Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2561
.pdf
ЗАКОН, '
70
[0018]
Представляю интересы заявителя.
[0019]
2
[0020]
218,358
[0021]
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ (С ИЗМЕНЕНИЯМИ).
[0022]
Усовершенствования гирокомпасов.
[0023]
Я, сэр Джеймс Блэклок Хендерсон, осуществляю контроль посредством уровня, описанного ниже.
[0024]
Доктор наук, Королевский военно-морской колледж, Гринвич, в моем предыдущем патенте № 166570,
выданном гражданином Великобритании, настоящим заявляю, что управление гравитацией, организованное
таким образом, чтобы иметь характер данного изобретения, если порядок величины будет аналогичен или
даже 65
[0025]
Способ выполнения аналогичного действия должен быть описан и установлен с помощью следующих
утверждений: период колебаний без затухания составляет приблизительно 85°C, что значительно превышает
обычно используемый метод.
[0026]
Моё изобретение относится к минутным гирокомпасам.
Я регулирую вязкость и использую обычный тип, а его целью является дросселирование жидкости на уровне
таким образом, чтобы 70
[0027]
10 устранение колебаний баллистического смещения жидкости
[0028]
Изменение курса или скорости судна, вызванное ускорением, происходит настолько медленно, что становится
пропорциональным изменению баллистической составляющей скорости судна (север-юг).
[0029]
последствия, вызванные изменением курса.
Это исключает баллистическое отклонение 75-го калибра.
[0030]
15
или скорость.
При ускорении север-юг компас определяет азимут, но выдает следующее...
[0031]
Например, гироскоп приобретает последовательную прецессию к новой виртуальной мери-
[0032]
Наклон оси ротора, если демпфирование равно dian, определяется конкретным уравнением этого процесса,
вызванного моментами относительно вертикали, , движением, зависящим от постоянных, и этот наклон
вызывает колебания компаса.
Поскольку такие движения компании- 80
[0033]
20
компас.
Или во время поворота, когда проход, из-за последовательных изменений компаса, наклоняется в плоскости
восток-запад из-за скорости судна север-юг. К каждой из них добавляется центробежная сила, и
одновременно другое, простейшее уравнение для ускорения в направлении север-юг, движение будет
простым логарифмическим. Гравитационное управление создает наклон примерно на -*1, и я обнаруживаю,
что «увеличивая 85»
[0034]
25 наклонная ось цапфы, которая имеет коэффициент демпфирования компаса, я могу
[0035]
■ компонент в вертикальной плоскости и эффект osc.il- влияют на этот результат.
Метод исключения подразумевает анализ результатов, полученных по меридианам. Имеется в виду
исключение в пределах установленных ограничений.
[0036]
В моих предыдущих патентах № 159604, и исходя из практических требований,
[0037]
188,390 Я уже описал несколько, но не обязательно все теоретические 90 пунктов.
[0038]
30 методы осуществления этой же компенсации - устранение.
[0039]
Изобретение будет описано далее со ссылкой на прилагаемый чертеж.
[0040]
(а) В описанном апериодическом компасе.
[0041]
в патенте № 159604, в котором я предотвращаю. На рисунке 1 показан вид сбоку в части 95.
[0042]
35 Для измерения баллистического отклонения по азимуту на участке гирокомпаса, отражающего мое
ускорение, я использую очень небольшое изобретение, связанное с гравитацией.
[0043]
управление таким образом, чтобы компас очень медленно находил виртуальный меридиан (Рисунок 2
иллюстрирует коррекцию скорости), и я выполняю регулировку.
[0044]
«•отрегулируйте карту компаса так, чтобы она показывала, что гироскоп в своем корпусе 1 установлен на
100».
[0045]
40 Курс корабля относительно реального курса, заданного горизонтальными цапфами в вертикальном
меридиане. Карданное кольцо 2, которое вращается на вертикальном...
