Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_14038
.pdf
которого перпендикулярна оси гироскопа, обеспечивает поддержание горизонтального положения и может
использоваться в качестве искусственного горизонта.
В еще одном варианте изобретения вторая рама крепится к основной вилке с помощью двух шарниров или их
эквивалентов, причем линия этих вторых шарниров перпендикулярна линии шарниров, которые крепят
основную раму к вилке.
К этой второй раме с помощью шарниров крепится гироскоп или система из двух гироскопов, ось или оси
гироскопа или гироскопов которых перпендикулярны линии шарниров, соединяющих вторую раму с первой.
Система, установленная на второй раме, стабилизируется относительно вертикали описанным выше
способом. Прибор, установленный на второй раме, например, зеркало, стабилизируется относительно
колебаний WO по тангажу и крену транспортных средств.
Джеймс Гордон Джуи, гражданин Великобритании, проживающий в Ла-Манче, Виктория Доуэнхилл, Глазго,
настоящим заявляет о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые должны быть
подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Настоящее изобретение относится к
гироскопическим аппаратам для использования на движущихся транспортных средствах, таких как морские и
воздушные суда, и имеет своей целью обеспечение улучшенной гироскопической стабилизации и управления,
а также улучшенных методов работы гироскопов, которые используются для стабилизации.
В основе концепции лежит гирооптический механизм, включающий раму (или ее эквивалент), прикрепленную
к вертикальным стойкам горизонтальными шарнирами, Т-образный соединительный элемент, пришитый к
раме, посредством обычно Y-образных шарниров, линия вертикальных шарниров перпендикулярна оси
вращения, центр тяжести редко располагается слева от оси вращения. ) Iby ---In ol P--fve-,c ivh.o the tilono, 'he
wds ol ---pin so tlint tile CVVIocope rotat-es in allegation, ale] iiieii-is for n o it. n e rt',fAt hie -,i-, piii is inaintained pel-
to Ele In one form of the invention [lie easing is attached to 9, frame or bv Illepps of --,-o -pi--,Tots, the ---3 0,1 tbe
-,.livotf; being- percentred to t'lle -)f spiD o' -yroseope. The -bv -irc,gns o' hori01, a --For-]:, 01. ille a File line, of the
staid pivols is pc--,1j,)--iictic-Lil,,,-1, o dipt of file pivots wLiieh t'.]e ca;iii-- 01. 'lie -y-,'oscapo to tChe 1-1-arrte, so that
vices Ge of spin of -'lie is horizontal thin EU2 of thn InSi. pivots is vertical.
На вертикальном шпинделе находится ряд скользящих щеток, расположенных в держателе для щеток,
установленном на основании инструмента. В результате работы гибких проводников, контактных колец и
проводов ток передается на гиросеоп и другие принадлежности, которые будут описаны позже. Эти
принадлежности обеспечиваются за счет ослабления гиросеоп. На вертикальном шпинделе также
установлено червячное колесо, которое зацепляется с червяком, приводимым в движение реверсивным
электродвигателем (или двигателями с противоположным вращением), прикрепленным к основанию
инструмента. Посредством замыкания контактов, осуществляемого корпусом гироскопа и рамой,
электродвигатель приводит в движение червячное колесо 65 таким образом, что плоскость рамы
поддерживается параллельной или, даже в самых крайних положениях, параллельной плоскости маховика
гироскопа.
A — это — полоса гироскопа, расположенная таким образом, что конусность — это эксцентриситет
относительно линии шарниров, которые крепят корпус гироскопа к передней панели. ceidre Of 75 javity lics in
the -plane ol the cenvandently ill the of tlit ffjjl nivols, to an observer who views Ge the 01, 'of 11)c a n c].1 o el o in
ba-nd side of 'fie 'fine oc tl.-l-al,'tjiel) die he 'i -- le 10 -C,!-1 The frame, the calibre(! 1)e -011,3 85 или PeSpect to 1, c
a-" (,-carit) the forh or the The Actual of t'lle Is is fro 0 to fl- for u, c e to 'I-C fflat, i, ti- I- 'I --- fs-- V:1Q.Ch attne',] 'lie ol,
Ale to flie 95 fr2L1Y1e inclilled to Ale- the eeec--.i'trle Ballast. a 'ten.clir,, to CQllz,,e 'lie ".9 line of the latter ffivots, and
as a r astray the -yioseoi)e aliout the fork tile nxis of ql)iil of t",e 15 hori7011,ql Anti tli-- E-- tbe -5711:-11 т),т -хе ка нг,
из файла в файл фи--iilo ls --c-lfic-,1. i05 AISO 1 так что восхищаться 'nip 11,Le);.otx -)-!
вентилятор!!! область видимости для кадра v3rti-c-nl Cell-tre. Из nf 1111e eS to mie sido of the vanities] пришло,
что U0 содержит оси вилки ilia. В результате вращения реверсивного ротора вся система будет вращаться в
азимуте, причем направление вращения будет зависеть от направления приложения силы относительно
линии вращения вилки. Эта функция устройства очень важна по причинам, указанным в ПОЛНОЙ
СПЕЦИФИКАЦИИ 19Q.
C-iyrc2fQPIC 'i будет описан позже.
