Устройство для определения угловой ориентации объекта И.Н.Кочергина Советский патент 1993 года по МПК G01C17/00 G01C9/14 

сл С

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения углов отклонения относительно трех взаимно перпендикулярных осей. Прибор имеет преимущественное применение в авиационной технике в качестве аварийного или основного авиагоризонта. Сущность изобретения: устройство для определения угловой ориентации объекта содержит жестко закрепленный на основании первый герметичный шаровой сосуд, заполненный рабочей средой, второй герметичный шаровой сосуд, размещенный с зазором внутри первого сосуда, нитевидные отрезки постоянных магнитов, закрепленные на дискообразной перегородке, жестко связанной с внутренними стенками сосуда. Перегородка выполнена с отверстиями, кромки которых выполнены с разбортовкой. Шкала магнитного курса расположена на внешней поверхности сосуда, а отсчетный индекс этой шкалы выполнен в виде вертикального штриха, расположенного на сосуде. 7 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения углов пространственного положения летательного аппарата относительно продольной, поперечной и вертикальной осей.

Технический результат - повышение удобства пользования и снижение массы - достигается тем, что устройство выполнено с перегородкой в виде диска, жестко связанного с внутренними стенками второго сосуда и расположенного в плоскости не совпадающей с диаметральной плоскостью второго сосуда, магниточувствительный элемент выполнен в виде нитевидных отрезков, закрепленных на перегородке параллельно и симметрично ее диаметральной оси, причем перегородка выполнена с отверстиями, кромки которых выполнены с разбортовкой, при этом отверстия расположены симметрично относительно центра перегородки, шкала величин углов магнитных курсов выполнена на внутреннем сосуде по горизонтальной линии, а отсчетный индекс нанесен на внешнем сосуде по вертикальной продольной диаметральной плоскости в виде визирной линии.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид спереди; на фиг. 2 показан вид сбоку устройства с продольным вертикальным разрезом; на фиг. 3 показан вид сверху с разрезом по горизонтали во внутреннем сосуде; на фиг. 4 показано размещение горизонтальной перегородки во внутреннем сосуде; на фиг. 5 показана горизонтальная перегородка с нитевидными от00

со

СП GO

l СО

резками магнитов; на фиг. 6 - горизонтальная перегородка с магниточувствительным элементом вид сверху; на фиг. 7 показана работа устройства в сложном криволинейном полете.

Устройство состоит из внешнего шарового герметичного прозрачного сосуда 1, заполненного тяжелым газом 2, в котором помещен второй внутренний шаровой герметичный сосуд 3, заполненный легким газом 4. В приборе в качестве магниточув- ствительного элемента применены нитевидные отрезки постоянных магнитов 5 выполненных из магнитожесткого сплава Nb--Fe-B (ниобий-железо-бор), которые при аналогичной заданной длине, но малых диаметрах 0,1-0,01 мм будут иметь значительно меньшую массу, а коэрцитивную силу и магнитную индукцию намного выше, чем в ранее примененных магнитах игольчатой формы на основе сплава Fe-Al (железо-алюминий). По экваториальной окружности внутреннего сосуда нанесена толстая визирная линия 6, через каждые 10 угловых градусов на внутреннем сосуде нанесены широтные тонкие визирные линии 7, е разрывах которых проставлены числовые значения величин углов тангажа 8, во внешнем сосуде в вертикальной плоскости установлена шкала величин углов крена 9, силуэт - самолетик 10 связан с кремальерой 11, по визирной линии 6 на внутреннем сосуде нанесена шкала велмчин углов магнитных курсо в 12, а на внешнем сосуде по вертикальной продольной диаметральной плоскости нанесена визирная линия 13, которая является отсчетным индексом. Нитевидные отрезки постоянных магнитов 5 магниточувствительного элемента укреплены на перегородке 14, которая установлена во внутреннем сосуде ниже его геометрического центра, параллельно горизонтальной плоскости и в ней для облегчения выполнены симметрично расположенные отверстия 15, кромки которых имеют разбортовку, придающую перегородке дополнительную жесткость. Перегородка 14 снабжена по окружности лепестками 16 для ее креплений к оболочке внутреннего сосуда. Перегородка установл.ена в средней части внутреннего сосуда, стягивает его по окружности и, таким образом, придает всей пустотелой оболочке значительную прочность и жесткость при ее малой толщине стенки. Это имеет также технологические достоинства при изготовлении деталей и сборке прибора.

Устройство работает следующим образом.

