Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_210
.pdf
полюсу будут лучше поняты из следующего обращения к хорошо известным законам гироскопического
действия.
Высокоскоростной ротор развивает механические реакции и специфические результирующие движения,
характерные для гироскопа, только когда он установлен таким образом, чтобы иметь возможность совершать
угловое прецессионное движение.
menIt и при воздействии силы или крутящего момента, которые фактически вызовут такое угловое движение.
Этот угловой момент обычно создается через ось вращения.
Согласно закону гироскопа, движение или «провал» в направлении движущей силы будет синусоидальным, но
такое движение или провал в сочетании с импульсом высокоскоростного ротора вызовет результирующее
движение оси вращения приблизительно под прямым углом к направлению основной движущей силы.
Результирующее движение называется «прецессией» и характерно именно для С-гироскопов.
Механика, геометрия и математические основы развития прецессии хорошо известны ученым, и подробное их
рассмотрение в данных целях не требуется. Следует, однако, отметить, что направление прецессии зависит
от направления «провала», а именно от его положения относительно направления вращения гироскопа.
Например, если смотреть с торца, то наклон оси вниз вызовет прецессию влево, если ротор вращается по
часовой стрелке, или вправо, если ротор вращается против часовой стрелки; или наклон вверх вызовет
прецессию вправо, если ротор вращается по часовой стрелке, или влево, если он вращается против часовой
стрелки.
Кроме того, если прецессии противодействует трение в оси вращения, вокруг которой должно развиваться
прецессионное движение, то направление прецессии будет соответственно меньше прямого угла по
отношению к основному моменту смещения.
Иными словами, произойдет пропорциональное смещение или потеря положения в направлении основного
перемещения I 0() 12.5 13( 170,864:
крутящий момент. В частном случае, когда трение или иное сопротивление прецессии является чрезмерным,
например, когда крутящий момент настолько мал, приложен настолько медленно или настолько жестко, что не
может преодолеть начальное сопротивление на оси прецессии, прецессии вообще не будет; гироскопическое
сопротивление угловому движению не возникнет; крутящий момент смещения не будет компенсироваться; и
движение будет полностью деформируемым в направлении крутящего момента.
Прецессионные движения и усилия являются чисто механическими результатами, зависящими от инерции и
вращательного момента. Это важно, поскольку ось вращения гирообъектива стремится сохранять
фиксированное направление в пространстве, и поэтому может казаться обладающей значительными
угловыми перемещениями при рассмотрении относительно поверхности вращающейся Земли, на которой он
расположен, и наоборот, ось гирообъектива, имеющая фиксированное направление на поверхности Земли,
может иметь и обычно будет иметь значительные угловые перемещения в пространстве.
В этом и некоторых других случаях ось Земли можно считать фиксированным направлением в пространстве,
практически не изменяющимся под воздействием орбитального движения Земли вокруг Солнца.
Незначительное смещение, вызванное прецессией равноденствий, происходит слишком медленно, чтобы
оказать существенное влияние, и поэтому им можно пренебречь.
Исходя из вышеизложенных принципов, наши гироскопические звездные часы и их возможное использование
в качестве часов, когда они находятся в фиксированном положении на Земле, или в качестве индикатора
долготы, когда они перемещаются по поверхности Земли, можно объяснить следующим образом: ось
вращения гироскопа установлена для свободного вращения вокруг своей оси в плоскости, перпендикулярной
оси Земли, d,5, то есть в широтной плоскости данного места.
На экваторе это экваториальная плоскость, представляющая собой восточную и западную вертикальные
плоскости местности. На других широтах плоскости будут параллельны экваториальной плоскости и
перпендикулярны оси Земли. Это предполагает разный наклон относительно вертикали для разных широт.
Например, на широте 30 градусов северной широты горизонтальная плоскость местности расположена под
углом 30 градусов к земной оси. Следовательно, плоскость, перпендикулярная земной оси, будет включать
горизонтальную линию, идущую с востока на запад, и линию, перпендикулярную ей, наклоненную вверх, но на
юг под углом 30 градусов к вертикали местности. На широте 30 градусов южной широты справедливо то же
самое, за исключением того, что наклон относительно вертикальной плоскости местности направлен на север,
а не на юг. Это простые геометрические соотношения, легко наблюдаемые при разрезании апельсина под
прямым углом к его сердцевине: кожура апельсина представляет собой горизонталь разреза, сердцевина —
ось вращения, а поверхность разреза — плоскость, перпендикулярную ей.
Для того чтобы обеспечить вращение оси вращения вокруг своей оси в плоскости, перпендикулярной оси
Земли, 75 необходимо наличие поворотного крепления, обеспечивающего ось вращения в северной и южной
или меридианной плоскости, параллельной оси Земли. Эти северная и южная точки опоры могут называться
«параллельными точками опоры», а их ось — параллельной осью.
