Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3487
.pdf
Значение поперечно вибрирующего стержня. Основное уменьшение частоты в конкретном случае обычно
определяется по кривой резонанса, построенной для основной частоты тока, включая 100 Гц. Гармоники тока
будут представлять собой резонансную частоту и амплитуду колебаний, возникающих в результате этого (см.,
например, «Принципы радиосвязи» Морекрофта, стр. 801). Конечно, реальных затухающих
распространяющихся волн не существует, и, соответственно, будет обнаружено, что если переменные
частоты колебаний, при которых строится эта кривая частоты, будут иметь отношение к уравнениям, которые
имеют отношение к данной теме. Хотя полученные в размерах тела параметры исключаются указанным
образом, на самом деле это декремент, а оставшиеся переменные, чередующиеся с амплитудой,
соответствующей резонансной частоте во время теста. Поскольку селективность обратно пропорциональна
уменьшению, вибрирующее тело или цепь с низкой вязкостью или 115 в знаменателе. Последнее происходит
в числителе и знаменателе.
Эти сопротивления следует выбирать таким образом, чтобы определить величину сопротивления и получить
высокую селективность, а также выбрать материал корпуса или цепи, используемой в частотной цепи, — их
следует подвергать вибрации в качестве эталонов. Аналогичные величины, малые, имеют максимально
возможную амплитуду.
Индуктивность и емкость аналогичным образом определяют резонансную частоту в электрических цепях. Эти
соображения в настоящем исследовании (120) побуждают к использованию механически вибрирующего тела
вместо электрической цепи, и, в зависимости от частоты (60), это резонансная частота, желаемая, которая
была определена ранее. Частота, выраженная приведенными выше уравнениями, является резонансной
частотой, которая была определена ранее. 125 Другая частота, которая иногда используется (см. рис. 1 и 2), –
это элемент, определяющий частоту. (Обратимся теперь к рис. 1 и 2, где черточка на рис. 1 обозначает
элемент, определяющий частоту).
Собственная частота, которая также имеет прямоугольное поперечное сечение, была определена выше.
Уравнение объясняет причины, указанные выше. Если изготовить из стали p -4 236,921 236,921 длиной в
несколько дюймов и с приблизительно показанным поперечным сечением, то частота основной моды будет
порядка нескольких тысяч циклов. Набор таких элементов легко можно спроектировать для частот в
диапазоне многих тысяч циклов — непосредственно выше того диапазона, для которого можно эффективно
использовать камертоны, и, в частности, в диапазоне частот, обычно используемых в связи с несущим током.
Используется основная частота колебаний стержня, и стержень поддерживается в узловых точках для
обеспечения минимального демпфирования за счет трения, возникающего при изгибе стержня. Это трение
окажет такое же воздействие на демпфирование и, соответственно, на селективность, как и увеличение
вязкости.
Стержень в узловых точках опирается на режущие кромки 3 опоры 2, которая, в свою очередь, опирается на
подставку 13, показанную на рис. 2.
Для основного режима колебаний, как показано пунктирными линиями, узловые точки находятся на
расстояниях 0,22418 длины стержня от концов. Стержень приводится в движение электромагнитным
способом с помощью катушек 4, установленных на подковообразном сердечнике 5. Изображенная на рисунке
сборка катушек и сердечников представляет собой обычную телефонную трубку. Магнитная цепь замыкается
через стержень 1. Ток подается от источника 7 через цепь 8, которая замыкается через импедансы 9 и цепь
способом, который будет описан ниже.
Устройство 6 — вместе с соответствующими схемами — взаимодействует с уже описанными схемами для
индикации состояния максимальной амплитуды колебаний стержня, то есть резонанса, при изменении
частоты источника 7 в пределах этого значения. Элемент 6 может представлять собой обычную телефонную
трубку в корпусе от часов или любое другое устройство для преобразования акустических волн, создаваемых
стержнем, в соответствующие электрические токи. Эти токи при необходимости усиливаются устройством,
схематически обозначенным блоком 11, и подаются через цепь 10 на импедансы 9 и цепь 8. Телефонная
трубка 12 приводится в действие изменением потенциала на внешних клеммах импедансов 9, причем этот
потенциал возникает в результате совместного воздействия в цепи в целом токов от источника 7 и токов,
создаваемых вибрациями стержня в трубке 6.
Работа схемы индикации резонанса основана на хорошо известном физическом принципе: по мере
приближения частоты движущей силы к резонансной частоте ведомого тела фазы движений ведомого тела и
движущей силы практически совпадают; в момент совпадения частот фаза движения отстает от фазы силы на
90 градусов; и когда частота силы немного превышает резонансную частоту, фаза движения отстает еще на
90 градусов и, следовательно, практически противоположна фазе силы. Этот 180-градусный сдвиг фазы на 75
градусов происходит в частотном интервале, сопоставимом с шириной резонансной кривой.