[0046]
(b) «Там, где я использую гравитационное управление калибровочными цапфами 4 в нормальных размерах
вертикального толкателя, я либо позволяю кольцу 5, которое шарнирно закреплено на вертикальной цапфе,
[0047]
Гироскоп должен быть баллистически отклонен к точкам 6 и 7 в системе координат 8, которая составляет 105.
[0048]
45
виртуальный меридиан и компенсация», подвешенного в компасе, путем регулировки компаса обычным
способом.
Вращающееся кольцо 5 направлено к реальному меридиану (патент № 1, приводится в движение следующим
двигателем 9).
[0049]
159,604), или же _ ' конические шестерни 10, прямозубая шестерня 11 и
[0050]
(e) Я предотвращаю баллистическое отклонение в азимутальной круговой стойке 12, которая жестко
закреплена на нет.
[0051]
50
мут и компенсируйте компас с помощью кольца 5.
Управление двигателем 9 осуществляется путем регулировки силы тяжести и демпфирования контактного
механизма между кольцами 2.
[0052]
элементы управления, _так_ чтобы гироскоп искал и 5, так что кольцо 5 следовало азимуту-
[0053]
Реальный меридиан при любых условиях, отсутствие мутальных движений гироскопа 1 при необходимости
регулировки карты, обычным способом. 115
[0054]
55.
(Патент № 188390).
Я передаю управление гравитацией гироскопу.
[0055]
К этим методам в рамках моего настоящего изобретения, посредством уровня, как описано выше,
добавляется еще одно решение.
В компасе, описанном в моем патенте № 166570, уровень состоит из двух ртутных сосудов 14 и 15, которые
могут быть описаны ниже.
[0056]
либо периодический, либо апериодический в зависимости от того, соединены ли они трубкой 16.
Суда класса 12Q
[0057]
60 Соотношение силы тяжести и демпфирования регулируется закрытыми сверху стеклянными трубками 17, и
я использую систему регулирования силы тяжести и демпфирования 18, защищенную латунными крышками
17a и 18%.
[0058]
218,1158
[0059]
3
[0060]
соединить их с двумя сосудами 19 и 20, которые соединены рамой 21.
Целью стеклянных трубок IT и 18 является обеспечение чувствительного детектора положения ртути и
средства регулирования и измерения скорости ее потока.
[0061]
Ртуть наполовину заполняет каждый из сосудов 14 и 15, а легкая жидкость заполняет оставшуюся часть
сосуда 14, а также примерно половину стеклянной трубки 17.
В емкость 20 заливают ту же или другую легкую жидкость до тех пор, пока она не заполнит верхнюю половину
емкости 15, всю емкость 18 и нижнюю половину емкости 20.
Дроссельный клапан в нижней части трубки 20, закрытый винтом 22, служит для регулирования скорости
потока ртути и наложенной на нее легкой жидкости, а мениск в трубке служит индикатором вытеснения
жидкости.
20 Я могу использовать две легкие жидкости, которые не смешиваются в трубке 17, причем поверхность их
разделения служит индикатором, как это хорошо известно в чувствительных дифференциальных манометрах.
[0062]
"25 Рама 21, несущая уровень, шарнирно закреплена на горизонтальных цапфах 23 на ведомом кольце 5,
причем эти цапфы обычно соосны с горизонтальными цапфами, на которых гироскоп 1 30 опирается в
вертикальном кольце 2."
Уровень соединен двумя пружинами 24, 25 со штифтом 26, закрепленным на корпусе гироскопа в точке,
эксцентричной по отношению к вертикальным цапфам 4.
Эти пружины могут быть изготовлены в виде 35 жестких соединителей, но я предпочитаю использовать
гибкие, поскольку гибкость уменьшает размеры необходимых ртутных сосудов и движение уровня
относительно гироскопа, который обеспечивает чувствительный индикатор смещения жидкости, которую я
могу использовать вместо стеклянных трубок 17 и 18 и жидкости для измерения уровня.
