Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2189
.pdf
он не будет легко реагировать на ускорение или замедление, в то время как третий элемент движется
дифференциально и служит для внесения или указания необходимых корректировок в элемент, приводимый
в действие силой тяжести. Механизм, приводимый в действие ведомым элементом либо через
дифференциальный механизм, либо иным способом, может служить для индикации скорости движения
корпуса, на котором установлен весь прибор.
Удобно предусмотреть корпус, в котором размещены градиентометр и механизмы для корректировки его
показаний, а также для приведения в действие спидометра, вместе с механизмом, представляющим собой
или без механизма, отображающего пробег или аналогичный показатель пройденного расстояния телом, на
котором установлен прибор. Единственный вращающийся вал проходит через стенку этого корпуса и служит
для передачи механизмам, находящимся внутри корпуса, вращательного движения, пропорционального
скорости движения тела. Изобретение может быть реализовано на практике различными способами, но в
качестве примера можно описать две альтернативные формы. В одном случае ведомый элемент служит для
вращения импеллера соответствующего типа, который создает поток жидкости, воздействующий на турбину
или подобный вращающийся элемент, вращение или стремление к вращению которого используется, с одной
стороны, для приведения в действие механизма спидометра, а с другой стороны, через дифференциальный
механизм для приведения в действие механизма, с помощью которого автоматически вносятся корректировки
в маятник или подобный гравитационный индикатор.
В другом случае ведомый элемент служит для постоянного вращения механизма, который, работая через
дифференциальную передачу, приводит в действие, с одной стороны, механизм спидометра, а с другой —
механизм, автоматически вносящий корректировки в уклономер. В каждом случае механизмы удобно
заключены в единый корпус, а необходимый привод передается через один вал известным способом. Что
касается первой из этих конструкций, то ее детальное изготовление может выглядеть следующим образом.
Предусмотрен корпус подходящей формы и размеров, внутри которого сформирована или закреплена
поперечная перегородка, расположенная на таком расстоянии от верхней части корпуса, чтобы разделить его
на верхний и нижний отсеки, причем последний больше верхнего отсека. Верхняя и нижняя части корпуса
являются съемными и, будучи установленными на место, плотно прилегают друг к другу, обеспечивая
герметичность нижней части корпуса и предотвращая утечку жидкости, содержащейся внутри.
В передней части корпуса расположены отверстия со стеклом или прозрачными панелями, через которые
можно снимать показания градиентов с учетом внесенных поправок, скорости движения тела и пройденного
расстояния. Индикатор расстояния предпочтительно располагается в верхнем отсеке корпуса, а камера под
перегородкой содержит уклономер, механизм для внесения в него поправок и механизм для приведения в
действие спидометра. Вал, постоянно приводимый в движение соответствующим механизмом со скоростью,
пропорциональной скорости тела, на котором установлен прибор, проходит через стенку корпуса и несет на
своем внутреннем конце коническое или другое зубчатое колесо, зацепляющееся с соответствующим
колесом, установленным на вращающемся валу, который проходит вертикально вниз через перегородку;
таким образом, привод передается снаружи корпуса сначала в верхний отсек, а затем через перегородку в
нижний отсек. На нижнем конце вертикального приводного вала установлены лопасти соответствующей
формы и размеров, которые вращаются в камере соответствующей формы, образуя таким образом
гидравлическое рабочее колесо, которое предпочтительно воздействует на жидкость.
Нижняя сторона камеры рабочего колеса закрыта перегородкой, в которой расположено наклонное подающее
отверстие, служащее для направления потока жидкости от рабочего колеса к турбине или подобному
устройству, установленному на вертикально расположенном валу. В отверстии в нижней части камеры
рабочего колеса, примыкающем к каналу подачи жидкости, находится плоская пружина, закрепленная с
одного конца, а ее свободный конец выступает в боковую стенку канала подачи жидкости. Поток жидкости,
подаваемый рабочим колесом, воздействует на конец этой пружины, и по мере увеличения силы, с которой
подается поток, то есть по мере увеличения скорости вращения рабочего колеса, пружина будет отклоняться
вниз и в большей или меньшей степени препятствовать потоку жидкости, тем самым автоматически и
пропорционально изменяя вращательную силу, действующую на турбину. Предпочтительно, чтобы прогиб
пружины был регулируемым, причем регулировка осуществлялась, например, путем размещения под
пружиной жесткого элемента подходящей формы, который может перемещаться вдоль пружины с помощью
внешнего винта или подобного устройства, изменяя тем самым эффективную длину и, следовательно,
гибкость пружины.
В качестве альтернативы могут быть использованы другие устройства, выполняющие ту же функцию.
Жидкость, подаваемая рабочим колесом, возвращается по соответствующим каналам в камеру рабочего
колеса, обеспечивая постоянную циркуляцию. На вертикальном валу, на котором установлена турбина,
находится зубчатая шестерня, которая посредством соответствующего механизма передачи вращательного
движения передает его на барабан, установленный на вертикальном шпинделе и содержащий спиральную
пружину, один конец которой соединен с барабаном, а другой конец прикреплен, например, к неподвижному
шпинделю, на котором вращается барабан. Этот барабан служит спидометром и имеет на своей поверхности
отметки, указывающие скорость. Поток жидкости из рабочего колеса вращает турбину, которая, в свою
очередь, вращает барабан спидометра против его пружины, и этот барабан принимает положения,
соответствующие скорости тела, на котором установлен прибор. Вторая горизонтальная перегородка
расположена ниже той части нижней камеры, в которой находятся турбина и механизм спидометра; эта
подкамера, которую можно назвать камерой спидометра, находится непосредственно под камерой рабочего
колеса.