Математическое описание и анализ этого явления непросты и в данном случае не требуются. Кратко он
рассмотрен в статье Ларсена в «Elektrotechnische Zeitschrift», Vol.
32, № 12, 23 марта 1911 г. Физическая основа этого, возможно, частично 85 вытекает из того факта, что когда
две частоты абсолютно одинаковы, так что ни одна из них не стремится воздействовать на частоту другой и
изменять ее, не может быть результирующего обмена энергией 90, что требует квадратурного соотношения
фаз. Кроме того, низкое снижение означает высокую инерцию по отношению к изменению частоты. Причиной
различия фазовых соотношений в зависимости от того, находится ли частота возбуждения выше или ниже
резонансной частоты, является тот факт, что в первом случае движущая сила стремится заставить стержень
вибрировать в режиме, отличном от его собственного режима, тогда как во втором случае верно обратное.
В представленной системе произойдет кратковременное относительное смещение фаз потенциала на
соответствующих импедансах. Этот сдвиг фазы становится очевидным в телефонной трубке 12 путем
регулировки расстояния между планкой и трубкой 6 с помощью винтового регулировочного механизма 14, с
помощью которого трубка 6 установлена в опоре 13, до тех пор, пока потенциалы на импедансах 110
первоначально не сместятся друг относительно друга 90, и путем первоначальной регулировки этих
потенциалов до равенства. Для такой настройки приемника 6 необходимо, чтобы расстояние между ними
составляло четверть длины звуковой волны 115 в воздухе. Для частот в несколько тысяч циклов это
расстояние составит несколько дюймов.
Сдвиг фазы на резонансной частоте приводит к кратковременному прекращению звука в приемнике 12, за
которым сразу же следует возобновление звука, поскольку фаза движения сначала смещается в
противоположное положение относительно фазы силы, а затем смещается еще на 90 градусов в положение,
противоположное его исходному положению. 125 Хотя фазовый сдвиг на 180 градусов происходит в
диапазоне частот, приблизительно соответствующем пику резонансной кривой, скорость изменения звука в
приемнике 12 на резонансной частоте 130 значительно превышает изменение наклона резонансной кривой.
На рисунке 3 показана кривая А, где по оси абсцисс отложены частоты, а по оси ординат — результирующий
ток звука или тока в приемниках. Она демонстрирует очень высокую чувствительность, достигаемую с
помощью этого метода, по сравнению с методами, чувствительность которых зависит от крутизны
резонансной кривой.
На рисунке B показана соответствующая резонансная кривая. Разумеется, телефонную трубку 12 можно
заменить визуально-индикационным устройством, например, электросчетчиком, с аналогичным эффектом.
На фиг. 4 показаны средства крепления и индикации, которые являются альтернативными средствам,
показанным на фиг. 1 и 2. Стержень закреплен на шарнирах, установленных в опорах с обеих сторон и
немного выступающих внутрь стержня по линии пересечения узлового поперечного сечения и нейтральной
плоскости изгиба. Такая конструкция в большей степени соответствует идеалу отсутствия тенденции к
относительному перемещению между стержнем и точкой опоры, чем в случае использования крепления,
показанного на рис. 1, и, соответственно, уменьшает демпфирование и повышает избирательность стержня.
Условия в отношении влияния на демпфирование были бы теми же, если бы штифты проходили через этот
стержень, но изменение распределения массы стержня, вызванное этим, имело бы тенденцию влиять на
частотные характеристики стержня.
Указывающий параметр аналогичен тому, который был предложен ближе к концу обсуждения рисунков 1 и 2,
то есть его чувствительность зависит от формы резонансной кривой. Движения стержня преобразуются в
соответствующие изменения тока в генераторных катушках 15, магнитная цепь которых включает постоянный
магнит 16, стержень 1 и два воздушных зазора, при этом магнитное сопротивление этой цепи изменяется в
зависимости от ширины воздушных зазоров, создаваемых вибрирующим стержнем. Магнитный поток в
магнитной цепи 50 может быть создан иными способами, помимо описанных, например, с помощью
дополнительной поляризующей обмотки на сердечнике или путем включения поляризующего источника
последовательно с катушками.
Переменный ток, генерируемый в катушках 15, усиливается и выпрямляется устройством 17, а амплитуда
выпрямленного тока отображается амперметром постоянного тока 18, при этом максимальное показание
указывает на состояние резонанса.
Способ крепления планки на рис. 5 аналогичен способу крепления на рис. 1. Привод аналогичен показанному
на рис. 1 и 4, за исключением того, что интенсивность вибраций увеличивается за счет одновременного
приложения магнитного притяжения к стержню в трех разных точках, при этом правильная фазировка
соответствующих притяжений обеспечивается правильным расположением точек относительно точек опоры.
