5. Спадание МЧЭ 4 с опоры 5 не произойдет даже если опору 5 развернуть на 180°. Вращение, наклон и удержание МЧЭ на опоре 5 происходит за счет того, что расстояние от оси его до свободных концов

8 пружин 7 меньше радиуса заплечика 6 и больше радиуса стержня опоры 5. Технико- экономическое преимущество магнитного компаса с МЧЭ на стержневой опоре с круговым заплечиком и установленных на МЧЭ плоских пружин, охватывающих заплечик с зазором, состоит в снижении погрешности от трения за счет того, что отпадает необходимость производить сборку узла МЧЭ - опора до установки ее в компас. Это приводит к возможности уменьшить радиус керна при сохранении его работоспособности в пределах упругих деформаций и тем самым снизить погрешность от трения компаса. Другое преимущество состоит в упрощении сборки и разборки компаса, повышении его надежности за счет снижения вероятности притупления острия керна. Упрощение сборки приводит к улучшению ремонтопригодности компаса, так как снятие и установка чувствительного элемента с плоскими пружинами на опору производится без предварительной сборки его с опорой.

Область использования: навигационное приборостроение. Сущность изобретения: магнитный компас содержит корпус 1 с жидкостью 2, чувствительный элемент 3 на стержневой опоре 4 с круговым заплечиков 5. Ниже заплечика 5 на чувствительном элементе 3 установлены плоские пружины 6 с возможностью обхвата с зазором кругового заплечика 5, причем оси пружин 6 расположены радиально и симметрично, а плоскости пружин - перпендикулярно к вертикальной оси чувствительного элемента. Уменьшается радиус керна, следовательно, снижается погрешность компаса от трения. Уменьшается монтаж и демонтаж чувствительного элемента на опоре. 2 ил. СО С

Формула изобретения

Магнитный компас, содержащий корпус с жидкостью и чувствительный элемент с вертикальной осью, установленный на стержневой опоре с круговым заплечиком, выполненным с выпуклой нижней частью, причем чувствительный элемент выполнен с буртиком, расположенным ниже кругового заплечика с зазором относительно него, о тличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик за счет снижения времени сборочно-разбороч- ных операций, заплечик выполнен с выпуклой верхней частью, а буртик выполнен в виде плоских пружин из пластмассы, оси которых расположены радиально и симметрично, а их плоскости - перпендикулярно к вертикальной оси чувствительного элемента.

Фиг,4