Вал, на котором установлен турбинный элемент, проходит через вторую перегородку и имеет закрепленный
на нем диск с шестернями, предпочтительно в трех экземплярах, которые свободно вращаются на шпильках,
установленных на приводном диске турбины. Эти шестерни, составляющие планетарные шестерни
дифференциала эпициклического типа, равномерно расположены вокруг оси вала турбины, а на шпильке
каждой шестерни установлены два ролика, расположенные соответственно выше и ниже шестерни, причем
диаметр роликов больше диаметра шестерни. Шестерни располагаются вокруг и зацепляются с диском с
наружными зубьями, составляющим внутренний элемент планетарного дифференциала. Этот диск
установлен на трубе, окружающей вал, на котором вращается турбина, и свободно вращается на нем; диск
фиксируется и удерживается в нужном положении роликами, которые, как описано выше, расположены выше
и ниже планетарных шестерен, а противоположные поверхности этих роликов имеют соответствующую
конусную или иную форму для этой цели. На нижнем конце трубки, на которой установлен зубчатый диск,
закреплены две или более лопатки или лопасти соответствующей формы и размеров.
Этот лопастной элемент вращается в воздухе или в подходящей жидкости и действует как фактор инерции по
отношению к внутреннему элементу дифференциального механизма, так что при любом изменении скорости
вращения этого элемента механизма возникает задержка. Лопасти или их лопатки могут быть
сконструированы по-разному для достижения желаемого эффекта. Удобно, что лопасти обладают
достаточной гибкостью, особенно на концах, что позволяет уменьшить сопротивление постоянному вращению
на высоких скоростях, но при этом делает лопатки чувствительными к изменениям состояния вращения.
Другие устройства, действующие в отношении Например, трубка может иметь ряд лопаток, края которых
расположены близко к выступающим внутрь лопаткам или перегородкам, установленным на неподвижном
барабане, внутри которого вращается лопастной элемент. Барабан может содержать жидкость и выполняет
функцию, отчасти, демпфера. Наружный элемент дифференциального механизма представляет собой
плоское кольцо, имеющее зубья как с внутренней, так и с внешней стороны.
Внутренние зубья зацепляются с зубьями планетарных шестерен, а внешние зубья входят в зацепление с
зубчатым колесом, установленным на барабане, вращающимся на вертикальном валу. Этот барабан имеет
внешнюю градуировку с отметками, указывающими на градиенты; эти отметки, вместе с отметками на
барабане спидометра, считываются через окошко в боковой части корпуса, в котором находится прибор. В
нижней части шпинделя барабана градиентометра находится шестерня, которая вращается вместе с
зубчатым квадрантом, установленным на маятниковом элементе. Этот маятник имеет удобную U-образную
форму: центральная часть расположена поперек дна нижнего отсека корпуса, а боковые элементы выступают
вверх, прилегая к противоположным стенкам корпуса. Верхние концы маятниковых рычагов подвешены на
шарнирах или подобных элементах, расположенных предпочтительно в камере рабочего колеса
непосредственно под неподвижной перегородкой, которая разделяет корпус на два основных отсека.
Необходимые зазоры допускаются в местах, где плечи маятникового элемента проходят через различные
перегородки, чтобы маятник мог свободно качаться в разумных пределах.
Внутреннее и внешнее зубчатое кольцо, составляющее наружный элемент дифференциального механизма,
перемещается и удерживается на месте роликами, которые, как описано выше, расположены над и под
планетарными шестернями механизма. В некоторых случаях для получения компенсирующего эффекта в
механизме коррекции ошибок при изменении угла градиента может быть целесообразно сделать внешнюю
зубчатую часть кольца эксцентричной по отношению к зубчатому колесу, установленному на барабане
градиентометра, с которым это кольцо взаимодействует, и при этом обеспечить соответствующий
эксцентриситет. Это позволяет изменять рычаг между дифференциальным механизмом и механизмом,
воздействующим на маятник. Прибор работает следующим образом. Поток жидкости, подаваемый рабочим
колесом, воздействует на турбинный элемент и заставляет этот элемент принимать вращательное
положение, соответствующее силе действующей на него силы потока жидкости, то есть вращательное
положение турбинного элемента определяется скоростью тела, на котором установлен прибор.
Пружина внутри барабана спидометра оказывает практически постоянное сопротивление вращению
турбинного элемента, и поэтому барабан спидометра будет принимать положения вращения,
соответствующие скорости, и, таким образом, показывать показания скорости. Пока турбинный элемент
сохраняет вращательное положение, то есть, пока скорость постоянна, положение планетарных шестерен
относительно оси дифференциала также будет оставаться постоянным, и никаких движений в элементах
шестерни происходить не будет. Если тело движется: При сохранении постоянной скорости маятник будет
свободно и точно колебаться, вызывая вращение барабана измерителя градиента, что позволит получить
правильные показания градиента или наклона. Однако, если ускорение или замедление происходит в
сочетании с движением тела вверх или вниз по склону или изменением уклона, диск, несущий планетарные
шестерни редуктора, будет вращаться вместе с турбинным элементом в том или ином направлении, и
поскольку внутренний элемент редуктора может вращаться только против сопротивления, оказываемого
лопастным элементом, произойдет вращательное движение плавающего внешнего кольца с
соответствующим движением барабана и шпинделя измерителя уклона, при этом вращение барабана
измерителя уклона также будет осуществляться за счет наклона маятника.
