Магнитный компас Советский патент 1981 года по МПК G01C17/04 

(54) МАГНИТНЫЙ КОМПАС

Л

Изобретение относится к области навнга1шояного приборостроения и может быть использовано в магнитных компасах.

Известен магнитный компас с устройствами защиты от ударных перегрузок опоры магнитного чувствительного элемента (МЧЭ), причем МЧЭ в корпусе с жидкост1:ю устаиавливается на ось, которая расположена между спаренными зластичными диафрагмами, ось и опоршш элемент МЧЭ подпружинены (11

Недостатком зтого компаса является низкая их надежшють при работе в условиях удЕфных перегрузок.

Кроме того, известен компас, содержаа91Й к(фпус (котелок), заполнеюшй жищсостью, в МЧЭ на (торе котелка. Ок выполнена в виде вод|фуж11неняой шпильки, CKOJ зящей в на1фавляющей (2.

Недостатком уют компаса якикася вязкая его {щдежяость, обусповлеиная fusaJjOfo защитой опоры МЧЭ от износа при ударах.

Увелшевве взноса опоры при yfyfpaaf. объясняется следукицей |фвчшюй. Прв удцшх опора и- МЧЭ находятся в постоянном. со1фикосновеют. Усилие удара воспринимается пружиной, которая сжимается перемещающимся при ударе МЧЭ. В результате контактная нагрузка на шпильку возрастает на величину, определяемую произведением перемещения МЧЭ на жесткость пружины. При многократных ударах, имеющих место в условш-х эксплуатации, щпилька в связи с повышенными напряжениями изнащивается интенсивнее, чем в статике. Целью изобретения является повышение на10дежности компаса путем увеличения его удароустойчивости.

Для достижения этой цели в компас, содержащий корпус, заполненный жидкостью, и МЧЭ иа опоре, введено пороговое устройство удцр15ных перегрузок, в{слючающее порщень с опорой и сквозными каналами, симметричными отностельно егЬ .вертикальной оси, направляющий цилиндр с жидкостью, ограничитель перемещения порщня, упорную пружину и круго30вой козырек, расположенный иг нижней поверхности МЧЭ симметрично оси его вращения, првчем siepxHBe срезы каналов порщня расположены под круговым козырьком. На чертеже изображен предлагаемый магнитный компас, разрез. Магнитный компас имеет котелок 1, МЧЭ 2 в жидкости 3 на опоре 4, закрепленной в подвижном поршне 5 с вертикальными симметричными относительно его оси сквозными каналами б, направшиощий цилиндр7, заполненный жидкостью 3, в котором установлен поршень 5, и упорную пружину 8, прижимающую в верх нем положенш поршень 5. Ограничитель перемещения поршня 5 выполйен в виде винта 9, закрепленного на направляющем ципинщ е 7, входящего со скольжением в вертикальную прорезь 10 на цштнщ)ической пов хнрсти поршня 5. Пружина 8 закрепляется и регулируется до необходимого усилия гайк(Я{ 11-, ввернутой снизу в ншравпяющий цилиндр 7. Стенками цилиндра 7, даом поршня 5 и даюм котелка 1 о азована полосль 12, заполненная жидкостью 3, сообщающаяся с внутренней полостью котелка 1 через каналы 6. В нижней часта МЧЭ HanpotHB выходных отверстий каналов 6 на расстоянии мм от них установлен круговой козырек 13, 1шпример конусный, который является одновременно ловушкой, предохраняющей МЧЭ 2 от соскока с опо ры 4 при переворачивании котелка 1. Магнитный компас работает следующшй образом. В статике МЧЭ 2 опирается на опору 4, которая находится в верхнем положении, так как поршень S нижним срезом прорези 10 прижат пружиной 8 к ограничительному винту Для достижения этого устойчивого в статике состояния порогового устройства необходиМО, чтобы усилие Рцр. пружины 8 было выбрано в соответствии с формулой Рпо п РмэЖ где поршня в жидкости; ®®° МЧЭ в жидкости; УУ, массы псфшня и МЧЭ соответственно; объемы поршня и МЧЭ со ответственно; р - плотносп. жшщости; Ор - ускорение свободвюго падения;К - коэффициент |февышеиия усилия поджа1ия 1фужины над сумма(|ым весом в жидасосга и МЧЭ. Например, при мН; F|,s 90 мН и Кч 1,25 имеем F пр 50 мН, При ударах псфшень S вод действием вызва ной ударным ускорением49силы Руд , равной PvA- n-pVn)(g4W), при PVA сжимает 1фужину 8. В МЧЭ 2 аналогично возникает силару. , равная F CHl4 -pV49)(). Но поскольку движение МЧЭ 2 тормозится силами сопротивления его большой поверхности о жидкость 3 и силами, затрачиваемыми на перемещения значительных присоединенных масс жидкости 3, то поршень 5 при ударе начинает отходить от МЧЭ 2, разрывая контактную связь меукпу МЧЭ 2 и опорой 4, Этот разрыв легче обеспечивается при условии рц Fp , которое, как показано ниже, обязательно выполняется, Итак, ускорение / , при котором контактная связь опора - МЧЭ разрывается (порог срабатывания), определяется нершенством из которого с учетом приведенных выше выражений cneaveT условие: Ц9 -р . п-рУ„„ У -о v Для выбранного примера Wqj 0,67g-, т.е. порог срабатывания порогового устройства равен 0,67-g- (перегрузка -не более любой силе ударов). При действии ускорений больших порога срабатывания движение поршня 5 вызывает выбрасывание жидкости из полости 12 через каналы 6 навстречу движущимся под действием силы f уд МЧЭ 2с круговым козьфьком 13. Скорость истекающей из каналов 6 жидкости на выходном срезе этих каналов может быть определена выражением V -V ж п Зк где и Vfl - скорости истекающей из каналов жидкости и перемещения поршня соответственно;SK, и S п сечения каналов и поршня соответственно. Истекающая с большой скоростью из каналов 6 жидкость имеет форму острых вытянутых факелов, упирающихся в круговой козырек 13 МЧЭ 2. Кинетическая энергия струй жидкости, которая больше кинетической энергии МЧЭ, в значительной своей части расходуется на погашение кинетической энергии МЧЭ (остановку движения МЧЭ). Соотношенне весов в жидкости 5 и МЧЭ 2, а также расстояние между 8ыходш 1ми срезами каналов 6 и круговым козырьком 13 выбраны такими, iio&ti полностью остановить движение МЧЭ 2 в направлении удара или даже изменить направ пеиж его движения (подбросить МЧЭ). Этот эффект проявляется, например, 1фи t iД чэ Ч