Теперь предположим, что рама маятникова относительно шарниров вилки. Если рама наклонена
относительно вертикали, то есть, если центр тяжести рамы с ее несущей системой лежит с одной стороны от
вертикальной плоскости, содержащей шарниры вилки, то происходит прецессия гироскопа на шарнирах,
которые крепят корпус гироскопа к раме, и плоскость рамы поддерживается параллельной плоскости
маховика гироскопа за счет действия реверсивного двигателя. Эксцентриковый груз воздействует на j5 вокруг
оси вращения, которая крепит корпус гироскопа к раме, в направлении, которое приводит к тому, что рама
устанавливается вертикально. Если при вертикальном расположении оси вращения гироскопа центр тяжести
системы, удерживаемой рамой, лежит в вертикальной плоскости, в которой вращается вилка, то прецессия
прекращается. Однако, если, и это важное свойство устройства, центр тяжести переносимой системы
находится с одной стороны от вертикали, содержащей линию вращения шарниров вилки, когда линия
вращения шарниров гироскопа вертикальна, гироскоп продолжает прецессировать вокруг своих шарниров, так
что при работающем редукторном двигателе устройство вращается равномерно в унисон с плоскостью рамы
и линией вращения шарниров гироскопа, вертикальной или очень близкой к ней.
Аналогичная ситуация наблюдается, когда рама Wrhiii и ее несущая система имеют смещенный центр тяжести
относительно следующих шарниров. Когда рама наклонена к вертикали, грископ оказывает давление на
шарниры, которые прикрепляют грископ к раме, и это прецессионное движение ускоряется силой,
приложенной к этим шарнирам со стороны веса. Гироскоп воздействует на поворотные шарниры, увлекая за
собой их в направлении, в результате чего линия вращения гироскопа поднимается вертикально. Если, когда
гироскопические оси (ось вращения, которая крепит корпус гироскопа к раме) находятся в положении, когда
центр тяжести гироскопа смещен в сторону от вертикальной плоскости, и гироскоп продолжает
прецессировать на этих осях, система продолжает вращаться по азимуту.
Желательно, чтобы устройство вертоскопа имело полную свободу вращения на шарнирах, которые крепят
корпус вертоскопа к раме. Азимутальный датчик или двигатели могут приводиться в действие контактами
ролика, расположенными на корпусе аироскопа и предназначенными для работы на контактной пластине или
пластинах, расположенных на раме. S'-ich arranienmenments хорошо анализируются и не могут быть описаны.
Они вводят значительные ограничения на движение гироскопа на его опорных шарнирах.
Способ, не предполагающий введения роликового трения, заключается в использовании потока воздуха,
создаваемого с периферии корпуса гироскопа, для замыкания контактов, установленных на раме. Поток
воздуха подается через сопло и выходит в виде струи таким образом, что его реактивная сила не имеет
момента относительно оси вращения гироскопа. На раме закреплены два стержня, установленные на
горизонтальных шарнирах и заканчивающиеся лопастями. Каждый красный грузик закреплен на конце,
удаленном от лопатки, а лопатки расположены на некотором расстоянии друг от друга, причем расстояние
между ними несколько больше диаметра воздушного потока. Когда рама параллельна плоскости маховика
гироскопа, поток воздуха проходит между лопатками, 85 которые удерживаются прикрепленными грузами.
Червяк азимутальной зубчатой передачи приводится в движение двумя двигателями, предназначенными для
вращения червяка в противоположных направлениях. Когда 90-градусный гироскоп поворачивается
относительно рамы в одном направлении, поток воздуха воздействует на одну из лопаток, которая опускается
вниз, происходит контакт, в результате чего включается один из двигателей. 95 двигателей подключены к
источнику тока через лопастные контакты таким образом, что при включении двигателя рама поворачивается
по азимуту, чтобы привести ее в параллелизм с плоскостью маховика. 100 Поворот гироскопа относительно
рамы в противоположном направлении приводит к тому, что вторая лопатка выдвигается, и второй моторный
переключатель включается в работу. 105 Необходимость использования двигателей может быть устранена
путем приведения червяка в движение двумя небольшими турбинными колесами, которые приводятся в
движение потоком воздуха, создаваемым периферией корпуса гироскопа. 110 Взрывное давление передается
по коротким трубам, открытые концы которых разделены расстоянием, немного превышающим диаметр
воздушного потока.
Когда рама параллельна плоскости 115 маховика гвроскопа, Ite bLasi не входит ни в одну из петель. Однако,
когда гироскоп вращается на своих опорных шарнирах, поток воздуха попадает в одну из труб и воздействует
на одно или другое турбинное колесо, при этом конструкция такова, что рама поворачивается в направлении,
которое приводит ее в параллельное положение относительно плоскости маховика. 125 Описанное
устройство становится доступным для различных целей. Предположим, что рама с установленным на ней
стержне нейтральна относительно вилки и что гироскоп оснащен эксцентриковым грузом, как и требовалось.
Равновесное положение устройства — это положение, при котором линия шарниров, крепящих корпус
гироскопа к раме, является вертикальной. Устройство в таком виде может использоваться для управления
транспортным средством. Система может поворачиваться по азимуту путем приложения момента силы
любым удобным способом вокруг шарниров вилки.
При использовании устройства для управления рулём рекомендуется устанавливать его таким образом,
чтобы оси вилки располагались поперёк транспортного средства. При такой компоновке устройство не
подвержено воздействию рыскающих движений транспортного средства.