Эти две силы будут действовать в таком соотношении, чтобы корректировать ошибки, обусловленные
инерцией маятника, и указывать истинный угол наклона по положению барабана. Когда скорость снова станет
постоянной, элементы дифференциального механизма займут свои нормальные относительные положения
вращения, поскольку внутренний элемент преодолеет сопротивление, против которого он может вращаться, и
маятник будет давать прямые показания, корректировка не потребуется. Ведомый вал, проходящий через
стенку корпуса прибора, имеет удобное продолжение, через которое регистрирующий механизм приводится в
действие каким-либо известным способом, чтобы получить показания пройденного расстояния телом, на
котором установлен прибор. Этот механизм регистрации расстояния удобно расположен в верхнем отсеке
корпуса, а показания снимаются через окошко в боковой стенке корпуса. Этот механизм, указывающий на
расстояние, может быть расположен и сконструирован на основе известных линий. В нижней части корпуса,
под механизмами дифференциального редуктора и градиентометра, удобно разместить третью съемную
перегородку, выполненную таким образом, чтобы она не мешала движению маятника.
Вся нижняя часть корпуса может быть заполнена жидкостью, на которую воздействует рабочее колесо и
посредством которой вращается турбинный элемент. Как уже упоминалось, эта жидкость циркулирует из
камеры рабочего колеса через нагнетательное отверстие в турбину, а затем возвращается обратно в камеру
рабочего колеса. Жидкость также взаимодействует с лопастями или другими устройствами сопротивления,
связанными с дифференциалом, для создания необходимого эффекта запаздывания относительно вращения
элемента этого механизма. Теперь перейдем ко второму из упомянутых выше альтернативных вариантов
конструкции, в котором ведомый элемент постоянно вращает механизмы, приводящие в действие спидометр
и осуществляющие корректировку в уклономере; это может быть реализовано следующим образом. Удобно
использовать корпус, в основном описанный выше, с неподвижной перегородкой, разделяющей корпус на
верхний и нижний отсеки. Привод осуществляется через вал, проходящий через стенку корпуса в верхний
отсек, где он может приводить в действие механизм индикации расстояния.
Таким образом, передача крутящего момента осуществляется тем же способом, что и прежде, посредством
короткого вала, проходящего вертикально через перегородку в корпусе. В нижней части этого вала находится
шестерня, которая зацепляется с шестерней на верхнем конце вертикального вала, нижний конец которого
несет диск. На одной из сторон этого диска выступают три выступа, на которых свободно вращаются
шестерни, образующие планетарные шестерни дифференциала эпициклического типа. Эти шестерни
расположены так же, как в описанном выше механизме, со свободно вращающимися роликами сверху и снизу.
Шестерни имеют зубчатый диск с наружными зубьями, установленный на трубке, свободно вращающейся на
ведомом валу, из которой выступают лопатки или лопасти, которых удобно два. Этот зубчатый диск является
внутренним элементом дифференциального механизма. Внешняя часть шестерни представляет собой
плавающее кольцо, имеющее внутренние зубья для зацепления с планетарными шестернями. Это кольцо, как
и внутренний диск, устанавливается и удерживается в осевом положении роликами с каждой стороны
планетарных шестерен.
Соосно с ведущим валом, на котором установлен диск, несущий планетарную шестерню, расположен вал, на
котором закреплен диск с выступающими в осевом направлении от его периферии рычагами или захватами,
которые входят в зацепление с периферией зубчатого кольца дифференциального механизма. По сути, это
представляет собой каркас, установленный на втором вертикальном валу, который служит соединением
между этим валом и зубчатым кольцом, так что кольцо и вал вращаются вместе, в то время как кольцо может
свободно перемещаться в разумных пределах. На втором валу расположена шестерня, посредством которой
вращение передается через соответствующую зубчатую передачу на барабан, на котором снаружи нанесена
маркировка спидометра. 'вертикальный шпиндель.' В барабане заключена пружина, один конец которой
прикреплен к неподвижному шпинделю, а другой конец соединен с барабаном, так что вращение барабана в
одном направлении происходит против действия пружины. Вал, несущий клетку, проходит через перегородку,
расположенную под дифференциальным редуктором и барабаном спидометра, и этот вал работает через
соответствующую зубчатую передачу на барабане измерителя уклона практически так же, как и в механизме,
описанном выше.
Принцип работы данного устройства следующий. Диск, несущий планетарные шестерни, постоянно
вращается, пока тело, на котором он установлен, движется, и со скоростью, пропорциональной скорости этого
тела. Благодаря действию пружины в барабане спидометра, наружный элемент шестерни не будет
вращаться, пока скорость остается постоянной, но внутренний элемент шестерни со своим лопастным
элементом будет вращать лопасти, воздействуя на воздух, содержащийся в корпусе, или на жидкость,
заполняющую корпус, в зависимости от необходимости. При ускорении или замедлении внутренний элемент
дифференциальной передачи будет стремиться не менять своего вращательного состояния из-за задержки,
вызванной рычажным механизмом, но в результате возникнет тенденция к вращению внешнего элемента
передачи, и любое вращение этого внешнего элемента будет воздействовать через корпус на спидометр и
давать показания, соответствующие изменению скорости. Это также будет воздействовать через второй вал
на барабане градиентометра и корректировать его положение вращения в соответствии с инерционным
эффектом маятника.