Неэлектрический индикатор, а именно стетоскоп 19, используется для индикации резонанса. Это, вероятно,
самый простой из описанных до сих пор способов индикации, и, возможно, он имеет некоторое преимущество
в том, что нагружает стержень в несколько меньшей степени и, следовательно, пропорционально уменьшает
демпфирование.
Однако его действие менее позитивно и эффективно, чем действие некоторых других описанных средств (80).
В описанных выше приводных устройствах используются двухполюсные приводные магниты, магнитные цепи
которых замыкаются через участки стержня 85, непосредственно примыкающие к ним. В схемах на фиг. 6 и 7
используются 20 однополюсных магнитов, магнитная цепь каждого магнита проходит от одного из его
полюсов, через стержень, через опоры для стержня и магнитов, к другому полюсу. Конструкция, показанная на
рис. 7, использует принцип, применяемый в конструкции, показанной на рис. 5, для увеличения интенсивности
вибрации. На рис. 7 не показано никаких средств, указывающих на 95 вариантов, при этом следует понимать,
что могут быть использованы любые средства, показанные на других рисунках.
На фиг. 6 показано визуальное индикаторное средство, включающее микроскоп 21, 100. Микроскоп настроен
таким образом, чтобы охватывать край или другую опорную точку стержня на протяжении всего его «хода», в
этом случае состояние максимальной амплитуды легко определяется или, если микроскоп 105 является
измерительным, может быть точно измерено.
На рисунках 8, 9 и 10 показано применение описанных выше принципов к продольно вибрирующим стержням.
Схема 110 на рис. 8 соответствует схеме на рис. 4 и работает аналогичным образом, за исключением
различий в характере производимых колебаний.
На рис. 10 показан метод получения относительно высоких частот в конфигурации, в остальном аналогичной
той, что показана на рис. 8. Стержень установлен таким образом, чтобы узловые точки располагались на
расстоянии одной четверти длины стержня от концов. 120 Таким образом, стержень начинает вибрировать на
своей первой обертоне.
Конструкция, показанная на рис. 9, существенно отличается от конструкций на рис. 8 и 10 тем, что для
привода стержня диаметром 125 мм и генерации изменений тока, пропорциональных амплитуде его
колебаний, используется электростатическое притяжение. С этой целью концы 23 опоры 2 изготовлены из
проводящего материала и отделены от 1l0 286,921. Работа устройства должна полностью зависеть от
изменений, передаваемых через механически вибрирующий элемент. На рис. 11 показан упомянутый выше
конкретный случай. Представленные элементы на 70% аналогичны тем, которые показаны на других
рисунках, и имеют схожую маркировку, поэтому подробное описание не требуется. Конденсатор состоит из
проводящего элемента 23 и прилегающей к нему части 75 стержня. Элемент 23 изолирован от своей опорной
конструкции, которая может быть аналогична опорной конструкции телефонной трубки на рис. 2 и может также
включать в себя средство регулировки микрометра, подобное устройству 14 на этом рисунке.
На основании представленных на рис. 1–11 схем было установлено, что частоту электрических колебаний,
подаваемых заданным источником, можно точно установить с точностью до одной 85-й части на 10 000 или
лучше.
На рисунках 12 и 13 показаны эталоны частоты, в которых используются стержни из прозрачного, изотропного,
упругого материала, например, стекла. В расположении этих рисунков 90 также используются новые средства
индикации, которые стали возможны благодаря применению данного конкретного материала.
Принцип действия этих стандартов основан на том, что некоторые материалы, например, стекло, которые
обычно изотропны, становятся неизотропными при упругой деформации. В данном контексте материал
считается изотропным, если он способен пропускать свет с одинаковой скоростью во всех направлениях.
Обращаясь к рис. 13, стержень 1, источник света 25 и призмы Николя 26 и 27 изначально соединены таким
образом, что свет проходит от источника 25 через призмы 26 и 105 вдоль стержня 1 к призме 27.
Призма 26 поляризует свет в одном направлении в поперечной плоскости. Призма 27 «скрещена»
относительно призмы 26 таким образом, чтобы стать непрозрачной для выходящего из нее света 110,
который не подвержен влиянию перемычки в ее спокойном состоянии. Когда стержень приводится в
колебание под действием магнитного притяжения между двухполюсным сердечником 29 катушки 28 и
магнитным стержнем или пластиной 30, прикрепленной к стержню 115, он становится неизотропным. В
результате плоскополяризованный свет от призмы 26, вместо того чтобы проходить через стержень без
изменений, поляризуется в нем эллиптически. 120 Таким образом, при описанной выше первоначальной
настройке призм определенное количество света проходит через вторую призму при вибрации стержня.
Количество выходящего света пропорционально напряжению в 125 раз и поэтому наиболее выражено по
краям перекладины. Вдоль центральной или нейтральной плоскости изгиба остается темная линия. Когда
стержень резонансно вибрирует, «свет» становится 130 остальной частью опоры за счет изолирующих
сегментов 22.