Как уже объяснялось, благодаря применению пары шарниров, позволяющих устройству плавно
поворачиваться по азимуту относительно транспортного средства, устройство может показывать истинную
вертикаль как по тангажу, так и по крену. Таким образом, устройство может использоваться как индикатор
вертикали, так и в качестве рулевого средства.
В качестве альтернативы, для создания желаемых моментов вращения я могу установить на раму один или
несколько двигателей, предназначенных для вращения вентилятора или вентиляторов в плоскости или
плоскостях, перпендикулярных линии вращения вилки. Если используется один форсуночный механизм, он
должен быть обратимым:
Если используются два таких устройства, они располагаются таким образом, чтобы двигаться в
противоположных направлениях.
Теперь предположим, что описанное устройство вращается по азимуту под действием момента сил,
приложенного к шарнирам вилки. Станет ясно, что когда шарниры вилки расположены спереди и сзади
относительно движущегося транспортного средства, устройство будет испытывать возмущающее
воздействие при повороте транспортного средства.
движение или выполнение рыскания.
Следует помнить, что центр тяжести системы, удерживаемой вертикальными шарнирами, эксцентричен
относительно этих шарниров. Я могу расположить конструкцию таким образом, чтобы устройство вращалось
по азимуту, когда шарниры вилки расположены приблизительно поперек транспортного средства, и
относительно него, когда оно расположено иначе относительно транспортного средства. Также. Я
предполагаю, что центр вращения системы, установленной на вертикальных шарнирах, эксцентричен в
описанном смысле относительно линии этих шарниров в промежутках, когда шарниры вилки расположены
поперек транспортного средства, но находится на линии вертикальных шарниров в оставшееся время.
Каждый оборот устройства в этом положении легко организовать для вращающейся системы контактов и
контактных девяток на одной из вилок или (50 дюймов) на элементе, установленном на невращающемся
основании инструмента.
Желаемый аппарат может быть использован другим человеком. Рама крепится к заднему двигателю G5, и
относительное смещение рамы и гироскопа используется для управления механизмом, расположенным на
раме или на корпусе гироскопа, таким образом, что к гироскопу прикладывается момент силы вокруг
шарниров вилки в направлении, которое приводит к вращению гироскопа в направлении вращения рамы.
Конструкция удобна тем, что скорость вращения гироскопа немного больше, чем скорость вращения рамы, так
что гироскоп постоянно приближается к раме и отстает от нее. Угловое расстояние между рамой и гироскопом
всегда мало.
Согласно одному из удобных вариантов расположения, для получения необходимой пары датчиков к раме
жестко крепится гироскоп, ось которого горизонтальна, то есть обычно перпендикулярна линии шарниров,
крепящих первый гироскоп к раме, точно такой же, как гироскоп, установленный на вертикальных шарнирах.
Направление вращения второго гироскопа противоположно направлению вращения первого. Если угол 90°
второго гироскопа точно равен углу первого, то первый гироскоп идеально синхронизируется со вторым, и нет
необходимости в установлении электрических контактов. Однако на практике в пункте 9а целесообразно
установить на раму реверсивный электродвигатель или его аналог. Этот реверсивный двигатель управляется
электрическими контактами, расположенными на гироскопе и раме, таким образом, что, если первый гироскоп
отклонится от линии рамы более чем на несколько градусов, система лопаток вращается в плоскости,
перпендикулярной линии шарниров вилки, что приводит к отсутствию смещения рамы и гироскопа.
Как видно, при работе системы fle описанным способом частота кадров может быть следующей:]) r i-! ] aiiuh на
скорости ally -11i0. Первый, или стабилизирующий, гироскоп вращается вместе с ним с той же угловой
скоростью вследствие взаимодействия с вращением второго, или тренировочного, гироскопа.
В еще одном варианте изобретения а.
Вторая часть состоит в том, чтобы прикрепить 1 b- iT хвостовики двух шарниров или etftelen к основной раме,
линия tfiSe fli\OLS bens ieinendicilar к линии nfivots chie 12attachment the main frame to the forik.
К этой второй раме с помощью шарниров прикреплен авроскоп (или система из 1-0 гироскопов), ось авроскопа
перпендикулярна линии шарниров 125, которые соединяют вторую раму с первой. Система, установленная на
второй раме, стабилизируется относительно вертикали описанным ранее способом. Прибор, установленный
на второй раме (например, зеркало, служащее искусственным горизонтом), стабилизируется относительно
колебаний тангажа и крена транспортных средств.
В очень упрощенном варианте изобретения гироскоп крепится с горизонтальной осью посредством
вертикальных шарниров к вертикальной раме, которая, в свою очередь, крепится посредством
горизонтальных шарниров к элементу io, который может поворачиваться по азимуту относительно
движущегося транспортного средства, на котором установлен аппарат. Предусмотрены средства для
фиксации элемента в любом желаемом положении относительно транспортного средства.
Например, этот элемент может удобно вращаться с помощью червячной передачи.
Корпус гироскопа нагружается описанным выше способом таким образом, что центр тяжести системы,
удерживаемой вертикальными шарнирами, становится эксцентричным относительно линии этих шарниров,
так что, когда гироскоп выровнен относительно рамы, рама приобретает устойчивость относительно
шарниров, которые крепят раму к элементу конструкции.
