Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13608
.pdf
нагрузочные или демпфирующие устройства могут представлять собой грузы или пружины, тормоза,
демпферы, лопатки или подобные устройства, расположенные между чашей и внутренним карданным
кольцом, между одним карданным кольцом и другим, или между внешним карданным кольцом и биноклем.
Дата: 23 марта 1931 года.
CRUIKSHANK & FAIRWEATHER, 29, Saint Vincent Place, Глазго, и 65166, Chancery Lane, Лондон, W.C.2, агенты
заявителей.
Период колебаний вокруг одной оси нивелирования превышает период колебаний вокруг другой оси
нивелирования более чем на 5004 и предпочтительно не менее чем на 70% меньшего периода, в результате
чего мы получаем прецессию оси нивелирования, как описано, соответствующую параболической траектории
в горизонтальной плоскости. Ввиду сравнительно возвратно-поступательного характера этой прецессии, в
отличие от сравнительно вращательного характера эллиптической прецессии, мы уменьшаем ложное
отклонение, передаваемое на карту компаса.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в системах карданного подвеса.
Мы, компания KELVIN, BOTTOMLEY & BAIRD LIMITED, британская компания, и Уильям Торнтон Слейтер,
гражданин Великобритании, оба проживающие по адресу: Кембридж-стрит, 16120, Глазго, настоящим
заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны
и установлены в следующем заявлении:
Предметом данного изобретения является усовершенствованная форма самовыравнивающейся или
карданной системы, в которой устойчивость обеспечивается главным образом за счет гравитационного
контроля, применимая, в частности, для установки или подвешивания приборов, таких как магнитные
компасы, сконструированная таким образом, что после отклонения от горизонтального положения она
возвращается в него заданным образом.
Способ, которым любая самовыравнивающаяся система i4r возвращается в горизонтальное положение после
возмущения, для целей данного описания может быть определен с помощью прецессии, совершаемой
воображаемой осью, которая является вертикальной, когда система достигает горизонтального положения.
Таким образом, известные формы самовыравнивающихся систем, в которых устойчивость обеспечивается
главным образом гравитационным контролем, как правило, включают платформу, которая поддерживается
таким образом, что она имеет возможность качаться вокруг по меньшей мере двух прямоугольно
расположенных осей и может автоматически стремиться к горизонтальному положению под действием
гравитации. Способ, которым такая платформа возвращается в исходное горизонтальное положение после
смещения, может быть определен с помощью прецессии вокруг вертикали и приближения к ней,
осуществляемой осью, перпендикулярной платформе. В дальнейшем эта ось будет называться «осью
выравнивания C», а две расположенные прямоугольно оси будут называться «осями нивелирования». Одна
из осей нивелирования обязательно расположена таким образом, чтобы иметь возможность свободно
выравниваться горизонтально относительно другой.
Прецессия, осуществляемая осью подъема, может быть определена относительно фигуры, прочерченной на
воображаемой горизонтальной плоскости точкой пересечения этой оси 70, продолженной, при
необходимости, в длину, и этой плоскости. Прецессию можно изучать, проецируя луч света почти
перпендикулярно на плоскую отражающую поверхность, установленную на платформе параллельно
плоскости платформы и перпендикулярно ей, и перехватывая отраженный луч удаленной горизонтальной
поверхностью.
По мере того, как платформа вновь стремится к своему горизонтальному положению после смещения с него,
и ее вертикальная ось прецессирует вокруг и приближается к вертикали, фигуры, начерченные на
горизонтальной плоскости точкой пересечения оси и точкой пересечения в луче света 85, подобны, и характер
как начерченных таким образом фигур, так и характер прецессии, осуществляемой вертикальной осью.
определяются соотношением угловых скоростей, возникающим в каждый момент времени, 90°, с которым
платформа качается вокруг двух осей выравнивания. Когда платформа качается под действием только силы
тяжести и без существенного демпфирования, ось подъема описывает, по сути, фигуры Лиссажу на
горизонтальной плоскости, которые можно графически построить, сложив два простых гармонических
движения в направлениях, взаимно перпендикулярных друг другу. 100 Согласно данному изобретению, мы
предлагаем самовыравнивающуюся систему, в которой устойчивость обеспечивается главным образом
гравитационным управлением, сконструированную таким образом, что ось выравнивания описывает параболу
или фигуру, приблизительно похожую на параболу, в горизонтальной плоскости, в то время как указанная ось
совершает прецессию вокруг вертикали и приближается к ней, и система вновь обретает горизонтальное
положение после однократного смещения на 110 градусов от нее.
В приложениях к системам самовыравнивания.