Для того чтобы гирообъект мог развить свою особую тенденцию к поддержанию фиксированного направления
своей оси вращения, указанная ось вращения должна быть снабжена возможностью свободного
перемещения 85 для прецессии в меридианной плоскости. Таким образом, параллельные северу и югу оси
вращения несут кольцо, поддерживающее другие оси вращения, расположенные в плоскости,
перпендикулярной оси Земли. Таким образом, эти 90-секундные точки опоры вращаются вокруг своей оси
вместе с осью вращения гирообъектива, но при этом обеспечивают последнему необходимую свободу для
прецессии в северной и южной плоскостях. Эти шарнирные соединения с шагом 9,5 градусов должны быть
максимально безфрикционными, чтобы обеспечить наименьшее сопротивление прецессии в ответ на
крутящий момент Земли, приложенный в плоскости, перпендикулярной оси Земли, посредством трения в
параллельных шарнирах.
Гироскоп, корпус гироскопа, а также шарниры и поворотные кольца, составляющие его универсальное
крепление, тщательно сбалансированы относительно всех трех (105) осей возможных движений, так что
гироскоп находится в нейтральном равновесии относительно силы тяжести. «Параллельные» подшипники
шарниров имеют значительное трение, так что вращающаяся Земля создает значительный момент трения,
стремящийся повернуть ось гироскопа в направлении вращения Земли. Для того чтобы это проявилось как
прецессия и произошло с минимальным выходом в направлении крутящего момента, а также для
автоматического восстановления потери положения на север или юг из-за прецессии, мы используем
устройство для приложения непрерывной последовательности крутящих моментов к оси вращения в
плоскости, перпендикулярной оси Земли. Переменный упругий крутящий момент является относительно
большим по сравнению с крутящим моментом Земли, который создается за счет трения вокруг параллельных
шарниров, и по сравнению с сопротивлением трению прецессии вокруг шарниров типа «вращение вокруг
оси».
Этот постоянно работающий переменный крутящий момент обладает достаточной мощностью, чтобы
вызывать 1130 170 864 — относительно широкие прецессионные перемещения оси вращения вперед и назад,
приблизительно в меридианной плоскости и приблизительно на равных расстояниях поперек и по обе
стороны от плоскости, перпендикулярной оси Земли, то есть плоскости, параллельной экватору и проходящей
через карданный шарнир осей гиромотора.
В качестве простого способа обеспечения прецессионного движения желаемой амплитуды, а также равной
амплитуды по обе стороны от указанной плоскости под прямым углом к оси Земли, мы предлагаем
автоматическое устройство отключения и реверсирования крутящего момента, работающее только тогда,
когда прецессия переместила ось вращения на желаемое заданное расстояние в любом направлении. При
первоначальной конструкции прибора упругий механизм для приложения крутящего момента в одном
направлении изготавливается по конструкции максимально идентичным механизму, прикладывающему
крутящий момент в другом направлении, так что первоначально, за исключением последующих регулировок,
крутящие моменты в противоположных направлениях, хотя и полностью независимы, будут одинаковыми по
мощности и скорости приложения. Один из моментов будет действовать в том же направлении, что и момент
силы земли, а другой момент будет действовать в противоположном направлении по отношению к моменту
силы земли. Следовательно, изначально равные крутящие моменты будут постепенно возрастать в одном
направлении и уменьшаться в другом.
Согласно нашему изобретению, это можно исправить, регулируя натяжение пружин, создающих крутящий
момент, до тех пор, пока прецессии в противоположных направлениях не будут происходить за одинаковое
время. Теперь равные моменты сил приводят к абсолютно равновременной прецессии на равные промежутки
времени и расстояния, но момент силы в одном направлении представляет собой переменный момент силы
плюс момент силы, действующий в одном направлении относительно Земли, а момент силы в другом
направлении представляет собой переменный момент силы минус момент силы, действующий относительно
Земли. Важной особенностью нашего изобретения является то, что все переменные могут быть учтены путем
пробной регулировки регулировочных средств до тех пор, пока прибор не начнет показывать приблизительно
правильное звездное время в пределах, требуемых для других точных хронометров.
Принцип кажется достаточно ясным, но его можно объяснить арифметически следующим образом: пусть v
равно значению, до которого нарастает момент силы тяжести за время приложения переменного момента
силы в одном направлении. Предположим, что сила трения, стремящаяся противодействовать прецессии в
ответ на крутящий момент, также равна а. В этой ситуации предположим, что мы прикладываем переменный
момент, равный 150 В, относительно той же оси, что и момент силы, действующий на Землю. Крутящие
моменты на оси вращения гиромотора равны 150°, но крутящий момент, приложенный в направлении,
противоположном земному моменту, возрастает до 1,51°, в то время как крутящий момент в направлении,
противоположном земному моменту 70°, падает до 149°. Теперь упругие средства приложения крутящего
момента можно регулировать до тех пор, пока средство, работающее с крутящим моментом земли, не создаст
начальный крутящий момент 149°. Такой крутящий момент, начинающийся с 149°, будет постепенно
нарастать за счет возрастающего момента силы земли до конечного значения 1,5°, в то время как крутящий
момент в противоположном направлении, начинающийся с 1,5°, будет уменьшаться до конечного значения
149°. Важное значение имеет разница в начальных моментах крутящего момента, и в этом отношении
фактические значения могут составлять 129° против 130° или 164° против 1656°.