Описанное устройство предназначено для управления движущимся транспортным средством. Предположим,
что рама расположена поперек транспортного средства. Если устройство находится в вертикальном
положении, управление транспортным средством осуществляется таким образом, чтобы рама оставалась
выровненной относительно гироскопа, то есть чтобы эксцентриковый груз, удерживаемый гироскопом,
находился в вертикальной плоскости, содержащей горизонтальные шарниры, рама стабилизировалась в
вертикальном положении, и транспортное средство управлялось по прямой линии. Если горизонтальные
шарниры расположены поперек транспортного средства, то поворотные движения транспортного средства не
вызывают никаких нарушений в работе устройства.
Удобно устанавливать на раму механизм для применения к устройству, соединяя его с другими элементами
по линии горизонтальных шарниров.
Если, например, пара сил прикладывается в одном направлении относительно линии этих осей вращения,
гироскоп прецессирует вокруг вертикальной оси вращения. Транспортное средство поворачивается в одном
направлении; если же направление оси вращения меняется на противоположное, гироскоп поворачивается в
обратном направлении относительно осей вращения. Эвроскоп приобретает устойчивость в результате того,
что он используется для управления транспортным средством.
Очевидно, что относительное смещение гироскопа и рамы может быть использовано для управления
сервомотором, соединенным с рулевым механизмом транспортного средства.
Изобретение проиллюстрировано на прилагаемых чертежах, на которых одинаковые обозначения указывают
на одинаковые детали в различных видах.
Простейший вариант изобретения показан на рис. 1.
Корпус гироскопа 1 крепится двумя вертикальными шарнирами 2, 2 к раме или ее эквиваленту 3, которая, в
свою очередь, крепится двумя горизонтальными шарнирами 4, 4 к стойкам 5, 5 или их эквиваленту,
установленным на основании 'j 6; стойки и основание образуют вилку. К корпусу гироскопа прикреплен груз 7,
благодаря которому центр тяжести гироскопа смещается в сторону от линии вращения шарниров 2, 2.
Конструкция 7i такова, что, когда ось вращения гироскопа перпендикулярна раме 3, центр тяжести гироскопа
лежит в плоскости рамы и, для наблюдателя, который смотрит на устройство So вдоль оси гироскопа и видит
колесо, вращающееся по часовой стрелке, находится справа от линии шарниров 2, 2, которые крепят гироскоп
к раме. Рамка 82.
3
Гироскоп и принадлежности могут находиться в нейтральном или маятниковом положении относительно осей
4, 4. Описанное устройство предназначено для управления любым судном или транспортным средством,
далее именуемым для удобства в качестве транспортного средства. Устройство устанавливается на
транспортном средстве таким образом, чтобы линии шарниров 4, 4 располагались поперек транспортного
средства, а управление транспортным средством осуществляется так, чтобы ось вращения гироскопа
оставалась перпендикулярной раме 3. Если рама 3 наклонена к вертикали на шарнирах 4.
4
Масса 7 воздействует на гироскоп, который удерживает раму в вертикальном положении, и, если на раме
установлено прицельное устройство, оно стабилизируется относительно колебаний тангажа аппарата.
К раме 3) прикреплен реверсивный электродвигатель 8, шпиндель которого несет систему плоских лопаток 9,
9.
Когда ? 0.
Двигатель 8 питается током, лопатки 9, 9 вращаются в воздухе, и на раму воздействует момент силы вокруг
шарниров 4, 4. Гироскоп прецессирует на шарнирах 2, 2, и транспортное средство управляется таким
образом, что ось вращения гироскопа остается перпендикулярной раме 3, которая вращается в направлении
прецессии гироскопа. Если необходимо повернуть стрелу в обратном направлении, двигатель переключается
в обратном направлении, в результате чего гироскоп начинает прецессировать на шарнирах 2, 2 в обратном
направлении.
В этом устройстве рама 3 стабилизируется.
Что касается тангажа, то это движения транспортного средства, возникающие в результате того, что оно
управляется таким образом, что апертура видеоскопа остается поперечной раме. Для того чтобы рулём было
понятно положение гироскопа относительно рамы, удобно выдвинуть один из шарниров 2 и прикрепить к нему
рычаг 10, заканчивающийся роликом или колесом 11, которое опирается на контактное устройство,
включающее, как показано на рис. 2, две проводящие пластины 12, 13, разделённые узкой изоляционной
полосой 14. Когда ось вращения гироскопа перпендикулярна раме s, ролик 11 опирается на полосу 14, но если
это условие не выполняется, ролик опирается на одну из пластин 12 или 13. Один вывод батареи или её
эквивалента (не показан) подсоединён к рычагу 10, а другой вывод через две лампы (не показаны) — к
пластинам 12, 13, так что в зависимости от того, соприкасается ли ролик 11 с пластиной 12 или с пластиной
13, загорается одна из ламп.
Легко разработать способ, позволяющий использовать контактное устройство для управления сервомоторами
таким образом, чтобы транспортное средство автоматически поворачивалось так, чтобы ось вращения
располагалась поперек рамы 3. Подобные устройства хорошо известны и не нуждаются в описании. Во многих
случаях, особенно когда к раме 3 крепится прицельное устройство, желательно предусмотреть средства,
позволяющие по желанию устанавливать гироскоп в нейтральное или эксцентричное положение, как описано
выше, относительно линии шарниров 2, 2, которые крепят его к раме 3.
На рис. 3 показано удобное устройство, позволяющее регулировать положение массы 7 относительно
гироскопа.
