Прибор для измерения вертикальных и горизонтальных углов направления течения реки с электрической передачей результатов измерения от прибора измерения к приборам управления Советский патент 1935 года по МПК G01C13/00 

Предлагаемый прибор имеет целью измерение горизонтальных и вертикальных углов направления течения реки, причем для передачи результатов измерения от приборов измерения к счетчику применены жестко связанные с поплавком прибора магниты, служащие для поворота на соответствующий угол контактного диска, и храповые колеса, электрически связанные с приборами управления.

На чертеже фиг. 1 и 2 изображают вид спереди и сбоку прибора с частичными разрезами; фиг. 3 -вид его сверху; фиг. 4 н 5 - продольный и поперечный разрезы измерительных коробок; фиг.6- вид спереди храпового колеса; фиг. 7- вид сбоку закрепления контактного колесика; фиг. 8 и 9 - вид спереди и сзади эбонитового диска; фиг. 10 - схему электрического соединения приборов.

Прибор состоит из руля-поплавка /, имеющего форму пирамиды и вес, равный весу вытесняемой воды, и составляющего одно целое с фигурной рамкой 2, которая вставлена на горизонтальных осях в подвеску 3. Эта последняя составляет одно целое с вертикальной осью, которую поддерживают шарикоподщипники 4, помещенные в стаП84)

каие 5, скрепленном помощью скоб со щтанговой муфтой 6, в которую ввинчена трубчатая штанга потребной длины.

В подвеске 3 поставлена круглая коробка 7 измерителя вертикальных углов, а между скобами под штанговой муфтой 6 - коробка 8 измерителя горизонтальных углов. Обе коробки герметически закрыты.

Механизм каждого измерителя (фиг. 4 и 5) состоит из храпового колеса 9 в 180 зубцов, несущего на себе, на изоляторе, контактный ролик W. На оси храпового колеса закреплена спиральная пружина /7, прикрепленная другим своим концом к храповому колесу и стремящаяся привести его в исходное, нулевое положение (к упору J2). Ось храпового колеса электрически изолирована от корпуса коробки.

В коробке помещены два электромагнита /3 и J4. На якоре электромагнита 73 щарнирно укреплен толкающий крючок J5, который при каждом импульсе тока поворачивает храповое колесо 9 на один зубец, а при отсутствии тока отводится от колеса особыми направ.чяющими штифтами. На якоре электромагнита J4 шарнирно укреплен крючок 16, который, под воздействием

спиральной пружины, постоянно сцеплен с зубцами храпового колеса и препятствует обратному его повороту. Импульс тока, посланный в электромагнит 14, отводит крючок 16 от храпового колеса, которое тогда под воздействием спиральной пружины 11 приходит в свое исходное положение.

Параллельно храповому колесу на одной с ним геометрической оси вращения поставлен легкий эбонитовый диск 77 иа отдельной оси, конический конец которой помещен в агатовом подщипнике 18 (изолятор), закрепленном в днище коробки, а цилиндрический конец-в гнезде, устроенном в оси храпового колеса. На ободе диска 17 врезаны одна (в измерителе горизонтальных углов) или две (в измерителе вертикальных углов) металлических пластинки 19, расположенные в последнем случае по концам диаметра диска и металлически соединенные пластинками 20 с осью диска.

Контактный ролик 10 храпового колеса катится по ободу диска 17 с легким нажимом и в момент встречи с пластинками 19 дает замыкание электрической цепи.

Эбонитовый диск несет на себе стальной магнит 27, продольная ось коего совпадает с диаметром, по которому врезаны контактирующие пластинки 19 диска.

На рамке 2 руля и на конце оси подвески 3 поставлены стальные подковные магниты 22 в цилидрических кольцевых коробках, оси которых совпадают с осями вращения эбонитовых дисков. Коробки входят с некоторым зазором в кольцевые выточки в стенке коробок измерителей.

Приборы управления состоят из двух батарей 23 и 52 по два сухих элемента (3 вольта) каждая, четырехполюсного реле 24 со щеколдой 25 и педалью, метронома 26 с контактами, переключателя 27 на измерители углов горизонтальных или вертикальных и счетчика 53 углов с азимутальной шкалой О-360, снабженного храповым колесом со 180 зубцами, электромагнитом с толкающим крючком, спиральной пружиной, стопором храпового колеса и педалью для перевода стрелки на нуль.

Приборы управления соединены с измерителями углов при помощи четырех изолированных проводов внутри трубчатой штанги. Три провода 28, 29, 30 от приборов управления подведены к клеммам 32, 33, 34 верхней коробки, четвертый 31 - к переходной клемме 35 на скобе. Два провода 36, 37 от клемм верхней коробки и третий 38 от переходной клеммы идут к клеммам 39, 40, 41 на стакане 5 щарикоподщипника; далее ток проходит через скользящие контакты 42, 43, 44, щины 45, 46, 47 и проводку 48 в канале вертикальной оси к клеммам 49, 50, 51 на нижней коробке. На схеме контактный диск условно показан в виде линии с двумя контактами; в натуре ток подводится к ролику храпового колеса проводником в канале оси храпового колеса и спиральной пружиной; далее ток идет через контакт эбонитового диска, его ось и проводку в батарею.

Штангу с навинченным на нее прибором закрепляют на понтоне, предпочтительно на его продольной оси, причем магнитный азимут оси понтона определяют по буссоли. При больших скоростях течения щтангу удерживают в вертикальном положении тросовыми оттяжками и контролируют вертикальность уровнем по штанге. При этом ось измерителя горизонтальных углов расположена вертикально и ось вращения измерителя вертикальных углов - горизонтально.