В механизме градиентометра вместо использования эксцентриковых зубчатых колес между
дифференциальным механизмом и барабаном градиентометра, как описано выше, для изменения рычага в
корректирующем механизме, тот же эффект может быть достигнут следующим альтернативным способом.
Зубчатое колесо, которому передается вращение от дифференциального механизма и которое воздействует
на квадрант, перемещаемый маятником, может быть выполнено эксцентричным, в то время как этот зубчатый
квадрант корректируется. При движении маятника без наклона зубчатая периферия колеса в части с
наименьшим радиусом будет зацепляться с центральной частью длины квадранта, радиус и, следовательно,
рычаг, создаваемый зубчатым колесом, увеличивается по мере качания маятника, при этом квадрант имеет
выпуклую зубчатую поверхность, соответствующую эксцентриситету колеса. Как видно, благодаря данному
изобретению, сопоставление спидометра и клинометра позволяет вносить корректировки в последний
прибор, поскольку спидометр показывает ускорение или замедление, и становится возможным использовать
механизм, приводящий в действие спидометр, также для привода механизма, который автоматически
корректирует ошибки в градиентометре.
Это способствует простоте и дешевизне строительства. Детали конструкции, расположение различных частей
инструмента и устройств, используемых для получения различных эффектов, могут быть изменены по мере
необходимости. Например, могут использоваться и другие типы дифференциальных механизмов, и, как
указано в технических условиях вышеупомянутых заявок, могут применяться соединения между различными
частями дифференциального механизма, отличные от тех, которые более подробно описаны выше, в
зависимости от целесообразности. Усовершенствования, касающиеся градиентометров, клинометров и
подобных устройств. Заявить о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены следующим образом: Данное изобретение относится к градиентометрам,
клинометрам и подобным устройствам, особенно предназначенным для использования на самолетах,
автомобилях, подводных лодках и в других подобных целях, и имеет своей целью обеспечить получение
корректных показаний градиента или наклона независимо от воздействия ускорения или замедления.
на котором установлен прибор. В градиентометре, включающем индикатор, приводимый в действие силой
тяжести, правильные показания будут получены до тех пор, пока прибор неподвижен, но если он установлен
на движущемся объекте, таком как самолет, автомобиль или подводная лодка, полученные показания будут в
значительной степени верными только до тех пор, пока скорость транспортного средства остается
постоянной. Если тело подвергается ускорению или замедлению, в показаниях возникнут ошибки из-за
инерции элемента, приводимого в движение силой тяжести. Настоящее изобретение позволяет получать
корректные показания независимо от инерционного эффекта маятника или другого элемента, используемого
для определения основного угла наклона. Согласно данному изобретению, для автоматического отображения
или применения корректировок, обусловленных инерцией индикатора, приводимого в действие силой
тяжести, используется ограничивающая сила, зависящая от движения элемента, перемещающегося в
соответствии со скоростью тела, на котором установлен прибор.
Применяемая таким образом ограничивающая сила может, например, зависеть от скорости вращения
вращающегося элемента, при этом инерция этого элемента, например, используется для внесения
корректировок. Таким образом, спидометр или аналогичное устройство, служащее для индикации скорости
движения тела, может быть установлено таким образом, чтобы обеспечить возможность внесения или
индикации таких поправок. В этом случае механизм привода спидометра может быть использован для
автоматического внесения поправок, обусловленных инерцией маятника, или для индикации этих
погрешностей. Удобно, что элемент вращается подходящим образом со скоростью, прямо пропорциональной
скорости движения тела, и предусмотрены средства, благодаря которым вращение этого элемента приводит в
действие как спидометр, так и механизм, с помощью которого корректируются ошибки градиентометра.
Механизм, используемый для внесения или индикации поправок на инерционные ошибки гравитационного
индикатора в соответствии с изменениями скорости движущегося тела, может варьироваться, но
предпочтительно, чтобы этот механизм работал под действием сопротивления или другой силы, зависящей
от скорости вращения вращающегося элемента.
Так, например, в одной из конструкций используется дифференциальный механизм, один элемент которого
управляется таким образом, что его положение является мерой скорости тела, второй элемент приводится в
действие первым элементом против ограничивающей силы, так что он не будет легко реагировать на
изменения положения первого элемента, в то время как третий элемент перемещается дифференциально
относительно первых двух элементов и предназначен для внесения или указания необходимых
корректировок. Во втором варианте инерция вращающегося элемента используется для осуществления
индикации или применения необходимых корректировок. В данном случае устройство может включать в себя
элемент, вращающийся со скоростью, пропорциональной скорости движущегося тела, второй элемент
(например, маховик), приводимый в действие этим элементом, но обладающий такой инерцией, что он не
будет легко реагировать на изменения скорости первого элемента, и средства, работающие
дифференциально по отношению к этим элементам, благодаря которым сила, возникающая из-за инерции
второго элемента, используется для внесения или индикации корректировок.