Рамка 15 прикреплена к корпусу гироскопа, как показано на рисунке. На этой раме, в передних и задних
подшипниках, установлен резьбовой стержень 17, который входит в зацепление с внутренним резьбовым
отверстием, образованным в массе 7, вращение которой предотвращается направляющей и направляющими,
как показано на рисунке. Стержень 17 приспособлен для вращения с помощью реверсивного
электродвигателя 16, благодаря чему масса 7 может быть размещена в любом желаемом положении
относительно оси вращения 2, 2. Удобно расположить упор таким образом, чтобы при зацеплении груза с
упором гироскопическая система находилась в нейтральном равновесии относительно шарниров 2, 2. Если
рама 3 с установленной на ней системой находится в нейтральном равновесии относительно шарниров 4, 4,
то, когда масса 7 входит в зацепление с упором, гироскоп устанавливается свободно.
На фиг. 4 показан еще один вариант изобретения, в котором шарниры 4, 4 рамы 3 установлены в
подшипниках, закрепленных на раздвоенной раме 26 или ее эквиваленте, которая прикреплена к
вертикальному шпинделю 23, установленному в подшипниках 24, 25. На шпинделе 23 закреплено множество
скользящих колец 21, каждое из которых соединяется с валом. красный с помощью щетки 22, прикрепленной к
базовой конструкции аппарата.
Система щеток и скользящих колец служит для подачи тока к двигателям, размещенным внутри корпуса 3. На
шпинделе 23 установлено нагревательное колесо 20, которое входит в зацепление с червяком 19,
предназначенным для привода от одного из двух электродвигателей 18, причем один двигатель предназначен
для вращения вилки 2& в одном направлении, а другой двигатель предназначен для вращения вилки в
противоположном направлении. На раме 3 установлены два небольших электродвигателя 8, 8, шпиндели
которых несут системы лопаток 9, 9 уже описанного типа. Гироскоп I приводится в эксцентричное положение
относительно линии вращения 2, 2 с помощью груза 75 7, расположенного, как показано на рисунке. Таким
образом, масса 7 обеспечивает устойчивость рамы 3 при условии, что последняя остается выровненной
относительно гироскопа, то есть так, чтобы ось вращения гироскопа оставалась перпендикулярной раме 3.
Описанные устройства могут работать двумя способами. В первом из этих способов электродвигатели 18, 18
управляются контактным устройством 85 1-13 таким образом, что ось гироскопа поддерживается строго
поперечно раме 3. Если гироскоп вращается вокруг осей 2, 2, то замыкающее устройство приводит в действие
один из двигателей 18, 18 190 для вращения конструкции таким образом, чтобы ролик 11 оказался в среднем
положении, т.е. в совмещении с изоляционной лентой 14 (рис.). 2). Функция электродвигателей 8, 8
заключается в том, чтобы заставить аппарат вращаться по азимуту. 95 Как следует из названия,
электродвигатели 8 и 8 вращаются в противоположных направлениях. При работе аппарата описанным
способом рама 3 стабилизируется в вертикальном положении, так что становится ясно, что аппарат M1O2
может использоваться для управления транспортным средством.
При использовании аппарата рекомендуется устанавливать его таким образом, чтобы шарниры 4, 4
располагались поперек транспортного средства, чтобы гарантировать, что аппарат не будет поврежден в
результате рывков транспортного средства. Данное устройство также может использоваться для определения
истинной вертикали транспортного средства относительно всех осей следующим образом. Масса 7 на рис.
4 заменяется перемещаемой массой, как объяснил и проиллюстрировал ИлГ со ссылкой на рис. 3. Устройство
повернуто таким образом, что центр тяжести расположен эксцентрично относительно линии шарниров 2, 2,
так что шарниры 4, 4 расположены поперек транспортного средства iALm. В таком положении рама 3
стабилизируется в истинном вертикальном положении. Теперь гироскоп находится в нейтральном положении
относительно шарниров 2, 2, и, за счет гашения одного из реторий S. 8, устройство 12 приводится во
вращение по азимуту. Когда шарниры 4, 4 расположены продольно относительно транспортного средства,
рама указывает вертикальное положение относительно вращательных движений транспортного средства и
так далее. «При таком использовании аппарата целесообразно сбалансировать систему, установленную на
раме 3, таким образом, чтобы ее центр тяжести находился на линии шарниров 4, 4.» Описанное устройство
может эксплуатироваться другим способом (1E 341,592). Электрические соединения7-- таковы, что двигатели
8 и 8 с соответствующими системами лопаток 9, 9 управляются контактным устройством 10-13 таким образом,
что, когда ролик 11 покидает полосу для засыпки 14 (рис. 2), один из двигателей 8, 8 включается, в результате
чего ролик возвращается на указанную полосу.
Когда гироскоп находится в эксцентричном положении относительно оси вращения 2, 2, устройство,
работающее, как описано, позволяет определять вертикальное положение относительно оси вращения 4, 4.
При подаче питания на один из электродвигателей 18, 18 аппарат медленно вращается по азимуту.