Детали 23 с концами стержня образуют электростатические конденсаторы.
Разность потенциалов подается от источника 7 на один из конденсаторов для привода стержня. Вибрации
стержня вызывают соответствующее изменение потенциала на клеммах другого конденсатора,
поляризованного источником постоянного тока 24.
Хотя на фиг. 8 показаны крепления цапф 9 и 10, могут использоваться, например, крепления с режущей
кромкой, как на фиг. 1. Выбор между этими типами креплений определяется не столько соображениями
точности регулировки, как в случае поперечно вибрирующих планок, сколько соображениями портативности,
точности и надежности регулировки и т. д. Аналогично, поскольку частота колебаний стержней не зависит от
формы или размеров поперечного сечения, форма или размер сечения используемых стержней практически
не имеют значения.
Стандарты частоты, предназначенные для продольных колебаний, как правило, настроены на резонанс на
более высоких частотах, чем стандарты, предназначенные для поперечных колебаний. Из приведенного
выше уравнения частоты и сопровождающего его описания следует, что частоту в 10 000 циклов в секунду
можно получить с помощью стержня длиной около двадцати пяти сантиметров при вибрации в основной моде.
Частоты до 50 000 циклов в секунду легко достижимы при использовании несколько более коротких стержней.
Следует отметить, что на фиг. 1–10 показаны два принципиально разных способа привода и генерации:
электромагнитный и электростатический, а также несколько вариантов способов приложения
электромагнитных сил, создающих привод. Они также описывают несколько различных способов крепления
стержней и индикации состояния резонанса стержней. Следует понимать, что любой стандарт частоты, будь
то включающий поперечно или продольно вибрирующий стержень, может использовать любую желаемую
комбинацию этих различных средств, то есть различные средства, раскрытые для выполнения каждой из
различных функций, являются взаимозаменяемыми.
Было установлено, что использование электромагнитных приводных средств и электростатических
индикаторных средств дает особые преимущества, поскольку при этом избегается прямая связь, которая
существовала бы, если бы оба этих средства были либо электромагнитными, либо электростатическими. Это,
конечно, частный случай, иллюстрирующий общий принцип, согласно которому типы элементов,
объединенных в стандарте, должны быть такими, чтобы реакция в индикаторе286,921 236,921 была
отчетливо видна по краям. Увеличение количества света на резонансной частоте достаточно для того, чтобы
условие резонанса стало очевидным.
5- Рис. 12 иллюстрирует аналогичную конструкцию, в которой стержень вибрирует продольно. Раскрыта лишь
та часть конструкции, которая необходима с учетом рисунка 13. Конкретное расположение приводного
магнита 10 идентично расположению на рис.
8
- например, и имеет аналогичную маркировку.
Альтернативный конкретный тип приводного устройства, показанный на рис. 13, или любой другой, включая
электростатические средства, также может быть использован.
Также могут использоваться электростатические приводные средства.
Хотя для того, чтобы достаточно деформировать структуру стержня и восстановить значительное количество
света, требуется значительно больше энергии по сравнению с устройством, использующим поперечно
вибрирующие стержни, устройство, показанное на рис. 12, имеет преимущества перед устройством,
показанным на рис. 13, поскольку стержень легче заставить вибрировать на более высоких гармонических
частотах.
Если стержни привести в колебание таким образом, что узлы расположены на расстоянии примерно пяти
миллиметров друг от друга, что легко осуществимо, стержень будет колебаться с частотой, превышающей сто
килогерц.
Частоту можно легко определить, подсчитав количество узлов, если известны упругие свойства материала.
Для того чтобы стержень мог вибрировать на этих более высоких частотах, его не следует жестко заглушать,
как на других рисунках.
В данной модификации узловыми точками являются точки наибольшего напряжения и, следовательно, точки,
где интенсивность исходящего света максимальна. Если же стержень изготовлен не из изотропного
материала, а из одноосного или двуосного прозрачного кристалла, и если свет проходит через стержень в
направлении, параллельном одной из оптических осей, то свет может быть погашен при прохождении через
призмы Николя. Если стержень подвергнуть пьезоэлектрической вибрации с амплитудой 5 А, возникает очень
сильная последовательность деформаций. В результате оптические оси кристалла периодически колеблются
взад и вперед, пропуская свет. Таким образом, очень легко определить, когда стержень находится в
резонансе. Это справедливо как для продольно, так и для поперечно вибрирующих стержней.
Следует понимать, что в данном описании и в пунктах формулы изобретения термин «электрические
изменения», если он не оговорен, описывает электромагнитные, электростатические или любые другие
изменения, обычно связанные с электрическими явлениями. «Электрическая связь» будет пониматься
аналогичным образом, включая как магнитную, электростатическую, так и подобные ей связи. Подробно
описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы
заявляем, является 1. Стандарт частоты, включающий упругий стержень, установленный для имитации
колебаний "свободного-свободного" типа. 7, 2. Стандарт частоты, как указано в
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_236922.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=236922&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB236922A
[]
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Улучшения в работе световых сигналов.