В третьем варианте между двумя вращающимися элементами расположен демпфер или другое скользящее
устройство, один из которых подвержен воздействию силы, пропорциональной скорости движущегося тела, и
перемещается в соответствии с ускорением или замедлением тела, в то время как второй элемент,
перемещаясь против действия ограничивающей силы, служит для внесения или указания необходимых
корректировок. Конструкция такова, что при перемещении первого элемента второй элемент первоначально
совершает соответствующее движение, но когда первый элемент снова останавливается, второй элемент
стремится вернуться в свое нулевое положение под действием ограничивающей силы. На первый
вращающийся элемент в данной конструкции и на первый элемент дифференциального механизма в первой
упомянутой конструкции действует сила, пропорциональная скорости движущегося тела. Эта сила может
создаваться с помощью жидкостного импеллера, вращающегося со скоростью, прямо пропорциональной
скорости тела, при этом поток жидкости, создаваемый этим импеллером, используется для привода,
предпочтительно, против действия пружины, турбины или подобного устройства, которое приводит в действие
элемент или деталь.
В качестве альтернативы, эта сила может быть создана вторым дифференциальным механизмом,
аналогичным первому дифференциальному механизму. Таким образом, предпочтительный вариант полного
механизма включает в себя комбинацию с индикатором, приводимым в действие силой тяжести, элемента,
вращающегося со скоростью, пропорциональной скорости движущегося тела, и второго элемента,
перемещающегося в соответствии с ускорением или замедлением. скорость тела, дифференциальное или
иное средство, посредством которого движение первого элемента приводит в действие второй элемент,
преодолевая ограничивающую силу, третий элемент, который управляется таким образом, что его положение
является мерой ускорения или замедления движущегося тела, дифференциальное или иное средство,
посредством которого движение второго элемента приводит в действие третий элемент, преодолевая
ограничивающую силу, и средства для использования движений третьего элемента для внесения или
указания поправок на инерционные ошибки гравитационного индикатора. Удобно, что градиентометр с
корректирующим механизмом и спидометр с исполнительным механизмом, с индикатором пробега или без
него, или аналогичным устройством для индикации пройденного расстояния телом, на котором установлен
прибор, размещены внутри корпуса, через стенку которого проходит единственный вращающийся вал,
передающий на соединенный с этими механизмами элемент вращательное движение, прямо
пропорциональное скорости движения тела.
Изобретение может быть реализовано на практике различными способами, но некоторые предпочтительные
конструкции проиллюстрированы в качестве примера на прилагаемых чертежах. На этих чертежах рисунки 1 и
2 представляют собой вертикальные разрезы, перпендикулярные друг другу, одной конструкции, рисунок 3 —
горизонтальный разрез по линии 3-3 рисунка 1, рисунок 4 — увеличенное изображение части этой
конструкции, рисунок 5 — изображение, аналогичное рисунку 1, показывающее часть второй конструкции, а
рисунки 6-10 — схематические изображения, иллюстрирующие дальнейшие конструкции. Одинаковые
буквенные обозначения указывают на одинаковые детали на различных рисунках. В конструкции, показанной
на рисунках. Корпус имеет заданную форму и размеры, внутри него сформирована или закреплена
поперечная перегородка А, расположенная на таком расстоянии от верхней части корпуса, чтобы разделить
его на два отсека В и С, причем нижний отсек С больше верхнего отсека В. Верхняя и нижняя части корпуса А
являются соответственно съемными и, будучи установленными, закрывают корпус таким образом, что нижний
отсек С в корпусе герметичен или запечатан, предотвращая попадание жидкости внутрь корпуса.
Корпус А представляет собой отверстия А4 со стеклом или прозрачными панелями А5, через которые можно
снимать показания градиентов с учетом внесенных поправок, скорости движения тела и пройденного
расстояния. Индикатор расстояния предпочтительно располагается в верхнем отсеке B корпуса, а камера 0
под перегородкой A содержит уклономер, механизм для внесения в него поправок и механизм для приведения
в действие спидометра. Вал D, постоянно приводимый в движение соответствующим механизмом со
скоростью, пропорциональной скорости тела, на котором установлен прибор, проходит через стенку корпуса A
и несет на своем внутреннем конце коническое или другое зубчатое колесо D, зацепляющееся с
соответствующим колесом D, установленным на вращающемся валу D, который проходит вертикально вниз
через Поток жидкости поступает снаружи корпуса А, сначала в верхний отсек В, а затем через перегородку А в
нижний отсек С. На нижнем конце вертикального приводного вала D установлены лопасти E соответствующей
формы и размеров, которые вращаются в камере E соответствующей формы, образуя таким образом
гидравлическое рабочее колесо E, которое предпочтительно воздействует на жидкость.