Находящийся во взвешенном состоянии в среде тяжелого газа 2 первого внешнего герметичного шарового сосуда 1 второй внутренний герметичный сосуд 3, заполненный легким газом 4, стабилизируется и ориентируется магниточувствительным

элементом выполненным из нитевидных отрезков постоянных магнитов 5 по магнитной силовой линии магнитного поля Земли, т.е. по направлению вектора результирующей напряженности магнитного поля Земли

0 в данной точке. Т.к. внутренний сосуд взвешен и совершенно свободен, а магнитные силы взаимодействия магниточувствительного элемента прибора с магнитным полем :. Земли достаточно велики и превышают по

5 величине другие противодействующие силы, действующие на внутренний сосуд, то внутренний сосуд не только ориентирован по магнитной силовой линии, но и стабилизирован в пространстве. Магнитное поле

0 Земли над обширными поверхностями планеты однородно, т.е. имеет постоянное направление и напряженность и изменяется плавно. В данной точке местности магнитные силовые линии проходят горизонтально

5 поверхности Земли. Плоскость нитевидных отрезков постоянных магнитов 5 магниточувствительного элемента, т.е. перегородка 14 также будет горизонтальна относительно поверхности Земли, т.е. внутренний сосуд

0 будет магнитным горизонтом, совпадающим с естественным.

При полетах в меридиональном направлении наклон результирующего вектора магнитной напряженности магнитного поля

5 Земли к естественному горизонту в низких Широтах практически равен нулю или незначителен, в средних широтах становится заметным, но прибор может быть легко скорректирован передвижением силуэт са0 молетика 10 (вверх-вниз) кремальерой 11, и только в высоких широтах, близких к геомагнитным полюсам, наклон становится ощутимым, но через эти зоны выполняются единичные полеты,

5При полетах в широтном направлении

результирующий вектор магнитной напряженности магнитного поля Земли практически не меняется и поэтому коррекцию на долготу вводить не требуется.

0При длительных полетах, при изменении центровочных характеристик самолета может возникнуть потребность устранить возможную ошибку по углу тангажа, для этого в горизонтальном прямолинейном уста5 новившемся полете силуэт-самолетик 10 совмещают с визирной линией 6. Величина угла тангажа самолета на пикирование и кабрирование определяется углом отклонения визирной линии 6 от силуэт-самолетика 10, величина угла крена левого и правого

определяется по шкале 9, а курс самолета считывается в пересечении шкалы величины углов магнитных курсов 12 с визирной линией 13.

Однозначность отсчета показаний по величинам углов тангажа достигается тем, что внутренний шаровой сосуд сохраняет неизменную остойчивость, т.к. его центр тяжести расположен ниже геометрического центра шарового сосуда.

Применение перегородки 14 создает дополнительную жесткость и увеличивает прочность внутреннего сосуда, это позволяет уменьшить толщину стенки оболочки и уменьшить массу внутреннего сосуда.

Эффект изобретения от применения магниточувствительного элемента, выполненного в виде нитевидных отрезков магнитов, перегородки внутреннего сосуда и шкалы величин углов магнитных курсов с отсчетным индексом на внешнем сосуде заключается в улучшении качественных и технологических характеристик устройства, достигается уменьшение общей массы внутреннего сосуда, что положительно скажется на уменьшении влияния перегрузок на внутренний сосуд. Меньшая масса внутреннего сосуда позволит либо создать большую величину аэростатической (выталкивающей) силы, либо применить тяжелый газ мень- шей плотности, что удешевит конструкцию, снимаются также жесткие технологические ограничения на производственный процесс при изготовлении устройства.

12

Формула изобретения Устройство для определения угловой ориентации объекта, содержащее жестко закрепленный на основании первый герметичный шаровой сосуд, заполненный рабочей средой, второй герметичный шаровой сосуд, расположенный с зазором внутри первого сосуда, магниточувствительный элемент, жестко соединенный с внутренними стенками второго сосуда, и шкалы крена, тангажа и магнитного курса с соответствующими отсчетными индексами, отличающееся тем, что второй сосуд выполнен с перегородкой в виде диска, жестко связанного с его внутренними стенками и расположенного в горизонтальной плоскости, не совпадающей с горизонтальной диаметральной плоскостью второго сосуда, магниточувствительный элемент выполнен в виде нитевидных отрезков постоянных магнитов, закрепленных на перегородке параллельно и симметрично ее диаметральной оси, причем перегородка выполнена с отверстиями, кромки которых выполнены с разбортовкой, отверстия расположены симметрично относительно центра перегородки, шкала магнитного курса расположена на внешней поверхности второго сосуда в плоскости, совпадающей с его горизонтальной диаметральной плоскостью, а отсчетный индекс этой шкалы выполнен в виде вертикальной линии, расположенной на первом сосуде в плоскости, совпадающей с его продольной диаметральной плоскостью.

ГО

(pa&i

tpЈ/&.3

.5

О

о

fS

фиг. 6

о