Мы, компания GENERAL RAILWAY SIGNAL COMPACK, корпорация, существующая в соответствии с законами
штата Нью-Йорк, города Рочестер, округ Монро, штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки,
правопреемники Чарльза Уокера Прескотта, подданного короля Великобритании, проживающего по адресу:
Сомерсет-стрит, 109, Рочестер, Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, настоящим заявляем о характере
данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении: Данное изобретение относится к световым сигналам, и в частности к средствам для
точного и безошибочного определения в удаленной точке, отображается ли фактически освещенный сигнал.
При обеспечении работы сигналов для железнодорожной сигнализации и тому подобного, независимо от того,
являются ли такие сигналы световыми, позиционными или семафорными, крайне важно иметь возможность
надежно указывать в удаленной от такого сигнала точке, включен или выключен этот сигнал.
Индикация сигнала остановки важна для обеспечения того, чтобы (а) все сигналы, разрешающие
противодействующие движения, находились в положении «стоп» до того, как соответствующий сигнал будет
переведен в положение «продолжение», (б) все сигналы, разрешающие движения через стрелку или сход с
рельсов, находились в положении «стоп» до того, как положение стрелки или схода с рельсов может быть
изменено, и (д) один сигнал в автоматической системе блоковой сигнализации фактически указывал на
остановку до того, как сигналу в задней части было разрешено указать на продолжение движения. Кроме того,
в некоторых случаях желательно заменить определенный сигнал другим светящимся сигналом, когда нить
накаливания последнего сигнала перегорает.
Настоящее изобретение заключается в усовершенствовании световых сигналов общего типа, описанных в
Спецификациях. Патенты №№ 209856 и 212198, в которых в сигнальной лампе предусмотрена дублетная
линза, одна из которых концентрирует свет, излучаемый нитью накаливания, в конический луч, который
дополнительно концентрируется второй линзой в узкий луч, пригодный для целей железнодорожной
сигнализации.
В каждой лампе предпочтительно предусмотрены две нити накаливания, расположенные параллельно, как
описано в Спецификации № 212, 198, при этом одна нить накаливания служит резервной на случай
перегорания другой, а индикатор работоспособности лампы срабатывает только тогда, когда обе нити
накаливания горят.
Надежность показаний повышается благодаря конструкции, ранее предложенной для сигнальных ламп, не
снабженных вышеупомянутыми элементами, в которой индикаторное устройство управляется цепью,
включающей нить накала и анод лампы, а также источник переменного тока, так что ток в этой цепи
присутствует только до тех пор, пока пространство между нитью накала и анодом ионизировано. Подобное
устройство описано в спецификации № 185, 084.
Кроме того, согласно изобретению, анодная пластина из углерода или подобного материала, расположенная
с одной стороны оси лампы, предотвращает использование задней внутренней стенки плафона в качестве
отражателя и, следовательно, возникновение ложных сигналов.
Если для индикации движения используются три лампы, обозначающие соответственно «продолжать»,
«предупреждение» и «стоп», то стоп-сигнал автоматически загорается, если нити накаливания обеих других
ламп погасли.
При подробном описании изобретения будут использованы прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 простым
и схематическим образом показано, как индикаторное реле может быть активировано известным способом в
ответ на загорание сигнальной лампы двухэлементного типа или типа лампы Флеминга; фиг. 2 иллюстрирует
схему, аналогичную фиг. 1, в которой индикаторное реле реагирует только в том случае, если загораются нити
накала обеих ламп; фиг. 3 показывает схему, в которой реле переменного тока может управляться удаленно
по паре проводов, один из которых может использоваться для индикации с помощью термоэлектронного
принципа, загорается ли лампа, управляемая таким реле; фиг. 4 иллюстрирует трехпозиционный световой
сигнал, две лампы которого представляют собой лампы Флеминга, и в котором третья лампа загорается
всякий раз, когда ни одна из других ламп не горит. На фиг. 5 представлен боковой разрез светового сигнала,
воплощающего изобретение заявителей и включающего лампу с пластиной внутри, которая служит экраном
от ложных сигналов, а также элементом для обнаружения свечения нити накаливания; и на фиг. 6
представлен фронтальный вид нити накаливания указанной лампы.
На фиг. 1 нить накала F лампы, установленной на опоре 1, соединена непосредственно со вторичной
обмоткой трансформатора 2, первичная обмотка которого, в свою очередь, соединена с одной из вторичных
обмоток 5 трансформатора 3 через соответствующий управляемый контакт 4, при этом первичная обмотка
трансформатора 3 подключена к соответствующему источнику переменного тока. Контакт 4 может
управляться вручную или представлять собой передний или задний контакт соответствующего реле в
зависимости от обстоятельств.