В любом случае фактически возникающие переменные моменты будут иметь одинаковое среднее значение и
одинаковое суммарное значение, а также будут изменяться в течение одинакового времени и с одинаковой
скоростью.
Более того, скорость изменения во времени будет одинаковой как для возрастающих значений r в одном
направлении, так и для убывающих значений r в другом направлении. Важно отметить, что однонаправленный
момент силы тяжести учтен, а также реципрокные прецессии Lv приблизительно на 95° в пределах
фиксированной меридианной плоскости, которые прибор призван сохранять и отображать.
Что касается этих аспектов вопроса, то значение переменного крутящего момента 100, приложенного
местным источником энергии, может быть не больше или меньше l()0.i:
до точки, где прецессия становится слишком быстрой, и до предела, в то время как другие факторы, такие как
сопротивление прецессии в 105 раз, не будут должным образом учтены.
В рассматриваемом выше случае, когда крутящий момент Земли и сопротивление прецессии равны a', предел
текучести в направлении крутящего момента будет равен прецессии, перпендикулярной этому моменту.
Именно для того, чтобы создать такую ситуацию, возвратно-поступательный момент становится очень
большим по сравнению с сопротивлением, противодействующим прецессии. Кроме того, мощный переменный
крутящий момент с заданной частотой и мощностью должен передаваться через правильно
спроектированный упругий элемент, который будет способствовать мгновенному резкому «провалу», за
которым последует восстановление провала, обеспечиваемое упругостью этого элемента, и результирующей
прецессии под углом почти точно 90 градусов к крутящему моменту. Затем, поскольку момент силы x 1295
Земли накладывается на равные (1,50u) переменные моменты силы и погружается в них, все трение и
инерция, влияющие на прецессию, учитываются, и момент силы Земли, вызывающий прецессию, 130
4_170,864, расходуется как часть существующей прецессии в фиксированной плоскости меридиана, которую и
призван поддерживать данный прибор.
Более того, любая возможная деформация в направлении крутящего момента исчезает, поскольку является
частью деформации, которая равна и противоположна для двух направлений чередующихся прецессионных
колебаний, а также любой возможной «завихренности» в конце прецессионных движений.
Переменные крутящие моменты на шарнирах, вызывающие прецессию в фиксированной плоскости
меридиана, и величина прецессии, допустимая в любом направлении до того, как вырезы начнут действовать,
изменяя направление крутящего момента и прецессии, могут значительно варьироваться, но прецессионное
движение на 30, 60 или более градусов поперек и по обе стороны от плоскости, перпендикулярной оси Земли,
не может причинить вреда, поскольку все такие движения происходят приблизительно в пределах
фиксированной плоскости и не могут показать LuD как существенное возмущение с точки зрения правильного
определения направления фиксированной плоскости меридиана. Длительность крутящего момента в любом
направлении также может изменяться в значительных пределах, но три-шесть полных колебаний в минуту
могут оказаться практически удобными.
Приложение крутящего момента через упругую среду имеет большое преимущество, поскольку позволяет
внезапно приложить максимальное усилие, одновременно уменьшая предел текучести при потере положения
оси вращения в направлении крутящего момента. То есть, за «провалом» в направлении крутящего момента
следует «взороскопическое восстановление» или обратное движение против сопротивления крутящего
момента, так что прецессионное движение происходит почти перпендикулярно крутящему моменту и,
следовательно, более точно в меридианной плоскости, которую и призван указывать данный прибор.
Тот же самый крутящий момент, приложенный жестко и неявно, абсолютно не позволит восстановить прогиб.
Более того, согласно нашим исследованиям, крутящий момент, приложенный медленно через жесткий
элемент, не может следовать за прогибом и не позволяет восстановить его.
Это приводит к относительно малому пределу текучести в направлении крутящего момента и относительно
небольшой прецессии в прямых направлениях относительно плоскости S6 крутящего момента.
Остается рассмотреть лишь моменты времени между изменением направления крутящего момента.
В представленном здесь устройстве гиромагнитный полюс в эти моменты времени находится в свободном
положении и непосредственно подвержен воздействию крутящего момента Земли, и в совокупности со
временем это может привести к накоплению крутящего момента в направлении вращения Земли. Для
компенсации этого движения относительно точки C5 момент силы тяжести следует немного увеличить по
времени, чтобы момент силы был соответственно меньше, чем момент силы, действующий на точку опоры
относительно земли.