Электродвигатели 8, 8 должны быть способны создавать достаточно большие моменты сил, чтобы
удерживать ролик 11 на изоляционной полосе 14 контактного устройства. С помощью используемого
устройства гироскоп 1 начинает следовать за рамой 3. Когда устройство используется для определения
вертикального положения движущегося по крену и тангажу транспортного средства, гироскоп становится
эксцентричным, когда шарниры 4, 4 расположены поперек транспортного средства. Гироскоп удерживается в
этом положении в течение достаточно длительного промежутка времени, чтобы обеспечить положение рамы
3 относительно подшипников 2, 2 и аппарата, медленно вращающейся по азимуту с помощью одного из
электродвигателей 18.
Как и прежде, желательно, чтобы система, поддерживаемая рамой 3, была нейтральной относительно
шарниров 4. 4. Как видно, при работе аппарата описанным выше способом гироскоп вращается вокруг осей 3
и 2 под действием пары сил, приложенной к осям 4 и 4. Существенный способ изобретения заключается в
получении необходимой пары сил путем жесткого крепления к раме 3, ось которой обычно перпендикулярна
линии 415 шарниров 2, 2, которые прикрепляют первый гироскоп 1 к указанному устройству, второго
гироскопа, который в точности аналогичен первому и вращается с той же скоростью, что и первый, но в
противоположном направлении.
Если гироскопы не являются однородными, то условие должно быть таким, чтобы импульс второго гироскопа
был точно равен импульсу первого. Один из вариантов такой конструкции показан на рис. 5, где 1 обозначает
первый, или прецессирующий, гироскоп, прикрепленный, как и прежде, к раме 3 вертикальными опорами. 2, 2
и 11 обозначают второй, или тренировочный, гироскоп, корпус которого, как показано, прикреплен к раме 3,
при этом его ось расположена поперек рамы. Если рама вращается вокруг осей 4, 4, то 1 не оказывает
никакого сопротивления, и она не может свободно прецессировать вокруг вертикальной оси. Его функция,
одна из важнейших, заключается в применении к первому, или прецессирующему, гироскопу I. Когда весь
аппарат поворачивается по азимуту, точно определяется момент сил, необходимый для его вращения на
шарнирах 2, 2 с рамой. Когда основание аппарата вращается с угловой скоростью 4, например, гироскоп 1
обязательно вращается с угловой скоростью , и первый гироскоп, имеющий угловой момент, испытывает
вокруг шарниров 4 несколько колебаний, и если угловой момент первого гироскопа равен 1, он вращается в
направлении, в котором вращается основание, с угловой скоростью 4.
Когда устройство 80 установлено на транспортном средстве, поворот транспортного средства не вызывает
относительного движения первого гироскопа и рамы, поскольку гироскопический момент, приложенный к
шарнирам 4, 4 рамы 85 вторым, или тренировочным, гироскопом, заставляет прецессирующий гироскоп
вращаться вместе с рамой точно с той угловой скоростью, с которой поворачивается транспортное средство.
Гироскоп 1 становится эксцентричным относительно 90 относительно линии шарниров 2, 2 за счет
добавления массы 7, а электродвигатели 8, 8, которые расположены таким образом, чтобы вращаться в
противоположных направлениях, управляются контактным устройством 10-13 таким образом, что 95 ось
прецессирующего гироскопа остается перпендикулярной плоскости рамы 3. При такой конструкции рама
стабилизируется в вертикальном положении, а шарниры A4, 4 расположены поперек 100-го транспортного
средства. Если устройство расположено таким образом, что шарниры 4, 4 находятся в продольном
направлении относительно транспортного средства, то при повороте транспортного средства рама 3
отклоняется от истинной вертикали в сторону кажущейся вертикали.
На фиг. 6 и 7 показан вариант изобретения, в котором это возражение устранено. Прецессионный гироскоп I,
как и прежде, прикреплен к раме 3 bv -ainsa i)ie вертикальные pi vots 2, 2. Гироскоп 110 находится в
нейтральном положении относительно этих шарниров и центрируется относительно рамы с помощью пружин
27, 27.
Положение покоя гироскопа на шарнирах 2, 2 таково, что его ось вращения 115 лежит поперек рамы.
Конструкция такова, что когда гироскоп находится в этом положении, ролик 11 контактного устройства 10-13
уже описанного типа опирается на изолирующую полосу 120, которая разделяет контактные пластины 12, 13.
Расположение пружин в основном соответствует описанию в предыдущей спецификации -274,268.
Второй, или тренировочный, гироскоп 11 крепится к раме 3 с помощью двух вертикальных шпинделей,
которые входят в зацепление с подшипниками, установленными на раме. На одном из шпинделей установлен
червячный механизм 28, с которым зацепляется изношенный винт 29, вращающийся с помощью ручки 30.
Поворотом ручки изменяется ось тренировочного гироскопа 1', и компонент вращения, падающий на раму,
также изменяется. Рама 3 снабжена механизмом управления силой тяжести относительно шарниров 4, 4.
Если система координат ds смещена относительно вертикали, гироскопический маятник совершает
колебания, при этом система координат вращается вокруг осей 4, 4, а обрабатывающий гироскоп 1 — вокруг
осей 2, 2. Тренировочный гироскоп 1l, будучи жестко закрепленным на раме, не может свободно совершать
прецессию вокруг вертикальной оси, в результате чего период колебаний аппарата зависит от углового
момента гироскопа 1, степени контроля силы тяжести, обеспечиваемой рамой 3, и прочности пружин 27, 27.