При замкнутом выключателе или контакте 4 нить накала F получает питание, отображая сигнал
определенного цвета или символа, при условии, что цепи, по которым энергия поступает к нити накала F, не
прерываются и не размыкаются ни в одной точке.
При достаточном напряжении накала нити F, достаточном для надлежащего освещения рассматриваемого
сигнала, пространство между нитью F и пластиной P ионизируется, что позволяет довольно свободно
протекать току от пластины P к нити F, по крайней мере, если к ней приложен источник потенциала. Вторичная
обмотка 6 трансформатора 3 имеет один конец, соединенный со средней точкой вторичной обмотки
трансформатора 2, а другой конец — с пластиной P через индикаторное реле IR, которое будет срабатывать
до тех пор, пока нить накала F находится под напряжением в заданной степени. Если нить накала F
перегорит, или источник энергии частично выйдет из строя или будет полностью отключен по какой-либо
другой причине, реле IR перейдет в обесточенное положение.
На рис. 2 изображены две лампы 11 и 12, аналогичные лампе 7, показанной на рис. 1. В данной схеме
предполагается подавать сигнал, активируя реле IR, только в том случае, если обе лампы 11 и 12 должным
образом загорятся. Один из примеров или случаев, когда может быть желательно указать, находятся ли под
напряжением все лампы группы, состоит в использовании ряда красных ламп для остановки движения на
нескольких маршрутах, конкурирующих с определенным маршрутом, по которому поезд проезжает или
которому разрешен проезд в силу сигнала разрешения на движение. В этом случае механизм блокировки
предпочтительно сконструирован таким образом, что четкий сигнал не может быть подан на
рассматриваемом маршруте до тех пор, пока не будут фактически зажжены сигналы остановки или красные
сигналы для всех конкурирующих маршрутов.
На фиг. 2 нить накаливания лампы 11 подключена к вторичной обмотке трансформатора 13, и эта лампа
может управляться рычагами, рельсовыми реле и тому подобными устройствами для включения первичной
обмотки этого трансформатора 13, когда лампа 11 должна гореть; лампа 12 подключена аналогичным
образом к трансформатору 14. В данном случае, один из выводов индикаторного реле IR соединен
последовательно со вторичной обмоткой трансформатора 15, а зазоры между нитями накала F и пластиной P
ламп 11 и 12 соединены с ним последовательно. Если обе лампы 11 и 12 загорятся, то в реле индикации IR
будет протекать достаточный ток, чтобы оно перешло в положение под напряжением по следующей цепи:
начиная от вторичной обмотки трансформатора 15, провод 16, от пластины P до нити накала F лампы 12, от
средней точки вторичной обмотки трансформатора 14 через провод 17 до пластины P лампы 11, через
ионизированный газ лампы 11 до нити накала F, к вторичной обмотке трансформатора 13, и от средней точки
этой обмотки до провода 18, через обмотку реле IR обратно к вторичной обмотке трансформатора 15.
Очевидно, что если лампа 11 или лампа 12 погаснет, то прослеживаемая цепь практически разомкнется, так
что реле IR перейдет в обесточенное положение.
На рис. 3 показана схема, аналогичная схеме на рис. 1, в которой используется реле постоянного тока,
реагирующее только на поток постоянного тока, и в которой некоторые провода используются как для
индикации, так и для сигнализации. В данной схеме нить F лампы 20 подключена к вторичной обмотке
трансформатора 21, который в своем нормальном состоянии, как показано на рисунке, питается от вторичной
обмотки 22 линейного трансформатора 23 через цепь, которую можно проследить следующим образом:
начиная от вторичной обмотки 22, провода 24 и 25, первичной обмотки трансформатора 21, провода 26,
обратного контакта 27 реле переменного тока R, провода 28 и 29, обратно к вторичной обмотке 22; так что
лампа 20 горит, когда реле переменного тока R находится в обесточенном положении. При включенной лампе
20 по следующей цепи протекает достаточный ток для перевода реле постоянного тока в рабочее положение:
от вторичной обмотки 22 трансформатора 23, проводов 24, 25 и 30, нити накала F лампы 20, через
ионизированный газ к пластине P лампы 20, проводов 31, 32 и 33, обмотки реле постоянного тока, проводов
34 и 29, обратно ко вторичной обмотке 22.
Поскольку реле постоянного тока реагирует только на однонаправленный ток, оно не займет положение под
напряжением, даже если к нему подается переменный ток. Кроме того, поскольку реле индикации постоянного
тока DC зависит от протекания однонаправленного тока, а такой ток не может протекать, если нить накала F'
лампы 20 фактически не горит, очевидно, что реле DC переходит в обесточенное положение, как только
температура этой нити накала падает ниже заданного значения, при котором можно с абсолютной точностью
определить, загорится ли лампа 20. В показанной схеме нить накала F может быть обесточена вручную или
автоматически путем замыкания выключателя 36, после чего цепь питания реле R переменным током
замыкается следующим образом: начиная от вторичной обмотки 37, трансформатора 23, провода 38,
выключателя или контакта 36, проводов 39, 32 и 40, конденсатора 41, провода 42, обмотки реле R, провода 43
и 24 возвращаются к вторичной обмотке 37.