Когда наш меридиан-гироскоп используется на корабле, подводной лодке или другом транспортном средстве
в качестве средства определения долготы, необходимо иметь обычные механические хронометры,
отсчитывающие звездное время любым обычным способом, например, с помощью тщательно
отрегулированного пружинного и спускового механизма. Предпочтительно, чтобы циферблат или индикатор
был размечен в виде круга в 360 градусов, но если разметка выполнена в часах, перевод в градусы — дело
простое. Разница между временем, показываемым механическими 80-градусными хронометрами, и видимым
временем, показываемым гирохронометром, будет равна количеству градусов долготы, на которое судно
сместилось на восток или запад. 85 Приблизительное представление об этом можно получить, рассмотрев
гирохронометр, который был полностью обнесен вокруг Земли по экватору. Если бы его двигали на восток в
том же направлении с вращением Земли на 90 градусов, то, по-видимому, он бы выиграл целые сутки в пути,
а если бы двигался на запад, то потерял бы целые сутки. Это происходит потому, что фиксирующий индекс,
удерживаемый «в правильном положении» во время путешествия, неизбежно поворачивается на один
полный оборот вокруг параллельной оси вращения неподвижного направляющего элемента, в то время как
механические часы, перевозимые таким образом по всему миру, не приобретут и не потеряют ничего в
результате транспортировки.
Таким образом, перемещение на один градус или долю градуса на восток или запад покажет увеличение или
уменьшение показаний на один градус или долю градуса по сравнению с механическим хронометром; и
наоборот, наблюдение за тем, что такое увеличение или уменьшение произошло, докажет, что такое
расстояние было пройдено.
Теоретически существует вероятность возможной ошибки 110° из-за движения прибора по земле в
направлениях, имеющих восточную или западную составляющую, что может потребовать корректировки
скорости, если ошибка будет заметна в течение нескольких дней, но такая ошибка 115° будет настолько
незначительной, что ею можно пренебречь по следующим причинам. При приложении механического
крутящего момента мы многократно увеличиваем крутящий момент Земли (как это происходит с гироскопом),
и движение на 120 градусов на несколько футов во время включения муфт каждый раз не приведет к
достаточному изменению траектории прецессии, чтобы вызвать ошибку в течение любого разумного периода
времени. 125 Однако для установки устройства на доску для гольфа требуются специальные средства, чтобы
оси вращения, идущие с севера на юг, оставались параллельными оси Земли, так что ось вращения
гиромотора могла поворачиваться на 130 градусов в плоскости, перпендикулярной оси Земли. Способ
осуществления этого на корабле или другой неустойчивой платформе уже известен.
Следует, однако, отметить, что такие средства включают в себя параллельный гироскоп на
стабилизированном основании, приспособленном для поддержания его оси параллельной оси Земли.
Крепление этого параллельного гирообъектива снабжено счетчиками, работающими соответственно
относительно его компаса и широты. Эти тесные последовательные контуры возникают всякий раз, когда
происходит относительное движение из-за вращения голени относительно параллельного гироскопа.
Эти контуры замыкаются, вызывая соответствующие вращательные движения меридианного гироплана,
чтобы его главная ось вращения всегда оставалась в северной и южной, или меридианной, плоскости и была
параллельна оси Земли. Опора меридианного гироскопа может включать в себя основание,
стабилизированное гироскопически или иным способом, и это может быть то же самое основание, которое
используется для стабилизации параллельного гироскопа.
— Повторители могут использоваться для воспроизведения движений GVR или их видимых движений
другими механизмами, такими как дифференциальный коммутатор или любое другое устройство или
механизм, включая астрономические инструменты.
В дополнение к описанным выше основным особенностям новизны и изобретения, наш меридиан-гироскоп
включает в себя ряд важных усовершенствований в деталях конструкции и работы, например, использование
электромагнитов в качестве средства для приложения переменного момента в направлении момента силы
Земли. Они обладают особым преимуществом, поскольку позволяют мгновенно прикладывать, поддерживать
и снимать крутящий момент желаемой заданной величины; а также прикладывать указанный крутящий
момент с упругим возвратом и возвратом, 4,5 таким образом, который необходим для создания
приблизительно идеального провала, полного восстановления провала и прецессии под прямым углом к
крутящему моменту; а также служат средством для мгновенного натяжения пружины крутящего момента до
желаемого заданного натяжения; а также позволяют легко регулировать указанное натяжение путем
изменения хода магнитного якоря. Благодаря использованию правильно подобранных пружин крутящего
момента, прибор можно регулировать для описанных выше целей с той же точностью, что и любой хронометр.
При условии надлежащей регулировки хода магнитных якорей, мощность батареи или другого источника
энергии для электромагнитов может изменяться в значительном диапазоне, при условии, что она остается
достаточной для обеспечения полного и быстрого хода якоря.