Когда ролик 11 опирается на одну из пластин 12, 13, один из двигателей 8, 8 включается, и в результате
вращения соответствующей системы лопаток прецессионное движение рамы вокруг шарниров 4, 4
замедляется. Рама устанавливается в вертикальное положение. Теперь предположим, что устройство
установлено на транспортном средстве с шарнирами 4, 4, расположенными вперед и назад относительно
транспортного средства. Пусть направления вращения гироскопов соответствуют направлениям, указанным
изогнутыми стрелками, а направление движения транспортного средства — направлению, показанному
прямой стрелкой. Если M — масса системы, удерживаемой рамой 3, h — расстояние от центра тяжести рамы
до оси вращения 4, 4, V — скорость транспортного средства, и последнее вращается с угловой скоростью l', то
на раму 3 относительно осей вращения 4, 4 действует так называемый центробежный момент величиной MVh
4' (обычно, когда рама находится в вертикальном положении). Тренировочный гироскоп 1' вращается вместе с
транспортным средством и прикладывается к раме примерно на t)l TiOntS 4. 4 пары оборотов вокруг Io 4' 45 ire
1 — это величина углового отклонения тренировочного гироскопа.
Эти пары действуют в одном направлении.
и если Cn. — угловой момент рецессирующего гироскопа, а Q — скорость, с которой он вращается в точках 2
2, то мы имеем On.
11euc i-e MVh+I =Cv, Q =, и вращающаяся розетка вращается с ad v5 p.ce "r tlherp is ro distulbance due to turning
motion. Легко показать, что если выполняется соотношение MIi + Iw = Cn, то положение покоя устройства на
вращающемся транспортном средстве — это положение, при котором рама 3 находится в истинной
вертикали, а ролик 11 — на изоляционной полосе 14 контактно-заклинивающего устройства.
Если гироскопы 1 и P подобны и вращаются с одинаковой скоростью, ось гироскопа 1' устанавливается с
помощью механизма 65 червячной передачи таким образом, чтобы он вносил вклад в вращение, лежащий
поперек рамы, величина которого равна Cng - MVh, где CG — угловой момент любого из гироскопов. 70 При
изменении скорости транспортного средства целесообразно изменять величину гравитационного контроля,
обеспечиваемого рамой 3, таким образом, чтобы выполнялось указанное выше условие. На фиг. 6 груз 31 75,
установленный на резьбовом стержне 32, может перемещаться вверх или вниз путем поворота ручки 33. На
практике удобно вращать стержень 32 с помощью небольшого реверсивного двигателя. Когда это устройство
устанавливается на транспортное средство под углом 80 градусов, при этом шарниры 4, 4 расположены
поперек транспортного средства, тренировочный гироскоп устанавливается так, что его ось располагается
поперек рамы :3. Угловой момент вращающегося гироскопа равен по величине тому, которым обладает
вращающийся гироскоп.
На рис. 8 показан способ применения стабилизирующего или кломпиадного препарата Camp! ef к раме 3
относительно линии шарниров 4, 4, что исключает необходимость в двигателях 90 8, 8. Один из шарниров 4
выдвинут и несет рычаг 36. На рычаге 36 закреплен стержень 34 из мягкого железа или низкоуглеродистой
стали, концы которого входят в два соленоида 35, которые закреплены на одной из вертикальных стоек 5 или
аналогичном устройстве. Один вывод батареи или другого источника электрического тока (не показан)
соединен с одним выводом каждого из соленоидов, а остальные выводы соленоидов соединены с пластинами
12, 12.1 (Пят. 2).
Оставшийся вывод батареи соединен с рычагом 10, а следовательно, и с роликом 11. Когда ролик 11 отходит
от изолирующей полосы 14 и опирается на пластину 105, через один из соленоидов проходит ток, и стержень
34 испытывает силу, тянущую его [вперед, к центру соответствующего ему соленоида]. В результате рама 3
испытывает момент силы, приложенный к шарнирам 4, 41, и соединения таковы, что этот момент силы, если
бы он существовал сам по себе, заставил бы ролик вернуться в центральное положение.
На рис. 9 в плане показаны два маятника, соединенных вместе для образования стабилизатора, который
определяет вертикальную ось относительно тангажа и крена.
Рама 3, снабженная системой контроля гравитации, как и прежде, установлена на двух шарнирах 4, 4, 12
(расположенных в подшипниках, прикрепленных к выступам 5, 5, которые, в свою очередь, прикреплены к
основанию прибора). В соответствии с уже описанным способом, на вертикальных шарнирах, установленных
в подшипниках и прикрепленных к раме 125 3, установлен прецессирующий гироскоп 1, который центрируется
относительно рамы с помощью пружин. К раме 3 жестко прикреплен тренировочный гироскоп 12. На рисунке
341592 функция компенсирующего гироскопа 39 заключается в предотвращении возмущений маятника,
вызванных центробежными моментами, возникающими при поворотах судна. Угловой момент гироскопа 39
регулируется таким образом, чтобы его величина составляла MVh, где M — масса системы, установленной на
шарнирах 4, 4, V — скорость судна, а h — расстояние от центра тяжести системы ниже линии 75 шарниров 4,
4. На рис. 10 предполагается, что шарниры 4, 4 расположены продольно относительно судна, и когда рама
находится в этом положении, ось вращения компенсирующего гироскопа проходит поперек рамы 80.