При включенном реле R его задний контакт 27 размыкает цепь питания нити накала F, так что лампа 20
больше не горит. Такое обесточивание нити накала F, разумеется, обесточивает реле постоянного тока по
причинам, изложенным выше.
В системах блочной сигнализации с тремя или более положениями или множественной индикацией, в которых
используются либо цветные, либо позиционные световые сигналы, желательно давать более строгую
индикацию, чем полное отсутствие индикации, если конкретная лампа или лампы, которые должны гореть,
погасли.
На фиг. 4 чертежей изображен трехцветный световой сигнал для железных дорог, включающий лампы G, Y и
R, которые сконструированы таким образом, чтобы излучать зеленый свет, указывающий на ясность, желтый
свет, указывающий на осторожность, или красный свет, указывающий на опасность, соответственно, в
зависимости от положения контакта 53. В показанной конкретной конфигурации лампы G и Y представляют
собой вентили Флеминга, аналогичные лампе 7, изображенной на рис.
1
а также лампа, показанная на рис. 5, причем лампа R представляет собой один из обычных типов ламп с
концентрированной нитью накаливания, ранее использовавшихся для целей железнодорожной сигнализации.
Нити накаливания ламп G, Y и R подключены к вторичным обмоткам трансформаторов 50, 51 и 52
соответственно. При нормальных условиях движения транспорта впереди, как показано на рисунке, с
контактом 53, расположенным справа (который может быть контактом трехпозиционного рельсового реле или
контактом с ручным управлением любого типа), трансформатор 50 и, соответственно, лампа G запитываются
через следующую цепь: начиная от вторичной обмотки 54 трансформатора 55, провод 56, контакт 53, провод
57, первичная обмотка трансформатора 50, провода 58 и 59, обратно к вторичной обмотке 54.
При включенной лампе G к сетке g трехэлементного термоэлектронного усилителя или аудиона 60 подается
пульсирующий отрицательный потенциал, возникающий из-за переменного потенциала во вторичной обмотке
61, выпрямляемого действием лампы Флеминга G и подаваемого на сетку g аудиона 60 через следующую
замкнутую цепь: начиная от этой вторичной обмотки 61, провода 63 и 64, вторичной обмотки 65
трансформатора 62, нити накала F аудиона 60 к его сетке g, провода 66 и 67, от анода P к нити накала лампы
или лампы Флеминга G через провода 68 и 69 обратно к вторичной обмотке 61.
Вследствие отрицательной пульсирующей электродвижущей силы, приложенной к сетке g аудиона 60, причем
этот пульсирующий потенциал имеет фазовое соотношение, при котором он достигает максимума, когда
напряжение вторичной обмотки 70 трансформатора 62 максимально в направлении от анода P к нити накала
F аудиона 60, практически не протекает ток через анодную цепь аудиона 60, которую можно проследить
следующим образом: начиная от вторичной обмотки 70, провод 71, первичной обмотки трансформатора 52,
провод 72, анода P аудиона 60, через ионизированный газ к нити накала F, провода 64 и 73 обратно к
вторичной обмотке 70. Другими словами, при включенной лампе ~G сетка g имеет отрицательное смещение,
так что кажущееся внутреннее сопротивление аудиона 60 становится очень высоким, и практически никакой
ток не может проходить через анодную цепь этого аудиона, и, следовательно, красная лампа R сигнала не
горит. Однако, если зеленая лампа G по какой-либо причине обесточивается, будь то из-за перегорания нити
накала F или из-за обрыва цепи в одной из цепей питания, ведущих к этой нити, то это отрицательное
смещение на сетке g также исчезает, и, следовательно, лампа R загорается.
Предупреждающая лампа Y питается от цепи, аналогичной цепи прозрачной лампы G, как это видно на
рисунке. Кроме того, одновременно может быть запитана только одна из ламп G или Y, так что если цепь для
одной из этих ламп замкнута на контакте 53, а эта цепь разомкнута в другой точке, ни одна из этих ламп не
будет запитана, и на сетку g не будет приложено отрицательное напряжение, так что лампа R будет гореть.
Однако, если ни лампа G, ни лампа Y не загораются, либо из-за опасных дорожных условий впереди, либо
из-за перегоревшей нити накаливания, то загорится лампа R, так что в случае перегорания одной из этих
ламп автоматически будет подан более строгий сигнал.