Следует отметить, что функционирование переменных моментов, приложенных, как описано выше, усиливает
воздействие момента силы тяжести и вызывает эффективно выполняемую прецессию в ответ на момент силы
тяжести, в результате чего такая прецессия происходит почти под прямым углом к моменту силы тяжести и с
минимальным отклонением на 70 градусов от положения в направлении момента силы тяжести. Здесь на
крутящий момент земли в направлении, перпендикулярном оси вращения, накладываются неравные
чередующиеся крутящие моменты таких значений, что эффективные суммарные чередующиеся крутящие
моменты равны, подобны и противоположны с целью и в результате полного взаимного подавления эффекта
крутящего момента земли. Ранее было разработано специальное качающееся устройство, способное
создавать изначально равные крутящие моменты, чтобы наложенный на него крутящий момент Земли сделал
их неравными, что позволило бы сделать крутящий момент Земли максимально эффективным и вызвать
быстрое прецессионное движение от плоскости под прямым углом к оси Земли и к параллельности оси Земли.
Кроме того, качающееся устройство многократно срабатывает в течение одного периода непрерывного
приложения возрастающего крутящего момента заземления. В этом последнем аспекте следует отметить, что
к нашему существующему устройству можно было бы фактически добавить качающееся устройство, которое
работало бы несколько раз во время каждого прецессионного движения, даже если на практике такое
качающееся устройство может быть не необходимым или желательным. Также электромагнит в качестве
средства для наматывания пружины для приложения заданного крутящего момента в 100 градусов вполне
может быть использован вместо кривошипно-рычажного качающегося устройства упомянутого выше
параллельного гироскопа, или магниты могут быть использованы непосредственно в качестве упругого
элемента для приложения крутящего момента (10.
Это означает, что зазор между обмотками якоря, втягивающая пружина и сила намагничивающего тока
регулируются для изменения силы упругого магнитного притяжения.
Вышеизложенные и другие особенности нашего изобретения могут быть лучше поняты из следующего
описания в связи с прилагаемыми чертежами: Рис. 1 представляет собой вид сверху прибора, причем части
на этом и других рисунках показаны в тех положениях, которые они занимали бы в полдень на экваторе.
На рис. 2 представлен вид того же аппарата с северной стороны. 120 Рис. 3 представляет собой частичный
разрез и боковой вид по линии 3-3, рис. 1.
Рис. 4 — деталь, масляная краска, линия 4-4, рис. 2.
Рис. 5 представляет собой деталь линии плитки 5-5, 12, рис. 1.
Рис. 6 представляет собой детальный разрез линии 6-6, Физ. 7.
Рис. 7 представляет собой детальный разрез по линии 7-7, рис. 6. 430 110,864 Рис. 8 представляет собой
детальный разрез линии S-S. Подгонка. 7 На рис. 9 показан вид сверху электромагнитного выключателя для
отключения цепи одного моментного магнита и включения цепи другого.
На рис. 10 представлен боковой вид саимэ.
На рис. 11 представлена схема цепей с общепринятым обозначением компонентов.
Рис. 1'2 представляет собой диаграмму, указывающую на географические связи относительно Земли,
рассматриваемую в продольном направлении относительно оси.
— На рис. 13 представлена аналогичная диаграмма нижней Земли, рассматриваемой сбоку от
экваториальной плоскости.
На этих чертежах основной опорой функционально рассматриваемого аппарата является жесткая рама 1,
которая поддерживается в плоскости, где восточная и западная линии горизонтальны, а северная и южная
линии параллельны оси Земли. Если прибор используется в стационарном месте, например, в
астрономических целях, то рама 1 может быть закреплена на земном фундаменте. Однако это может быть
обосновано, как показано на рисунке, поскольку описанные ниже автономные средства, необходимые для
использования на судах, могут быть неисправны, что приведет к неправильной фиксации деталей в заданном
положении.
Однако, если устройство предназначено для использования на борту судна, то механизм 1 снабжен
шарнирами 2, ось которых горизонтальна и направлена на восток и запад. Эти шарниры представляют собой
3-5 опорных подшипников на вилке 4, имеющих вертикальный шарнир {9, опирающийся на основание 16a, в
той же плоскости, что и горизонтальные шарниры 2. Поскольку основная опора плитки неустойчива и
способна к горизонтальным вращательным движениям, рама 1 удерживается с помощью своих шарниров 2,
расположенных на восток и запад, за счет вращения вертикального шарнира 9, а также с помощью вращения
вокруг горизонтальных шарниров 2, при этом ее северная и южная линии параллельны оси Земли. Последнее
движение осуществляется с помощью сегментной рейки 5, приводимой в движение шестерней 6, вращаемой
двигателем 7, управляемым через цепи S, соединенные с элементами индикации широты параллельного
гироскопа. Положение на восток и запад поддерживается шестерней 12, приводимой в движение валом 13',
вращаемым двигателем 14, управляемым через цепи 11, коммутаторными цепями, соединенными с
северными индикаторными элементами параллельной оси.
В качестве ретрансляторов для этой цели могут использоваться хорошо известные схемы.
в данной статье.