В конструкциях, где платформа или ее эквивалент могут свободно качаться под действием силы тяжести, мы
можем предложить конструкции, в которых период свободного колебания платформы вокруг одной оси
выравнивания превышает период ее колебания вокруг другой оси выравнивания на 100% меньшего периода,
что позволяет получить прецессию оси выравнивания, которая, как описано, описывает истинную параболу. В
приближении мы можем предложить конструкции, в которых более длительный период колебаний не
превышает более короткий период более чем на 100%, но предпочтительно превышает его не менее чем на
700% от более короткого периода, или в которых более длительный период превышает более короткий
период более чем на 100% от более короткого периода, что позволяет получить прецессию оси вращения,
которая, как описано, описывает фигуру, по форме приближающуюся к параболе.
В системах самовыравнивания, где колебания платформы вокруг одной или каждой оси выравнивания
затухают, мы можем регулировать демпфирование и периоды свободного колебания вокруг одной или каждой
оси выравнивания таким образом, чтобы получить соответствующую прецессию оси выравнивания,
проявляющуюся в описанном методе оптической проекции.
В отличие от предмета данного изобретения, известные формы самовыравнивающихся систем были
сконструированы без учета намеренно большой разницы между периодами колебаний относительно двух
нивелирных осей, так что в таких формах период относительно одной оси не превышал период относительно
другой оси на достаточный запас для того, чтобы вызвать прецессию оси выравнивания, соответствующую
параболической форме (см. график на горизонтальной плоскости).
В общем случае карданной системы, в которой платформа или ее эквивалент могут свободно качаться под
действием силы тяжести, если конструкция обеспечивает равные периоды колебаний платформы вокруг двух
осей выравнивания, прецессия, совершаемая осью выравнивания, будет соответствовать одной из фигур
Лиссажу, состоящей из прямой линии, эллипса или окружности, в зависимости от того, совпадает ли фаза
колебаний вокруг одной оси выравнивания с фазой 0, сдвинута по фазе на неопределенное смещение или
сдвинута по фазе на точную четверть периода и имеет равную амплитуду с колебаниями вокруг другой оси
выравнивания. Однако, как правило, в известных конструкциях период колебаний платформы вокруг одной
оси нивелирования превышает период колебаний вокруг другой оси нивелирования на небольшой процент от
меньшего периода. Фигуры Лиссажу, полученные из прецессии оси вращения в таких конструктивных формах,
принимают вид вырожденных эллипсов с непрерывно изменяющимся эксцентриситетом, соответствующим
непрерывно изменяющимся фазовым смещениям между большим и меньшим периодами колебаний.
Эти вырожденные эллипсы характерны для прецессии, осуществляемой вертикальным нивелиром, когда
периоды колебаний вокруг нивелирных осей различаются на проценты в большую сторону.
примерно до 3004 меньшего периода, после чего их форма становится менее определенной, поскольку
разница между периодами колебаний приближается к 50% меньшего периода. Если конструкция
обеспечивает период колебаний вокруг одной оси нивелирования, который превышает период вокруг другой
оси нивелирования ровно на 500/500 от меньшего периода, то фигура Лиссажу, полученная из уравнения 8,
представляет собой прецессию оси нивелирования, которая имеет простую симметричную форму,
отмечающую переходный этап от преимущественно эллиптической к преимущественно параболической
форме. После этого этапа, когда SS в процентах от избытка колеблется от -500 и выше, параболическая
форма графика становится все более определенной. В частности, параболическая форма характерна для
фигур, соответствующих прецессии оси возведения, получаемой в конструкциях, обеспечивающих период
колебаний вокруг одной оси нивелирования, который превышает период колебаний вокруг другой оси
нивелирования по меньшей мере на 70% меньшего периода, и который может превышать меньший период
более чем на 100% меньшего периода.
В практическом применении, например, в магнитном компасе, установленном на карданном подвесе, чаша
компаса представляет собой платформу, необходимую для поиска горизонтальной точки под действием силы
тяжести. Обычно чаша снабжена плоской глазурованной верхней поверхностью, которая находится в
горизонтальной плоскости, когда чаша стоит на одном уровне. Глазурованная поверхность может
использоваться в качестве отражающей поверхности для оптической демонстрации прецессии,
осуществляемой «осью выравнивания», перпендикулярной глазурованной поверхности и представленной
продолжением обычно вертикальной оси симметрии чаши. «Оси выравнивания» — это оси крепления
карданного подвеса. Прецессия оси выравнивания 1 вокруг вертикали и приближение к ней по мере того, как
чаша компаса вновь стремится к горизонтальному положению после смещения от нее, может быть
представлена графически построенными фигурами Лиссажу. i2G В известных карданных креплениях
магнитных компасов, не имеющих специально большой разницы между периодами колебаний чаши вокруг
двух осей нивелирования, прецессия, выполняемая осью выравнивания 12,5, сопровождалась вихревым
движением жидкой среды, содержащейся в чаше компаса, независимо от того, была ли это среда воздухом
или жидкостью, в результате чего карта эхо-пассажа была ложно отклонена от магнитного меридиана. В
случаях, когда точка опоры или опора карты компаса расположена таким образом, что вынуждена участвовать
в прецессии, совершаемой осью вращения, и, следовательно, описывать фигуру, подобную фигуре Лиссажу,
описываемой осью вращения, движение, совершаемое указанной точкой опоры, непосредственно
способствует возникновению ложного отклонения карты компаса.