[0063]
Один или оба цапфы 23 снабжены регулировкой ah, параллельной оси ротора гиромотора.
Цапфа 23 удерживается рычагом 27, шарнирно закрепленным на эксцентриковом пучке 28, который
прикреплен к ведомому кольцу 5.
[0064]
50
Любое небольшое угловое движение рычага 27 вокруг пучка 28 перемещает цапфу 23 на небольшое
смещение, параллельное оси ротора гиромотора, и вызывает наклон рамы уровня 21.
55 Рама 8 несет кольцо 30, называемое «косинусоидальным» кольцом, которое вращается на цапфах 31 и 32,
вокруг которых оно может колебаться с помощью кривошипа 33, соединенного звеном 34 (рис. 2) с другим
кривошипом 35 60, который вращается на штифте 36, закрепленном на раме 8.
На кривошипе 35 закреплен цилиндрический сектор 37, который вращается вместе с цилиндрической
шестерней 38, шарнирно закрепленной на штифте 39 на раме 8.
Шестерня 38 отображает шкалу скорости на круглом циферблате 40 (65 градусов), который установлен
относительно неподвижного индикатора 41.
Верхний конец звена 34 вращается на кривошипном штифте 42, который регулируется относительно
кривошипа 33 по шкале широты 43, выгравированной на этом кривошипе.
Я настраиваю передаточные числа и механизм переключения передач таким образом, чтобы при установке
скорости на шкале 40 и широты на шкале 43 наклон кольца 30 был пропорционален скорости судна, деленной
на косинус широты.
75
[0065]
Кольцо 30 с роликом 45, установленное на шатунном пальце 46 на горизонтальном кривошипе 47 и
колокольного кривошипа 47—48, шарнирно закрепленного на оси 49 на толкателе 5.
Кривошип 47 соединен с рычагом 80 27 шатуном 50, а ролик 45 удерживается в контакте с кольцом косинуса
30 пружиной натяжения 51, расположенной между рычагом 27 и креплением 52 на толкателе 5.
Вертикальный рычаг 48 85 кривошипа ibell проходит через отверстие в кольце 12 и используется для
перемещения карты компаса 53 относительно толкателя 5, на котором она шарнирно установлена на
подшипнике 54.
Карта жестко соединена с круглым зубчатым колесом 55', которое вращается вместе с шестерней 56,
приводящей в движение ротор вязкостного тормоза 57, установленного на круглой рейке 12.
Колесо 55 соединено с верхним концом вертикального кривошипа 48 с помощью двух пружин 58 и 59 и двух
зажимов 60 и 61, закрепленных на колесе.
[0066]
Когда кривошип 48 смещается от вертикали в результате зацепления ролика 45 с кольцом косинуса 30,
пропускная карта немедленно совершает соответствующее перемещение благодаря пружинному соединению
58—59, но этому препятствует сопротивление вязкостного тормоза 57.
Затем механизм 105 начинает следовать за кривошипом со скоростью, пропорциональной силе, создаваемой
пружинами.
Таким образом, он следует за кривошипом в соответствии с логарифмическим законом, при этом задержка
уменьшается с постоянной геометрической скоростью через равные промежутки времени.
Смещение рычага 47–48, очевидно, пропорционально составляющей скорости судна вдоль меридиана,
деленной на косинус широты, и конструкция 115 разработана таким образом, чтобы угловое смещение точки
крепления пружин к рычагу 48 вокруг вертикальной оси компаса было равно отклонению виртуального
меридиана от истинного.