Рама 1 поддерживает в северной и южной (меридианной) плоскости шарниры 17 карданного кольца. 16. Это
параллельные точки опоры типа С. Кольцо 16 поддерживает шарниры 20, оси которых перпендикулярны осям
указанных шарниров 17, и, следовательно, приспособлено для вращения вокруг шарниров 17 в обратном
направлении. Эти точки опоры обеспечивают возвратно-поступательные прецессионные движения в
неподвижной плоскости и могут называться «прецессионными точками опоры».
Указанные прецессионные оси 20 выполнены в виде шпилек на корпусе гиромотора 21, ось вращения x
которого вертикальна в показанном положении, соответствующем полудню на экваторе. Но он может
свободно вращаться вокруг осей 17. 75 Ротор внутри корпуса может иметь любую известную или желаемую
конструкцию, включающую обычное гироколесо и средства для его привода, причем последние
предпочтительно представляют собой трехфазный двигатель, обмотка возбуждения которого неподвижна, а
якорь расположен на роторе. Параллельные шарниры 17 — это те, вокруг которых должна вращаться рама 1,
в то время как ось вращения сохраняет свою фиксированную меридианную плоскость, и именно трение в этих
шарнирах стремится создать крутящий момент Земли, который вызвал бы деформацию в восточной и
западной плоскостях и прецессию в северной и южной плоскостях, причем первая 90 представляет собой
ошибочное показание, а вторая в конечном итоге приводит к тому, что гироколебо становится параллельным
оси Земли там, где оно не может функционировать как меридианное гироколебо.
Следовательно, именно вокруг точки опоры 17 мы прикладываем переменный крутящий момент 9,5. Способ
его применения (см. рис. 1, 6 и 5) включает в себя два аналогичных, но противоположно действующих узла на
противоположных концах параллельных или моментных шарниров 17. Каждая из них включает в себя элемент
сцепления 30, продольно закрепленный, но вращающийся на валу 17, и элемент сцепления 31, продольно
перемещающийся на штыревом валу 17a, который, в свою очередь, удерживается в кронштейне 18 на раме 1
винтом 17b.
Сцепление 30 передает крутящий момент на вал 17 через пружину 51, окружающую втулку ступицы 52,
закрепленную в точке 53 на указанном сцеплении 30 и в точке 54 на муфте 55, закрепленной в точке 110 на
валу 17 с помощью установочного винта 56. Подвижная муфта 31 приводится в действие магнитами 32,
притягивающими якорь 33, который скользит по ступице элемента 31, но воздействует на 31 через 11,5a
относительно сильную пружину 34, противодействующую другой, более слабой пружине 34a. Следовательно,
при сжатии сначала действует пружина 34а, а при расширении — пружина 34.
В элементе сцепления Movahile установлено 120 параллельных направляющих винтов 35, по которым
перемещается механизм 33. Конструкция такова, что при подаче энергии на магнит 32 пружина 34,
первоначально раскрывая якорь 33, приводит муфту 12.5, элемент 31, в прочное зацепление с элементом 30,
а затем пружина 34, обеспечивая дальнейшее движение, замыкает контакты 36-37 магнита, создающего
крутящий момент. Когда магнит 32 обесточивается, более сильная пружина 34 (130 81io,64) сначала
отталкивает якорь 33 назад, тем самым разъединяя контакты 86, 837, а затем дальнейшее расширение
пружины 8.4 предотвращается головками направляющих 83, после чего более слабая пружина 34a
расширяется, разъединяя муфту 81. Таким образом, момент, создающий крутящий момент, не может начать
создавать крутящий момент до тех пор, пока сцепление не будет заблокировано, и этот момент не будет снят
до того, как сцепление будет выключено.
Контакты 86-387 управляют цепью, которая подает питание на магнит крутящего момента 38, якорь 39
которого жестко закреплен на элементе сцепления 31. Начальное положение якоря 39 относительно упора 40
на полюсе магнита регулируется установочным винтом 41, закрепленным контргайкой 42 на опоре 48, которая
также является опорой для электромагнита и которая, в свою очередь, поддерживается кронштейном 18 на
раме 1. Длина хода якоря 39, определяемая винтом 41, будет фиксировать величину крутящего момента,
приложенного к пружине крутящего момента 51 при включении магнита крутящего момента 38.
Якорь 39 возвращается в втянутое положение при контакте с винтом 41 посредством пружины 44,
соединенной с якорем 39, свободно проходящей через проход в опоре 43 и предназначенной для
регулируемого натяжения с помощью установочного винта 46, закрепленного контргайкой 47.
Регулировочный винт 41, предназначенный для регулировки начального зазора между якорем крутящего
момента 39 и полюсом магнитов крутящего момента 38, регулирует соответствующие крутящие моменты,
которые будут приложены к валу 17 через пружину 51 в одном направлении, и соответствующую пружину,
действующую на указанный вал, в противоположном направлении. Магниты 881 и все остальные детали,
создающие крутящий момент в направлении, противоположном 38, расположены на другом шарнире 17,
причем соответствующие детали обозначены теми же цифрами с добавлением штриха. Чем больше зазор
между якорями (на 4,5), тем сильнее будут наматываться пружины крутящего момента, когда электромагнит
38 или 381 притягивает соответствующий якорь 39 или 39i. Предпочтительно, чтобы электромагниты были
достаточно сильными (5(0)), чтобы отбросить якорь на полное расстояние с мгновенным щелчком при
замыкании цепи через контакты 36, 37.
