Гидромеханический маятник

 

Использование: в области маятников. Сущность изобретения: выполнение маятника в виде сферической полости, заполненной жидкостью, по диаметру которой протянут тороион с присоединением к нему по центру нитью, связанной с тонкостенной оболочкой, заполненной также жидкой средой, при этом для определения относительного смещения маятника по поверхности тонкостенной оболочки размещается система напыленных электродов, связанных через диэлектрический зазор с электродами, вмонтированными в основание корпуса сферической полости, позволяет повысить точность стабилизации вертикали. 2 ил.

Изобретение относится к области механики, и в частности, к инерциальным устройствам, обеспечивающим стабилизацию вертикали. Известно устройство, моделирующее маятник (см. Г.0. Фридлендер и др."Авиационные гироскопические приборы", Оборонгиз, 1961, стр. 339-342).

Недостатком известного устройства является сложность его конструкции, обусловленная наличием гироскопа и линейного акселерометра.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения угла отклонения от вертикали, содержащее сферической формы полость, заполненную жидкостью, размещенную внутри нее нить с подвешенной к ней массой, и двухкоординатную систему съема информации (см. патент США N 3596365, кл. 4 01 С 15/10, 1971).

Недостатком известного устройства является недостаточная точность стабилизации вертикали, что обуславливается факторами взвешивания в жидкости сплошного твердого тела при наличии реальных ограничений из-за необходимости поддержания соотношения плотности жидкой и твердой фаз.

Целью изобретения является повышение точности стабилизации вертикали.

На чертеже представлена схема гидромеханического маятника.

Маятник содержит сферической формы полость 1, заполненную жидкостью 2, размещенную внутри нее нить 3 с подвешенной к ней массой 4, дополнительную нить 5 с подвешенной на ней массой 6, торсион 7, закрепленный в диаметрально установленных точках полости 1, обе нити 3 и 5 закреплены в центра торсиона 7, каждая масса 4 и 6 выполнена в виде тонкостенной оболочки, заполненной той же жидкостью, что и сферическая полость.

Маятник включает также демпфирующие полости 8 для компенсации возможных расширений жидкости в полости 1, винтовые заглушки 9, сильфоны 10 в вида замкнутых упругих оболочек. Связь жидкости в полости 1 с полостями 8 обеспечивается каналами 11.

Двухкоординатная система съема информации (фиг. 2) включает в себя центральный электрод 12 (фиг. 1), пары емкостных воспринимающих электродов 13 и 14, 15 и 16 (фиг. 2), подвижный профильный электрод 17.

Основное условие осуществимости маятника связано со следующим. Без заполнения сферической полости 1 жидкостью вес маятника, формирующий возвращающую силу, будет определяться общей массой жидкости внутри тонкостенной оболочки и массой самой оболочки. Ожидаемый период колебания в этом случае будет равен: где l длина маятника (нити 4 + r).

При заполнении полости 1 жидкостью, смещаемая масса маятника остается прежней, а возвращающая сила определится разностью весов массы жидкости в тонкостенной оболочке и весом последней относительно веса жидкости вытесняемой оболочкой В этом случае период колебаний окажется равным: где Δm избыточность массы всего объема маятника по сравнению с массой m, выталкиваемой жидкости в объеме, занимаемом границами оболочки 1.

В предельном случае, если общий удельный вас маятника окажется равным удельному весу всей жидкости в сферической полости устройства, то такой маятник окажется гидростатически взвешенным и не будет реагировать на изменения сил массовых ускорений.

Возможные двухкоординатные смещения масс маятников могут измеряться с помощью системы съема информации. Здесь на общем основании (на обозначено) относительно смещаемых маятников вмонтирован центральный электрод 12, на который подается опорный электрический сигнал. Этот сигнал через зазор между полостью 1 и тонкостенной оболочкой может попасть на подвижный профильный электрод 17 в виде металлизации на поверхности тонкостенной оболочки. Пары емкостных воспринимающих электродов 13, 14 и 15, 16 дают информацию по смещениям вдоль координатных осей X и У.

Таким образом, двухкоординатная осесимметричность маятников определяет возможность измерения отклонений от вертикали по двум координатным осям.

Формула изобретения

Гидромеханический маятник, содержащий сферической формы полость, заполненную жидкостью, размещенную внутри полости нить с подвешенной к ней массой и двухкоординатную систему съема информации, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной нитью с подвешенной к ней массой и торсионом, закрепленным в диаметрально противоположных точках полости, обе нити закреплены в центре торсиона, каждая масса выполнена в виде тонкостенной оболочки, заполненной той же жидкостью, что и сферическая полость, одна из оболочек выполнена с отрицательной плавучестью, другая с положительной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2