Направление вращения показано изогнутой стрелкой, нарисованной на корпусе гироскопа, а направление
движения корабля — прямой стрелкой, нарисованной на основании прибора. 85 Когда основание прибора
повернуто относительно судна, для компенсации необходимо, чтобы ось вращения компенсирующего
гироскопа оставалась перпендикулярной продольной линии под углом 90° на направляющей. Таким образом,
поскольку основание поворачивается относительно корабля, рама 48 должна поворачиваться относительно
рамы 3 в противоположном направлении с той же скоростью. Функция двигателя 95 43 заключается в том,
чтобы направлять раму 48 таким образом, чтобы ось вращения компенсатора-гейроскопа 39 оставалась
перпендикулярной продольной линии судна. К раме 48 прикреплен рычаг 44, на котором установлен
держатель щетки 45 и щетка 46, которая захватывает равномерно намотанный резистивный провод или
реостат 47 (рис. 10 и 11). Прикреплена платформа 49, на которой установлен прибор, в виде провода 50,
который заканчивается щеткой 51, щеткой 52, которая входит в зацепление с неформованным намотанным
резистивным проводом или реостатом 53, установленным на судне.
Один вывод резистора с высоким потенциалом, пропускающим электрический ток, соединен с одним концом
каждого реостата или резистивного провода, а оставшийся вывод — с оставшимся концом каждого реостата.
Установлено равномерное падение потенциала вдоль каждого из 115 реостатов или резистивных проводов.
Две щетки 46.52 соединены с якорем двигателя 43. Двигатель 43, обмотки возбуждения которого удобно
возбуждаются раздельно, сконструирован таким образом, что якорь i20 вращается, когда потенциал,
приложенный к его клеммам, мал, и включается при наличии разности потенциалов между щетками 46. 52.
Реостаты 47, 53 расположены таким образом, что, когда щетки находятся под одинаковым потенциалом (что
соответствует состоянию, когда двигатель 43 не работает), ось вращения гироскопа 39 располагается поперек
корпуса корабля. Когда платформа 49 повернута, на ней должно быть установлено устройство 130,
расположенное на транспортном средстве таким образом, чтобы шарниры 4, 4 находились в продольном
направлении относительно транспортного средства, направление движения которого указано прямой
стрелкой на рисунке.
Направления вращения гироскопов обозначены стрелками, нарисованными на обтекателях, в которых
размещены маховики. Тренировочный гироскоп 1t показан с наклоненной осью, так что условие для
компенсации выполняется. Рама 3' установлена на валу 37, который свободно вращается в подшипнике 38,
установленном на раме 3. К раме 3' с помощью вертикальных шарниров крепится прецессирующий гироскоп
1", который центрируется с помощью пружин. К раме жестко прикреплен тренировочный гироскоп 11”. Эти
гВроскопы вращаются, как показано на рисунке, в противоположных направлениях. Предполагается, что они
похожи, так что полный угловой момент lv, действующий на раму 31, равен нулю. Двигатели для
стабилизирующих или противовесных муфт Providino на рисунке не показаны. На раме 3' может быть
размещено зеркало или другой оптический прибор, который находится в горизонтальном положении, когда
рамы 3 и 3' находятся в вертикальном положении.
Для многих целей, в частности для стабилизации артиллерийского вооружения, используемого на
военно-морских судах, необходимо предусмотреть маятник, который устанавливается в истинное
вертикальное положение и крепится на платформе, которая поворачивается или вращается по азимуту
относительно корабля, на котором он установлен.
Решение задачи А1s приведено в пунктах 10 и 11. Рама 3 (рис. 10) прикреплена к вертикальным стойкам 5. 5
lv meanls горизонтальных ivots 4. 4. К раме 1, посредством двух вертикальных шарниров 2, 2, прикреплен
гироскоп Drec-esSino' 1, который нейтрален относительно шарниров 2, 2 и центрирован относительно рамы '3
Ve. a'.vM, состоящей из двух пружин. К удлинителю одного из шарниров 2 прикреплен рычаг 10, на котором
установлен ролик 11, контактирующий с пластинами 12, 13. Устройство eontact-malrni. 10-13 управляет Vuoe-s
8. 8 и связанными с ними системами лопаток, как уже было описано. К раме прикреплен тренировочный
гироскоп 1'. Оси обоих гироскопов расположены поперек рамки 3.
Гироскопы похожи и вращаются с одинаковой скоростью в противоположных направлениях, так что, когда
основание поворачивается по азимуту...
Тренировочный гиросоп 1' порождает пару, которая заставляет прецессирующий гиросоп 1 вращаться вместе
с основанием. К раме 48 прикреплен небольшой гироскоп 60:19, который можно было бы назвать
комненсатиноскопом. Рама 48 установлена на вертикальной платформе 40, вращающейся в вертикальном
направлении и несущей червячное колесо -1l, которое зацепляется с червяком 42, вращающимся таким
образом, что b- a. реверсивный электродвигатель 43. Tlei a 341,592 341,592 рама 3, щетка 52 перемещается
по реостату 68. Это создает разность потенциалов между щетками 46 и 52, в результате чего двигатель 43
включается и поддерживает ось гироскопа 3' поперек судна.
Когда устройство, изображенное на рис.
9 Если устройство установлено на платформе, которая повернута относительно судна, на котором оно
установлено, необходимо, чтобы аппарат был установлен на второй платформе, расположенной на главной
Соседние файлы в папке патенты