Кажущееся вращение оси вращения вокруг оси 17-17, которое на самом деле является вращением рамы 1
вокруг указанной оси 17, может быть точно определено и считано с помощью индекса 25, закрепленного на
раме 1 в рабочем положении относительно циферблата 22, закрепленного на кольце 16 выступами 23 и
винтами 24.
Средства для отключения одного момента и приложения другого в конце соответствующих прецессионных
перемещений включают в себя контактор на прецессионной оси 0 в сочетании с обычным реле на раме
машины. Устройство для создания контакта включает в себя рычаг 60, имеющий концевые вилки 61,
находящиеся в рабочем положении относительно неподвижных контактных винтов 62, 62, удерживаемых
контргайками 70 63, 68 на кронштейнах 64, 64 на обвязке 16.
Контактор 60 жестко закреплен на валу 20 с помощью установочного винта 20а. Его хвостовик
предпочтительно изготовлен из достаточно гибкой пружинной стали, чтобы обеспечить небольшое
сопротивление при контакте с любым из неподвижных винтов 62, 62 в конце прецессионного движения. Это
позволяет механизму g-ro естественным образом завершать свое прецессионное движение без
противодавления материала, которое возникло бы при жестком контакте. Винты 62 регулируются с целью
предварительного определения величины желаемого прецессионного движения, а винты 8.5 — для
обеспечения их точного и одинакового выдвижения на оба направления вокруг оси 20.
Схема цепей, предназначенных для достижения указанной цели, представлена на рис. 11. Схема управления
муфтой и приложения крутящего момента подключается от любого подходящего источника питания через
провод a, коллекторное кольцо a' на вертикальном шарнире 9, провода a2, a', a&, к одному из электромагнитов
95 tO реле; затем через провод a., кольцо a6 на параллельном или крутящем шарнире.
Провод a', неподвижный контакт 62 и контактный вывод 60 подключаются к заземлению через раму машины.
Эта деталь l0o удерживает реле 71 в контакте с 73, замыкая цепь через провода bl, A2 к магниту муфты 32, а
затем через провод h.
к земле. Магнит сцепления, приведший в действие цепь ответвления, замкнут от 105 1)1 до c, контактирует с
проводом 8.7, 36, проводом c1 к моментному магниту 38, а проводом c2 — к земле.
Эта ситуация сохраняется, пока прецессионное движение перемещает прецессионную контактную вилку 60,
61 из показанного положения 11 (в контакт с другим неподвижным контактом 62). Это замыкает цепь через
другую катушку 70 магнита реле, провод a.1, коллекторное кольцо a16, провод a1 через 62 и 60 к земле. Этот
элемент 1. приводит реле 71 в контакт с элементом 72, замыкая таким образом цепь через провод W', магнит
сцепления 321 и провод b3 на землю.
После срабатывания сцепления контакты 361, 371 замыкаются, тем самым замыкая цепь сцепления 120 через
провод c'0, контакты 361, 381, провод c1, моментный магнит 381 и провод cvU на землю.
Трехфазный ток для вращения гиромотора подается через провода p, q5, r, 125, коллекторные кольца p1, ql,
i1, провода p2, q-, r2, кольца p3, q3, 3, провода p4, q4, 2-t к клеммам p5, q", r', смазывающим гиромотор, а
затем к внутреннему двигателю обычным способом. Кольцевые соединения на оси прецессии 20,
существовавшей до 8 170 864, не являются необходимыми, поскольку прецессии представляют собой лишь
качательные движения в пределах, допустимых контактами 62, 62.
Когда устройство используется в качестве часов в стационарном месте, так что рама 1 может быть легко
установлена на прочном грунтовом фундаменте, вал 9 и кольцевые соединения на нем могут быть
исключены.
При использовании устройства с цепями ретранслятора для поддержания параллельности рамы 1
относительно оси Земли, с юга на север, цепи для вертикального двигателя ретранслятора 14 могут
осуществляться по проводам (110, ell, ll gl) без необходимости кольцевых соединений.
Однако для поддержания параллельности рамы 1 относительно оси Земли двигателю повторителя 7
потребуются кольцевые контакты на вертикальной оси 9. Как показано на рисунке, эти цепи включают
ответвление от a2 до d7 к двигателю повторителя 7, а затем через провода e, /, g к кольцам el, /1, g', затем
через e2, f!, a' к коммутаторным сегментам на элементах, указывающих широту параллельного gvro.