В описанных выше схемах в качестве источника энергии использовался переменный ток, и хотя переменный
ток предпочтительнее, поскольку индикаторный ток отличается от него, будучи однонаправленным, следует
понимать, что изобретение не ограничивается использованием переменного тока и что при желании вместо
показанных трансформаторов может использоваться источник энергии постоянного тока.
На рисунках 5 и 6 показан конкретный тип корпуса светового сигнального устройства С, а также средства для
поддержки линз и патрона лампы внутри него, позволяющие регулировать положение патрона относительно
таких линз, но при этом светоизлучающий блок, включающий такие линзы и патрон лампы, может быть
извлечен из такого корпуса как единое целое. Корпус С предпочтительно имеет большое круглое отверстие в
передней стенке, в которое с помощью болтов 81 может быть ввинчен светоизлучающий блок, включая
линзовый корпус 80. Этот объектив снабжен углублением в его большом конце, в котором наружная линза 82
предназначена для удержания кольцом-ободком 83, соответствующим образом закрепленным винтом на
объективе 80, тогда как внутренний малый конец объектива имеет углубление, предназначенное для
размещения внутренней или малой линзы 84, которая удерживается на месте кольцом-ободком 85, имеющим
выступающий вниз выступ 851, как показано на рисунке. В фартуке 8, 5l ободкового кольца 85 предусмотрены
пазы, расположенные на соответствующем расстоянии друг от друга, при этом полка 86 может быть
закреплена болтами в различных регулируемых положениях вдоль вертикальной линии.
Эта полка 86 снабжена большими круглыми отверстиями, через которые могут проходить болты 87,
выступающие из патрона лампы 88. Эти отверстия настолько велики, что патрон 88 можно регулировать как
по горизонтали относительно линзы 84, так и по горизонтали относительно линзы до того, как эти болты будут
затянуты.
Благодаря этой регулировке, а также вертикальной регулировке предусмотренной полки 86, патрон лампы
может быть отрегулирован в трех различных плоскостях, перпендикулярных друг другу. Этот патрон или
гнездо для лампы 88 на практике отрегулировано таким образом относительно линз 84 и 82, что стандартная
трубка, подобная той, которая будет описана далее, при помещении в указанное гнездо излучает луч
желаемого рассеивания от комбинации двухлинзового осветителя, включающей линзы 82 и . 84.
Представленная на рисунке двухэлементная термоэлектронная лампа включает в себя ламповый плафон 90
с обычным штыревым основанием 91, предпочтительно имеющим три, а не два выступающих штыря, и в
которой нить накала F состоит из двух частей нити накала 92 и 93, соединенных в несколько рядов, как
показано на рис.
6 рисунков. Непосредственно за этой нитью накаливания F расположена пластина P, к которой подсоединен
выводной провод, идущий от цоколя 91 лампы обычным способом. На практике эта пластина P
предпочтительно изготавливается из углерода, чтобы быть более восприимчивой к накоплению ионов,
испускаемых нитью накала F, и эта пластина также служит экраном, предотвращающим отражение света,
излучаемого в корпус C от внешнего источника света, такого как, например, фара двигателя или что-то
подобное, через линзу, создавая впечатление, что сигнал горит, то есть, создавая ложное или фантомное
показание.
На практике нити накаливания могут быть обработаны или пропитаны одним из известных способов, чтобы
сделать их более способными к электронному излучению, чем нити обычной конструкции.
Комбинация линз 82 и 84, известная в железнодорожной сигнализации как «дублетная комбинация», имеет
такую конструкцию, что свет, излучаемый нитью накаливания F под большим телесным углом,
концентрируется малой линзой 84 в конический луч, падающий на большую линзу 82. Большая линза 82
сконструирована таким образом, что этот конический луч, в свою очередь, дополнительно концентрируется в
довольно узкий световой луч, подходящий для целей железнодорожной сигнализации. Предпочтительно
использовать именно такую комбинацию линз, чтобы большое количество доступного света, излучаемого
нитью накала F, могло быть направлено вдоль пути для целей сигнализации по принципу преломления и без
использования отражателей.
Следует отметить, что отражатели нельзя использовать в световых сигналах такого рода из-за ложных
сигналов, возникающих, если световой луч направляется в корпус сигнала, содержащий отражатель, через
линзы снаружи. Это происходит потому, что отражатель отражает свет обратно через линзы, внутренняя из
которых предпочтительно окрашена, создавая впечатление, будто нить накаливания освещена. В этом типе
сигнала, несмотря на отсутствие отражателя, возникали трудности с излучением ложного или фантомного
сигнала из-за попадания света на внутреннюю вогнутую поверхность лампочки, обычно используемую в
световых сигналах этого типа. Чтобы избежать отображения таких фантомных сигналов, пластина P была
расположена между нитью накаливания и задней стенкой лампочки, так что отражение от этой части лампочки
полностью предотвращается.
Соседние файлы в папке патенты