Камера рабочего колеса E закрыта с нижней стороны перегородкой C, в которой находится наклонное
выходное отверстие E, служащее для направления потока жидкости от рабочего колеса E к турбине F или
аналогичному устройству, установленному на вертикально расположенном валу Fl. В отверстии в дне камеры
рабочего колеса, примыкающем к каналу подачи жидкости E, находится плоская пружина E4, закрепленная на
одном конце, а ее свободный конец выступает в боковую стенку канала подачи жидкости E. Конструкция этой
пружины показана на рисунке 4. Поток жидкости, подаваемый рабочим колесом E, воздействует на конец
пружины E4, и по мере увеличения силы, с которой подается поток, то есть по мере увеличения скорости
вращения рабочего колеса E, пружина E4 будет отклоняться вниз, как показано на рисунке E в цепной линии;
и, таким образом, будет в большей или меньшей степени препятствовать потоку жидкости и, следовательно,
автоматически и пропорционально изменению скорости изменять вращательную силу, действующую на
турбину F. Гибкость пружины E4 предпочтительно регулируется, причем регулировка осуществляется,
например, путем размещения под пружиной жесткого элемента E6 подходящей формы, который шарнирно
закреплен в точке E7 и может регулироваться вокруг своей оси E7 для перемещения вдоль пружины и, таким
образом, для изменения эффективной длины и гибкости пружины.
В качестве альтернативы могут быть использованы другие устройства, выполняющие ту же функцию.
Жидкость, подаваемая рабочим колесом E, возвращается по соответствующим каналам E8 в камеру рабочего
колеса, обеспечивая постоянную циркуляцию. На вертикальном валу F, на котором установлена турбина F,
находится зубчатая шестерня F, которая посредством соответствующего механизма перемещение барабана
G, вращательно установленного на неподвижном вертикальном шпинделе G4 и содержащего спиральную
пружину, один конец которой соединен с барабаном G, а другой конец прикреплен к неподвижному шпинделю
G4, на котором вращается барабан. Этот барабан G представляет собой спидометр и имеет на своей
поверхности отметки, указывающие скорость; эти отметки видны через одно из отверстий A4 в корпусе. Поток
жидкости из рабочего колеса E вращает турбину F, которая, в свою очередь, вращает барабан спидометра G
против его пружины, и этот барабан G, а следовательно, и турбина F, принимает положения,
соответствующие скорости тела, на котором установлен прибор.
Вторая горизонтальная перегородка C расположена ниже той части C нижней камеры C, которая содержит
турбину F и механизм спидометра; эта подкамера C, которую можно назвать камерой спидометра, находится
непосредственно под камерой рабочего колеса E. Вал F, несущий турбинный элемент F, проходит через
вторую перегородку C и имеет закрепленный на нем диск H с шестернями H, предпочтительно тремя, которые
свободно вращаются на шпильках H, установленных приводным валом турбины. В качестве планетарных
шестерен дифференциала эпициклического типа используются шестерни, равномерно расположенные
относительно оси. На каждой шестерне H установлены два ролика H, расположенные соответственно выше и
ниже шестерни, причем диаметр роликов больше диаметра шестерни. Шестерни H расположены вокруг и
зацепляются с диском J с внешними зубьями, составляющим внутренний элемент планетарного
дифференциала. Этот диск J установлен на трубе J, окружающей вал Fl, на котором вращается турбина F, и
свободно вращается на нем. Диск фиксируется и удерживается в нужном положении роликами H, которые, как
описано выше, расположены выше и ниже планеты.
ролики, имеющие соответствующую конусную или иную форму для этой цели. В нижней части На зубчатом
диске установлены две или более лопаток или лопастей Т-образной формы и размеров. Эти лопасти J
вращаются в воздухе или в подходящей жидкости и создают удерживающее усилие на внутренний элемент J
дифференциального механизма, так что этот элемент не будет легко реагировать на любое стремление
изменить свою скорость вращения. Лопасти могут иметь различную конструкцию. Желательно, чтобы они
обладали достаточной гибкостью, особенно в концевой части, чтобы уменьшить сопротивление вращению.
Внешняя часть дифференциального года образована плоским кольцом К, имеющим зубья как внутри, так и
снаружи. Внутренние зубья сцепляются с зубьями Внешние зубья входят в зацепление с зубчатым колесом K,
установленным на барабане K2, смонтированном на Внешняя градуировка с отметками, указывающими на
градиенты; эти отметки, вместе с отметками на барабане спидометра, считываются через окошко A4 на
боковой стороне корпуса A, в котором находится прибор.
На нижнем конце шпинделя К градиентометра- Зубчатая рейка L, поддерживаемая маятниковым элементом L.
Этот маятник L имеет удобную U-образную форму: центральная часть L расположена поперек дна нижнего
отсека C корпуса, а боковые элементы L выступают вверх, прилегая к противоположным стенкам корпуса.
Верхние концы маятниковых рычагов L подвешены на шарнирах L4 или аналогичных, расположенных
предпочтительно в стенках корпуса непосредственно под неподвижной перегородкой Al, которая разделяет
корпус на два основных отсека B и C. Необходимые зазоры допускаются в местах прохождения рычагов L
маятникового элемента через различные перегородки, так что маятник L может свободно качаться в разумных
пределах. Внутреннее и внешнее зубчатое кольцо К, являющееся наружным элементом дифференциального
механизма, перемещается и удерживается на месте роликами H, которые, как описано выше, расположены
над и под планетарными шестернями H механизма. Прибор работает следующим образом.