В процессе эксплуатации устройство может быть сконструировано и собрано в основном так, как показано на
чертежах, при этом рама 1 параллельна оси Земли, а гиромотор вращается, и его ось вращения может
свободно вращаться вокруг оси 17. Винты 62 на параллельной раме 1 будут отрегулированы таким образом,
чтобы обеспечить одинаковые прецессионные перемещения в обоих направлениях вокруг оси 20.
Предпочтительно, чтобы дуга прецессионных движений была значительной, чтобы уменьшить процент
ошибки, вносимой любой неточностью этой корректировки. Например, если прецессионное движение должно
происходить на угол 0,5 секунды в одном направлении и 10 секунд в другом, ошибка составит большой
процент, тогда как если прецессия составит 5,69,55" в одном направлении против 60,0,10" в другом
направлении, процентная ошибка будет очень мала. Ошибки, вносимые такой асимметрией прецессии, в
любом случае, вероятно, будут незначительными, поскольку крутящий момент Земли на оси гиромагнитного
поля в плоскости, перпендикулярной оси Земли, лишь незначительно изменяется при малых углах по обе
стороны от указанной плоскости.
Регулировка контактов 62 будет сочетаться с регулировкой хода моментных якорей 39, 391, которые
определяют величину напряжения, которое будет приложено к моментным пружинам 51, 511, как только
муфты будут надежно включены.
Эти две регулировки, в частности ход якоря крутящего момента, позволят устранить множество неточностей,
которые может быть нецелесообразно или невозможно обнаружить и измерить, причем все они будут
должным образом устранены и компенсированы пробными регулировками до тех пор, пока гироскоп не будет
поддерживать практически правильное звездное время в течение звездных суток. Геометрические
соотношения устройства относительно Земли под углом 70° указаны в пояснениях на схематических
изображениях (рис.).
12 На рис. 12, при взгляде на ось Земли с торца, показано, как ось вращения гиромотора сохраняет свое
фиксированное направление 75° в пространстве во время вращения Земли. Предположим, что в точке А на
экваторе полдень, ось вращения вертикальна, наклон в 45°, как в точке В, покажет, что прошло три часа;
горизонтальное положение в точке С покажет, что прошло шесть часов, а наклон вниз в точке D покажет, что
прошло девять часов. Диаграмма также показывает, как эти кажущиеся изменения наклона на самом деле
представляют собой движения крепления и наблюдателя относительно Земли, при этом ось вращения
гирообъектива сохраняет фиксированное направление в пространстве.
На рис. 13, представляющем Землю, рассматриваемую под углом 90° к экваториальной плоскости, показано,
как система координат 1, поддерживаемая параллельно оси Земли, имеет разный наклон для разных широт:
положение на экваторе горизонтальное, а видимый наклон для положений к северу и югу от экватора
противоположен. Этот ракурс также показывает, как система отсчета 1, оставаясь параллельной оси Земли и
имея горизонтальные восточную и западную линии, должна описывать цилиндр, последовательные
положения которого обозначены буквами E, F и G. Ось вращения v в фиксированном направлении, которая
остается в пределах 105 градусов по обе стороны от плоскости, перпендикулярной оси Земли, если
рассматривать ее с точки зрения Земли, кажется вращающейся вокруг своей оси в этой плоскости, тогда как
на самом деле это система отсчета 1 вращается вокруг оси вращения в фиксированном направлении.
гироскопа.
Описанный здесь меридиан-гироскоп, используемый на борту судна для расчета долготы, будет иметь очень
большую практическую ценность, даже несмотря на плохое регулирование. Например, если потеря или
отклонение положения из-за крутящего момента Земли компенсируется неэффективно или чрезмерно, так что
часы показывают увеличение или уменьшение времени на 120 единиц в течение дня или ряда дней, ошибку
можно легко отслеживать и учитывать, поскольку именно так штурманы привыкли поступать в случае судовых
хронометров при навигации с помощью астрономических наблюдений обычным способом. Более того, если
северная и южная оси не совсем параллельны оси Земли, так что видимое движение оси вращения гироплана
показывает видимое колебание в плоскости, перпендикулярной оси Земли, единственным эффектом будет то,
что гироплан будет показывать циклическое увеличение, за которым следует компенсирующее уменьшение в
течение каждых двадцатичетырех часов, при этом показания будут абсолютно точными дважды в течение
двадцати четырех часов. Кроме того, промежуточные колебания можно свести в таблицу и учесть путем
сравнения с обычными судовыми хронометрами, предпочтительно в то время, когда судно находится
стационарный.
Аналогичным образом, погрешность, возникающая из-за неравного расстояния колебательных прецессий по
обе стороны плоскости, перпендикулярной оси Земли, или даже полностью с одной стороны от этой
плоскости, может быть учтена и занесена в таблицу.
В правильно сконструированном и отрегулированном устройстве ни одна из этих ошибок не является
необходимой, и вышеизложенное лишь демонстрирует, насколько несколько неисправный меридиан гироскоп
может иметь неоценимое значение для мореплавателей без необходимости попыток его перенастройки или
регулировки во время плавания.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_170865.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=170865&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
Соседние файлы в папке патенты