где vn - масса выбрасываемой из каналов

6 жидкости;

скорость перемещения МЧЭ, возникшего в результаге удара, что приводит к условию

Рп- 2ДРчэ

для случая, когда жесткость пружины ;С 10- 20 мН/мм, расстояние между выходао 1ми q eзами каналов б и круговымв козырьком 13 С - 2-4 мм. а Wcp 2,5-.

По окончании действия удара 1фужина 8 апериодически подает поршень 5 в исходное положение. При этом сравнительно медяеннс обратном данжении поршня всасывающие факелы жидкости на выходных срезах каналов 6 имеют сферическую форму и сравнительно малы по объему. Поэтому втекающая под поршень S жидкость практически не оказывает силового затягивающего воздействия на МЧЭ 2, который медленно опускается под действием силы К|э« В MOhieHT, когда поршень возвращается в исходиое положение на упор, МЧЭ еще не достигает статического положения и продолжает медленно опускаться. При его соприкосновении с опорой жестк №о удара не происходит, а контактные на1фяження соизмеримы с напряжением при опускании МЧЭ на опору при сборке компаса.

В случае, если повторный внешний удар возникает до окончания переходного процесса, то МЧЭ будет подброшен на меньшую высоту, т.е. осу;цествляется автоматическое регулирование работы порогового устройства.

Устройство может иметь вариаиты исполнения отдельных элементов.

Каналы в поршне могут быть выполнены в виде прорезей на цилишфической поверхности поршня или в виде равномернм-о зазора вокруг закрепленной в центре опоры.

Ограничитель перемещали может быть вы олнен в виде выстута или штифта на 1Шфавляющем цилишфе, либо гайки на хвостсюике поршня..

Установочная гайка может быть заменена регулировочгалю 1фокладками.

Круговой к(ырек на МЧЭ (ть плосКИМ или обратным конусным и скуйлйюахуп&л с одной из деталей МЧЭ.

Шпилька может &пгь зг ешгена на МЧЭ, а подпятник в поршне.

Технико-экоиомические преамущества компаса состоят в штыщении шшежноста путем уве личеиия удароустовчивости, т.е. ум опюом . износа ш(ИЬ1 МЧЭ компаса при тражякфпф ш-:

ке и эксплуатации по прямому назначению, что приводит к повышению срока службы компаса без замены опоры и повышает безопасность судовождения. Указанные преимущества достигаются введением в компас порогового устройства ударных перегрузок, которое позволяет на время действия даже сравнительно слабого удара не только разорвать контактную связь между опорой и МЧЭ, чем предохранить опору от ударных перегрузок, но и направлять часп кинети ской энергии, пр«обре тенной при ударе П(шнем, для остановки движения МЧЭ. Это осуществляется за счет фонтанирующей через каналы в поршне жидкости, высасываемой навстречу движущемуся в направлении удара круговому козырьку МЧЭ.

устройства проверена при действии ударов с ускорением ISO м/с - 3000 ударов. После испытаний погрешность от трения МЧЭ, зависящая от состояния опоры М (степени износа керна), находилась в пределах допуска.

Параметра устройства, с которым проводались испытания на опытных образцах компаса КМ 100:

РЧЗ 30 мНРП 75 мН

мм мм 6-3 мм,

Wj.,5с - is мН/мм..

Формула изобретения

Магнитный ксншшс, содержащий Kcqmyc, заполненный жидкости, и магнитный чувствительный элемент на опоре, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности компаса путем увеличения его удароУСТОЙЧИВОС1Я, в него введено пороговое устройство ударных перегрузок, включающее поршень с опорой и сквозными каналами, симметричными относителыю его вертикальной оси, направляющий -цилиндр с жидкостью, ограничитель перемещения поршня, упорную пружину-и круговой козырек, расположенный на нижней поверхности магнитното чувствительного элемента симметрично оси его ращения, причем верхние срезы каналов расположены под круговым козырьком.

Источники инф рма1ШИ, принятые во внимашю 1фй

7 / // У У У ,,t f77/j /f