Поток жидкости, подаваемый рабочим колесом E, воздействует на турбинный элемент F и заставляет этот
элемент принимать вращательное положение, соответствующее силе действующей на него жидкости, то есть
вращательное положение турбинного элемента F определяется скоростью тела, на котором установлен
прибор. Пружина внутри барабана спидометра G оказывает практически постоянное сопротивление
вращению турбинного элемента F, и поэтому барабан спидометра G будет принимать положения вращения,
соответствующие скорости, и, таким образом, показывать показания скорости. До тех пор, пока элемент
турбины F сохраняет вращательное положение, то есть при постоянной скорости, положения планетарных
шестерен H относительно оси дифференциального механизма также будут оставаться постоянными, и при
отсутствии градиента движения в элементах механизма происходить не будет. Если тело ускоряется или
замедляется, но остается на ровной поверхности или на постоянном уклоне, турбинный элемент F будет
вращаться в соответствии с изменением скорости, а барабан спидометра G также будет перемещаться,
указывая на это изменение скорости.
Движение турбинного элемента F вызовет соответствующее вращение диска H, несущего планету. Будет
наблюдаться тенденция к колебанию маятника L в соответствии с изменением скорости. Сила, стремящаяся
привести маятник в движение, будет передана. механизм. Этой силе противодействует сила сопротивления,
действующая на лопасти J. шестерни по мере их вращения. Лопасти J сконструированы и расположены таким
образом, что сила сопротивления соотносится с силой, стремящейся привести маятник в движение, так что
движение внешнего элемента K не происходит. Таким образом, барабан измерителя градиента K и маятник L,
соединенные зубчатой передачей с этим внешним элементом K, также останутся неподвижными, и никаких
сигналов об изменении градиента получено не будет. Если тело испытывает изменение градиента, но при
этом сохраняет ту же постоянную скорость, маятник L переместится в новое вертикальное положение. Однако
турбинный элемент F останется неизменным, поскольку скорость не изменится, а планетарные шестерни H
останутся неподвижными.
Маятник будет испытывать силу сопротивления со стороны Дифференциал будет вращаться при движении
маятника, в то время как планетарные шестерни H остаются неподвижными, но эта сила не помешает
маятнику L точно установиться в вертикальное положение, а также барабану градиентометра. прямое
указание нового градиента. Если ускорение или замедление тела происходит одновременно с изменением
градиента, то диск H, несущий Турбинный элемент F в определенной степени зависит только от изменения
скорости тела, а барабан спидометра G обеспечит корректное отображение изменения скорости. Однако
маятник L будет стремиться качаться в том или ином направлении под действием двух сил: одной,
обусловленной изменением градиента, и другой, обусловленной изменением скорости. Последняя сила будет
уравновешена сопротивлением. Поворачивайте точно так же, как описано для случая, когда изменение
скорости происходит без изменения градиента. Таким образом, маятник L будет колебаться в пределах,
соответствующих только изменению градиента, и барабан градиентометра будет двигаться правильно,
указывая на это изменение градиента.
Таким образом, будет видно, что сила сопротивления, действующая на лопасти J, используется для
уравновешивания силы, действующей на маятник из-за изменения скорости движущегося тела. Поскольку
сила, действующая на маятник при ускорении, приблизительно является линейной функцией ускорения, для
обеспечения такой компенсации необходимо, чтобы сила сопротивления (которая для жесткого весла может
считаться приблизительно квадратичной функцией скорости весла и, следовательно, также ускорения)
изменялась в зависимости от ускорения по закону, аналогичному закону, описывающему силу, действующую
на маятник. Этого можно добиться, сделав лопасти достаточно гибкими к кончикам. Для достижения этой цели
могут быть использованы и другие средства. Силу сопротивления, действующую на внутренний элемент J,
можно получить иными способами, помимо использования лопаток. Таким образом, например, трубка J может
нести ряд лопаток, края которых расположены вблизи выступающих внутрь лопаток или перегородок,
установленных на неподвижном барабане; такое устройство работает примерно как демпфер.
При желании эту силу сопротивления можно создать и с помощью магнита. В некоторых случаях может
потребоваться дополнительная коррекция для компенсации изменяющегося воздействия на маятник
определенного ускорения или замедления при различных градиентах. Этого можно добиться, сделав
наружную зубчатую кромку внешнего элемента K эксцентричной относительно внутренней зубчатой кромки,
при этом соответствующая эксцентричность будет придана зубчатому колесу K, с которым оно
взаимодействует. Для обеспечения полной эффективности необходимо расположить шестерни таким
образом, чтобы ни кольцо K, ни колесо K не вращались на угол более 180° при максимальном уклоне. Такое
эксцентричное расположение шестерен позволяет изменять рычаг между дифференциальным механизмом и
механизмом, воздействующим на маятник. Вместо использования эксцентриковых зубчатых колес между
дифференциальным механизмом и барабаном градиентометра, как описано выше, для целей изменения...
Из дифференциального механизма, воздействующего на зубчатую рейку L, установленную на маятнике L,
может быть выполнена эксцентриковая зубчатая рейка, имеющая выпуклую поверхность, соответствующую
эксцентриситету колеса K4. В нормальном положении покоя маятника без наклона зубчатая кромка колеса K4
в части с наименьшим радиусом будет входить в зацепление с центральной частью длины рейки L, радиусом
колеса и, следовательно, с создаваемым рычагом, который будет увеличиваться по мере колебания маятника
от нулевого положения. Для обеспечения действия на турбину F силы, прямо пропорциональной скорости
движущегося тела, необходимо регулировать поток жидкости, подаваемый из рабочего колеса E через
отверстие E. Это достигается с помощью пружины E4. Как уже было сказано, эта пружина E4 частично
закрывает напорное отверстие E рабочего колеса E, и когда скорость вращения лопастей рабочего колеса E
увеличивается, эта пружина слегка изгибается вниз под воздействием повышенного давления жидкости, так
что отверстие E перекрывается в большей степени.