Давление текущей воды на руль ставит его продольную ось в положение, совпадающее с направлением течения реки; при этом продольная ось руля образует некоторые углы: в вертикальной плоскости - между направлениями оси руля и оси штанги и в горизонтальной плоскости - между вертикальными плоскостями, проходящими через ось руля и через продольную ось понтона.

Измерение вертикальных и горизонтальных углов производится с точностью до 2°.

В силу магнитных свойств внутренний магнит, свободно вращающийся вместе с диском, устанавливается против наружного магнита разноименными полюсами и сила их магнитного сцепления

постоянна и достаточна для того, чтобы всякое вращение (в любую сторону) наружного магнита приводило в такое же вращение внутренний магнит и скрепленный с ним эбонитовый диск.

Наружные магниты 19 поставлены так, чтобы при нулевом значении подлежащих измерению горизонтального и вертикального углов контактирующие пластинки диска и контактное колесико храпового колеса совмещались и таким образом давали контакт. Это положение фиксируется особыми индексами.

Упор 14, нулевой зубец (нулевой диаметр) храпового колеса и диаметр контактного колесика в обеих коробках лежат на горизонтальной оси, расположенной нормально к продольной оси щтанги и вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось понтона. Таким образом, азимут оси понтона совпадает с азимутом диаметра, проходящего через нулевое деление храпового колеса, упор и ось вращения контактного колесика.

Верщина измеряемого угла лежит в центре вращения храпового колеса, а сторонами угла служат неподвижный нулевой диаметр коробки, проходящий через упор и расположенный горизонтально, и подвижной радиус эбонитового диска, проходящий через контактную пластинку на ободе диска, поворачиваемого рулем через посредство наружного и внутреннего магнитов. Вращение храпового колеса возможно только по часовой стрелке; вращение диска возможно в обе стороны; отсюда горизонтальные углы определяются как азимуты от О до 360. Вертикальные углы могут быть положительными и отрицательными; прибор позволяет измерить эти углы от О до +70.

Если прибор расположен в течении с прямолинейными горизонтальными струями, то ось руля горизонтальна и лежит в вертикальной плоскости, проходящей через ось штанги. Переключатель 27 ставят на включение одного из измерителей (вертикальных или горизонтальных углов). В силу того, что цепь замкнута, а подлежащий измерению угол равен нулю, ток от батареи 23 пройдет в обмотку электромагнита реле 24, якорь которого притянется н будет удержан щеколдой 25; при таком положении якоря реле цепь батареи 52 окажется разомкнутой и потому метроном не будет посылать импульсов тока в электромагнит 13.

Если затем предположим, что переключатель поставлен на измерение горизонтальных углов и что подлежащий измерению угол не равен нулю, то контакт между диском и храповым колесом окажется нарушенным. Нажимом на педаль счетчика приводят стрелку на нуль. Нажим на педаль щеколды 25 освобождает якорь 24, который аамыкает цепь батареи 52 (реле при этом не работает, так как для работы ток от батареи 23 должен был бы преодолеть сопротивление трех обмоток, соединенных последовательно, что потребовало бы усиления этой батареи в три раза). При пуске метронома импульсы тока от батареи 52 заставят работать электромагнит 13, который крючком своего якоря будет поворачивать храповое колесо 9 на один зуб, причем такое же храповое колесо с электромагнитом в счетчике 28 будет переводить стрелку каждый раз на одно деление. При вращении храпового колеса 9 его контактное колесико 10 катится по ободу эбонитового диска, который удерживается в своем положении магнитной индукцией ведущего магнита. В момент встречи колесика 10 с контактной пластинкой 19 диска 9 замыкается цепь электромагнита 14 от батареи 52 и одновременно с этим цепь батареи 23 на электромагнит реле 24. При этом работой реле будет разорвана линия батареи 52 и якорь реле будет защелкнут щеколдой 25. Одновременно с этим электромагнит 14 оттянет стопорный крючок от храпового колеса, которое под действием спиральной пружины будет приведено в исходное нулевое положение. Если промежуток времени, в течение которого электромагнит 14 будет под током, слишком короток для того, чтобы спираль успела довести храповое колесо до нуля, то реле, разрывая цепь батареи 52, замыкает линию батареи 23, что открывает путь току из этой батареи в электромагнит 14 (причем в электромагнит 13 и электромагнит реле 24 ток не пойдет); это заставит

электромагнит 14 снова оттянуть стопорный крючок, что даст возможность спиральной пружине довести храповое колесо до исходного нулевого положения.

Таким порядком угол будет измерен и отсчитан на счетчике с точностью до 2. Переводя затем переключатель 27 на цепь измерителя вертикальных углов и повторяя все операции, измеряют и вертикальный угол.

Предмет изобр етения.

1. Прибор для из.мерения горизонтальных и вертикальных углов направления течения реки с электрической передачей результатов измерения от измерительного прибора к приборам

управления, отличающийся тем, что для передачи величины угла применены жестко связанные с поплавком прибора магниты 22, служащие для поворота на соответствующий угол контактного диска 77 с контактной пластинкой 19-20, посредством взаимодействия с магнитами 21, укрепленными на диске.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что для передачи угла поворота контактного диска 17 применено связанное с ним посредством контактного ролика 10 храповое колесо 9, находящееся под воздействием электромагнита 75, электрически связанного с приборами управления и служащего для поворота храпового колеса счетчика посредством замыкания соответствующих контактов на угол, соответствующий повороту контактного диска.

к авторскому свидетельству В, И. № 42698 Владычанского