[0067]
Поскольку поправка на курс судна обеспечивается положением ролика 45 на косинусном кольце 30 и должна
быть максимальной, положительной или отрицательной, когда судно движется с севера на юг, и нулевой на
курсе с востока на запад, ролик должен быть выровнен с осью вращения косинусного кольца, когда судно
движется на восток или запад. Следовательно, оси вращения 31 и 32 в компасе, сконструированном, как
показано на рисунке, должны быть смещены относительно продольной оси компаса на величину
[0068]
4
[0069]
218,1358
[0070]
на величину, равную расстоянию между плитками, на которое ось 46 ролика 45 смещается относительно
вертикальной центральной плоскости элемента следования 5. На фиг. 1, где ось ротора 5 и оси цапфы 31-32
лежат в плоскости чертежа, изображен компас, как он виден с востока на судне, движущемся приблизительно
с 20° северной широты или 20° южной долготы. Очевидная альтернатива 10 заключается в том, чтобы
повернуть кольцо 30 вокруг продольной оси и сместить ось 49 на элементе 5 таким образом, чтобы штифт оси
46 оказался в центральной плоскости элемента 5.
[0071]
Теперь мне необходимо обратиться к теории, лежащей в основе действия этого компаса, чтобы объяснить его
работу.
При отсутствии дросселирования жидкости в уровне компас ведет себя точно так же, как и компас с
гироскопом, установленным сверху, и стабилен, если ось углового момента ротора направлена на юг.
Вязкость и дросселирование вносят очень важные и ценные изменения, первое из которых заключается в том,
что обычное баллистическое отклонение компаса, пропорциональное изменению скорости вдоль меридиана,
не происходит, а происходит смещение жидкости в уровнях, которое впоследствии заставляет гироскоп
медленно двигаться к новому виртуальному меридиану.
Движение компаса также становится более сложным, поскольку периодическое уравнение, которое в обычном
компасе является квадратным, становится кубическим. Следовательно, у этого уравнения всегда есть один
действительный корень.
С помощью математического анализа я обнаружил, что изменения, вносимые изменением курса, и затухание
этих изменений во время последующего движения к новому виртуальному меридиану 40°, могут зависеть от
этого действительного корня и быть независимыми от других корней, действительных или мнимых, при
определенных условиях, содержащих константы компаса.
Движение 45 к новому виртуальному меридиану затем представляется логарифмическим законом 6=0pe~i''t,
где 6„ — смещение уровня относительно гиро или жидкости в уровне, а £ = f, а наклон гироскопа — , в котором
6„ — смещение виртуального меридиана, £0 — баллистическое смещение уровня, а £0 — баллистический
наклон гироскопа, все это вызвано изменением курса или скорости 55, а £1 — действительный корень
периодического уравнения.
Баллистического наклона гироскопа, вызванного изменением курса, не происходит, и для удовлетворения
уравнений я создаю механический эквивалент путем смещения уровня 60 относительно гироскопа I
посредством перемещения цапфы ■ 23 с помощью кольца косинуса 30 и эксцентрикового пучка 28, как
описано выше.
[0072]
.1. Расположите вязкое сопротивление тормоза 65 57 таким образом, чтобы карта компаса следовала
движению 0=0„e~^, и показания компаса при этом оставались неизменными.
[0073]
Передатчик 65 приводится в движение через конические шестерни 66 двигателем 9 и служит для управления
вторичными компасами, но чтобы предотвратить передачу медленного изменения азимута, вызванного
изменением курса, я устанавливаю роликовый контакт, управляющий двигателем 9, на кольцо 2, а
двухкомпонентный коммутатор я закрепляю на зубчатом колесе 55, а не на ведомом кольце 5, как обычно.
На рисунке 1 показан роликовый контакт 68, закрепленный на кольце 2 на кронштейне 69 и опирающийся на
двухкомпонентный коммутатор 70, установленный на колесе 55.
[0074]
В результате такой конфигурации, по мере медленного отклонения гироскопа от виртуального меридиана, его
движение с той же скоростью сопровождается кольцом 55 и компасной картой 53.