Путем соответствующей регулировки упругости этой пружины E4 можно контролировать степень ее изгиба на
высоких скоростях таким образом, чтобы сила, действующая на турбину F, изменялась по прямолинейному
закону относительно скорости вращения рабочего колеса E. Регулировка пружины E4 может осуществляться с
помощью поворотного элемента E6 или другими способами. При желании управление потоком жидкости,
подаваемым из рабочего колеса E, может осуществляться и другими способами, помимо пружины. Верхний
отсек B корпуса A удобно использовать для размещения механизма индикации или регистрации расстояния.
Этот механизм может быть любого подходящего известного типа и может включать в себя индикаторный
барабан B, приводимый в действие червячной передачей B от продолжения D4 ведомого вала D, при этом
показания снимаются через одно из отверстий A4 в стенке корпуса A. В нижней части C корпуса A, ниже
дифференциального механизма и механизма градиентометра, удобно разместить третью съемную
перегородку C4, выполненную таким образом, чтобы не мешать движению маятника L. Весь нижний отсек C
корпуса может быть заполнен жидкостью, на которую воздействует рабочее колесо E и посредством которой
работает турбинный элемент.
повернуто. Эта жидкость, как уже упоминалось, циркулирует из рабочей камеры E через нагнетательное
отверстие E в турбину F, а затем возвращается оттуда через обратные каналы E8 в рабочую камеру E.
Жидкость также взаимодействует с лопастями J или другим устройством сопротивления, связанным с
дифференциальным механизмом, создавая силу сопротивления, необходимую для внесения поправок на
инерционные ошибки маятника L. Вторая конструкция, показанная на рисунке 5, во многом аналогична уже
описанной, например, в том числе и в виде буквенных обозначений, где это применимо. Корпус А, в основном
описанный выше, удобно использовать с неподвижной перегородкой А, разделяющей корпус на верхний и
нижний отсеки В и С. Привод передается, как и прежде, через вал, проходящий через стенку корпуса в
верхний отсек, где он может приводить в действие механизм индикации расстояния. Таким образом, передача
крутящего момента осуществляется тем же способом, что и прежде, с помощью короткого вала D,
проходящего вертикально через перегородку A в корпусе.
На нижнем конце этого вала находится шестерня М, которая зацепляется с шестерней В, расположенной на
верхнем конце вертикального вала М, нижний конец которого несет диск Н. От одной из поверхностей этого
диска выступают шпильки Н, которых удобно три, на которых свободно вращаются шестерни Н, образующие
планетарные шестерни дифференциала эпициклического типа. Эти шестерни N расположены так же, как в
описанном выше механизме, с свободно вращающимися роликами N над и под ними. Шестерни N с диском с
наружными зубьями 0 установлены на трубке O, свободно вращающейся на ведомом валу M, из которой
выступают лопатки или лопасти 0, удобно в двух местах. Этот зубчатый диск 0 является внутренним
элементом дифференциального механизма. Наружный элемент шестерни представляет собой плавающее
кольцо P, имеющее внутренние зубья для зацепления. Кроме того, внутренний диск 0 располагается и
удерживается в осевом положении роликами N с каждой стороны планетарных шестерен N. Расположены
соосно P с выступающими в осевом направлении от своей периферии рычагами или когтями P, которые
входят в зацепление с периферией зубчатого кольца P дифференциального механизма.
По сути, это представляет собой каркас, закрепленный на втором вертикальном валу P, который служит
соединением между этим валом и зубчатым кольцом P, так что кольцо и вал будут вращаться вместе. На
втором валу P установлена шестерня P4, посредством которой вращение передается через соответствующую
зубчатую передачу. с показаниями спидометра и свободно установлен на неподвижном вертикальном
шпинделе G4. Барабан G содержит пружину (не показана), один конец которой прикреплен к неподвижному
шпинделю G4, а другой конец соединен с... Вращение барабана в одном направлении происходит против
действия пружины. Вал P, несущий клетку, проходит через перегородку C, расположенную под
дифференциальным редуктором и барабаном спидометра G, и этот вал P приводит в действие второй
дифференциальный механизм, расположенный практически так же, как и в предыдущем. по сравнению с
предыдущей конструкцией, механизм, изображенный на рисунке 5, представляет собой альтернативу
комбинации гидрокрыльчатки и турбины, использованной в той конструкции. Лопасти 0 в этом
дифференциальном механизме, как и в том, который используется для внесения поправок на инерционные
ошибки маятника, должны быть сделаны гибкими по направлению к своим концам или должны быть
отрегулированы иным образом, чтобы сила сопротивления, действующая на них, являлась линейной
функцией скорости вращения внутреннего элемента 0.
Принцип работы данного устройства следующий. Диск N, несущий планетарные шестерни N, вращается со
скоростью, прямо пропорциональной скорости тела, на котором установлен прибор. Вследствие действия
пружины в барабане спидометра G, наружный элемент P дифференциальной передачи не может свободно
вращаться, за исключением ограниченного угла. Внутренний элемент 0 шестерни выполняет следующую
функцию: Сила сопротивления, зависящая от скорости вращения. Этому сопротивлению противодействует
Соседние файлы в папке патенты