Согласно данному изобретению, мы применяем его к карданному креплению магнитного компаса, к
устройствам нагружения или демпфирования, предназначенным для обеспечения периода колебаний чаши
вокруг одной оси выравнивания, который превышает период колебаний вокруг другой оси выравнивания
более чем на 500° и предпочтительно как минимум на 70% меньшего периода, благодаря чему мы получаем
прецессию оси выравнивания, как описано, соответствующую параболической траектории в горизонтальной
плоскости. Благодаря сравнительно возвратно-поступательному характеру этой прецессии, в отличие от
сравнительно вращательного характера эллиптической прецессии, мы уменьшаем ложное отклонение,
передаваемое на карту компаса.
Подобные нагрузочные или демпфирующие устройства могут представлять собой грузы, пружины или
тормоза.
Демпферы, лопатки или подобные устройства, расположенные между чашей и одним из карданных колец,
между одним карданным кольцом и другим, или между карданным кольцом HPE или чашей и биноклем.
На прилагаемых рисунках (рис.)
1
-9 На рисунках 10 и 11 представлены диаграммы, иллюстрирующие прецессию оси вращения магнитных
компасов с карданным подвесом, причем на них постепенно показано изменение прецессии от вырожденной
эллиптической формы к параболической с увеличением отношения периодов колебаний вокруг осей
нивелирования; на рисунках 10 и 11 представлены, соответственно, план и часть проекции, часть
вертикального сечения магнитного компаса с карданным подвесом в соответствии с изобретением, имеющего
прецессию оси вращения, в основном, как показано на рисунке 7.
Обращаясь к рисункам 1-9, можно увидеть, что прецессии, показанные на рисунках 1 и 2, были получены с
отношением периодов 1,2/1; прецессия, показанная на рисунке...
3
было получено с соотношением 1,5/1; прецессии, показанные на рис. 4 и 5, были получены с соотношением
1,711; прецессия, показанная на рис. 6, была получена с соотношением 1,911; прецессии, показанные на рис.
7 и 8, были получены с соотношением 2/1; прецессия, показанная на рис. 9, была получена с соотношением
2,111.
Вследствие сравнительно возвратно-поступательного характера прецессий, показанных на рис. 4 и 5
(соотношение 1,7/1), где рис. 4 представляет прецессию при вращении по часовой стрелке, а рис. 5 —
прецессию при вращении против часовой стрелки приблизительно одинаковой величины, в отличие от
сравнительно вращательного характера эллиптических прецессий, показанных на рис.
1 Lnd 2 (отношение 1,211), где обе прецессии представляют собой однонаправленное вращение, мы
уменьшаем ложное отклонение, передаваемое на карту компаса.
75 Следует понимать, что фигуры Лиссажу, полученные после двух последовательных перемещений, как
правило, будут отличаться от фигур, полученных после одного перемещения, на величину, зависящую от
начальной разности фаз между двумя простыми гармоническими движениями вокруг двух осей. Прецессия,
показанная на рис. 8, была получена при первоначальном небольшом расхождении фаз смещений и
демонстрирует, что небольшая разница фаз в случае отношения 2/1 не нарушает приблизительную
параболическую форму фигуры. Однако при больших разностях фаз fsgure может отклоняться от fsgure
приблизительной параболы с углом 90°, но при этом не потеряет своего возвратно-поступательного
характера, и большая разность фаз также не уничтожит вращательный характер прецессий, определяемый
отношением 1,2/1 и меньше. Несмотря на это отклонение от параболической формы на 95 градусов, когда
большие фазовые различия вызваны двумя смещениями, параболическая форма фигуры Лиссажу после
одного смещения является определенной характеристикой соотношений 100 выше 1,7/1.
Обращаясь к рис. 10 и 11, чаша компаса 1 установлена на режущих кромках 2, 3 в карданном кольце 4, так что
она может свободно качаться вокруг оси A-A'. Карданное кольцо 105 4 и чаша 1 размещены внутри внешнего
корпуса или бинокля 5, при этом карданное кольцо установлено в корпусе или бинокле 5 на режущих кромках
6.7, расположенных вдоль оси B-B' 110 под прямым углом к оси A-A'.
Вместе с карданным кольцом 4 расположены массы 8 и 9, расположенные таким образом относительно
размеров и положения, что период колебаний чаши и карданного кольца вокруг оси 115 B-B' приблизительно
равен удвоенному периоду колебаний одной только чаши вокруг оси A-A', при этом такое расположение
обеспечивает прецессию оси подъема, которая в основном соответствует показанной на рис. 7. 120 Подробно
описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы
Соседние файлы в папке патенты