Таким образом, ролик 68 остается в постоянном контакте с изоляцией, разделяющей два контактных сегмента
коммутатора 70 (игнорируя на данный момент относительные движения, вызванные рысканием или
изменением курса), так что медленное перемещение гироскопа и карты компаса к новому виртуальному
меридиану не вызывает соответствующего движения двигателя 9, элемента слежения 5, передатчика 65 или
управляемых им компасов-ретрансляторов.
Иными словами, гироскоп будет медленно отклоняться к виртуальному меридиану, в то время как элемент 5 и
повторители 1 останутся на реальном меридиане.
Во время движения гироскопа ни сам гироскоп, ни плата, если последняя установлена, как показано на
рисунке, не будут точно указывать курс судна относительно реального или виртуального меридиана, но
ретрансляторы будут постоянно указывать курс относительно реального меридиана.
Если бы карта была жестко прикреплена к элементу 5, как это обычно делается, компас также всегда
показывал бы правильные значения.
Станет очевидно, что сама по себе карта компаса не имеет никакого отношения к компенсации
ретрансляторов.
Компенсация осуществляется исключительно за счет движения коммутатора 70, и я выбрал показанный
вариант исполнения исключительно для простоты иллюстрации.
Карточку можно было бы с одинаковым успехом установить на чувствительный элемент для обозначения
виртуального меридиана 1 или на последующий элемент 5 для обозначения истинного меридиана.
Относительное смещение между чувствительным и последующими элементами создаст нежелательный
крутящий момент вокруг вертикальной оси компаса за счет скручивания нитевидной подвески чувствительного
элемента, если эта подвеска не находится в нейтральном положении или, если она подвержена кручению, не
прикреплена своим верхним концом к торсионной головке, установленной на кольце 55, а не на последующем
элементе 5.
[0075]
§18,358
[0076]
5
[0077]
Я могу установить автоматическую настройку индикации быстрого набора 40 на основе судового журнала!
с помощью приемника и системы электрической передачи, управляемой лагом.
5 Я могу установить регулировочные ленты на демпферное устройство 57 для изменения вязкостного
сопротивления с целью компенсации влияния температуры и изменения коэффициента демпфирования в
зависимости от широты.
10 Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то,
что я заявляю, это: —
[0078]
15 1. Гирокомпас для использования на судах или других движущихся объектах, снабженный гравитационным
регулятором порядка величины, обычно используемого в периодических гирокомпасах, причем гироскоп
указанного компаса 20 подвержен отклонению от виртуального меридиана из-за изменений скорости или
курса судна, причем это отклонение возникает косвенно и после ускорения и не имеет характера
периодических колебаний.
[0079]
2. Гирокомпас, гироскоп которого подвержен отклонению от виртуального меридиана, система
ретрансляторов или других синхронизированных механизмов, управляемых
[0080]
30 с помощью указанного компаса и медленнодействующего механизма регулировки, автоматически
срабатывающего после ускорения, чтобы предотвратить повторение в указанной системе указанного
отклонения гиро-35 sc°Pe-
[0081]
3. Гироскопический компас по п. 1, включающий гироскоп и устройство управления гравитацией для него,
состоящее из уровня, содержащего жидкость, и естественного потока жидкости в нем.
[0082]
40 Указанный уровень ограничивается для того, чтобы исключить баллистическое отклонение гироскопа,
вызванное изменением скорости или курса судна.
[0083]
i. Гирокомпас, как заявлено в пункте 45 I, в котором исключено баллистическое отклонение по азимуту,
вызванное изменениями скорости или курса судна, но который в результате этих изменений подвергается
воздействию крутящих моментов, вызывающих последующую прецессию гироскопа к новому виртуальному
меридиану.
[0084]
5. Гирокомпас, как указано в пункте 1, имеющий регулировку для изменения крутящих моментов, создаваемых
изменениями скорости судна с севера на юг, таким образом, что последующие...
[0085]
Соседние файлы в папке патенты