Маркшейдерский гирокомпас


 


Владельцы патента RU 2445574:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)

Изобретение относится к гироскопическому приборостроению и может быть использовано при разработке прибора для гироскопического ориентирования при проведении горных выработок. В гирокомпасе датчик утла на маятниковом чувствительном элементе 1 выполнен в виде коллиматора 2, снабженного градусной сеткой 3. К корпусу 4 присоединена визирная система 5 соосно коллиматору 2, сопряженная с коллиматором 2 и снабженная минутной сеткой нитей 6. Зеркальный отражатель 7 подвижно установлен между коллиматором 2 и визирной системой 5 на пересечении оптической оси с осью вращения с возможностью поворота вокруг оптической оси визирной системы. Светопропускающие окна 8 в корпусе 4 установлены на оси, ортогональной оптической оси и оси вращения, при этом зеркальный отражатель 7 выполнен с возможностью оптического сопряжения визирной системы 5 с коллиматором 2 и со светопропускающими окнами 8. Полая втулка 9 снабжена закрепительным устройством 10, а ее внутренний диаметр равен диаметру хвостовика стандартного теодолита. Изобретение обеспечивает повышение технико-экономических показателей при работе в условиях, опасных по газу и пыли, за счет снижения веса его комплекта. 1 ил.

 

Устройство относится к области гироскопического приборостроения и может быть использовано при разработке и изготовлении прибора для гироскопического ориентирования при проведении горных выработок.

Известны маятниковые гирокомпасы, предназначенные для определения азимутов направлений в геодезии (Торочков В.Ю. Гиротеодолиты. М, Изд-во «Недра», 1970). Эти гироскопические устройства представляют собой конструктивно неразъемные соединения оптического визирного устройства типа «теодолит» с гироблоком и устанавливаются на специальных штативах, входящих в комплект устройств. Взрывозащищенность маркшейдерского гирокомпаса, обязательная для маркшейдерского гирокомпаса, предназначенного как для наземного так и подземного использования в условиях, опасных по газу и пыли, обеспечивается видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка», что значительно утяжеляет конструкцию в целом, вызывает неудобство в обслуживании и снижает оперативность использования гирокомпаса за счет его большого веса.

Известен автоматический гирокомпас (пат. RU №2215993, опубл. 10.11 2003 г.), который содержит гироблок, оптическое визирное устройство, установленное с возможностью вращения относительно гироблока, треногу с устройством горизонтирования, измерительно-вычислительное устройство, гироузел, установленный с возможностью вращения относительно гироблока, датчики наклона, гироскопический чувствительный элемент, имеющий одну или несколько измерительных осей, перпендикулярных оси вращения гироузла и связанных с измерительно-вычислительным устройством, датчики угла, датчик момента.

Визирное устройство типа «теодолит» представляет собой электронный теодолит, конструктивно связанный с гироблоком, и при изготовлении такого гирокомпаса во взрывонепроницаемой оболочке он будет очень тяжел.

Недостатком данного гирокомпаса также является его большой вес, особенно при его изготовлении во взрывонепроницаемой оболочке.

Известна гироскопическая насадка Gi - С1 (Венгрия) (Торочков В.Ю. Гироскопы в геодезии и аэросъемке. М., Изд-во «Недра», 1969 г.), которая закреплена наверху на колонках специально разработанного и включенного в комплект насадки теодолита. Гироскопическая насадка Gi - С1, как и все известные гироскопические насадки, имеет оптическую связь с визирной системой теодолита посредством поворотной призмы.

Недостатком известных гироскопических насадок является расположение гироблока сверху теодолита, что значительно поднимает центр тяжести общей конструкции и делает ее неустойчивой, что особенно проявляется при утяжелении гироблока при его взрывозащищенном исполнении. Отсутствие возможности использования с гироприставкой любого серийно выпускаемого теодолита делает обязательным включение теодолита в комплект гиронасадки, что приводит к увеличению общего веса комплекта устройства.

Известно устройство для гироскопических измерений (заявка RU №96114756/28, опубл. 27.10.1998 г.), которое закреплено сверху стандартного, но включающего доработанную геодезическую подставку, теодолита посредством поворотной платформы, скрепленной соосно с подставкой серийно изготовляемого теодолита конкретного типа, и жестко закрепленной на ней опорой со средством фиксации гиронасадки над теодолитом.

Недостатком этого устройства, так же, как и известных гироскопических насадок, является расположение гироблока сверху теодолита, что значительно поднимает центр тяжести общей конструкции и делает ее неустойчивой. Доработка подставки стандартного теодолита делает невозможным или проблематичным использование с устройством любого серийно выпускаемого теодолита, что, в свою очередь, делает обязательным включение теодолита в комплект гиронасадки и приводит к увеличению общего веса комплекта устройства.

В качестве прототипа принят маркшейдерский гирокомпас (Патент RU №1808119, опубл. 07.04.1993 г.), содержащий гироблок в корпусе, размещенные в нем светопропускающие окна и датчик угла на маятниковом чувствительном элементе гироузла, зеркальный отражатель, установленный под углом 45° к оптической оси и полую втулку, расположенную на корпусе соосно вертикальной оси вращения.

Втулка расположена соосно с вертикальной осевой системой теодолита и жестко связана с алидадой теодолита. Втулка, боковая поверхность хвостовика теодолита и корпус гироблока снабжены дополнительными светопропускающими окнами.

Недостатком прототипа является его большой вес во взрывонепроницаемой оболочке.

Технический результат изобретения - повышение технико-экономических показателей при работе с гирокомпасом в условиях, опасных по газу и пыли, за счет снижения веса его комплекта.

Технический результат достигается тем, что маркшейдерский гирокомпас, содержащий гироблок в корпусе, размещенные в нем светопропускающие окна и датчик угла на маятниковом чувствительном элементе, зеркальный отражатель, установленный под углом 45° к оптической оси, и полую втулку, расположенную на корпусе соосно вертикальной оси вращения, согласно изобретению датчик угла на маятниковом чувствительном элементе выполнен в виде коллиматора, снабженного градусной сеткой, к корпусу гироблока дополнительно присоединена визирная система соосно коллиматору, визирная система сопряжена с коллиматором и снабжена минутной сеткой нитей, зеркальный отражатель подвижно установлен между коллиматором и визирной системой на пересечении оптической оси с осью вращения с возможностью поворота вокруг оптической оси визирной системы, светопропускающие окна в корпусе установлены на оси ортогональной оптической оси и оси вращения, при этом зеркальный отражатель выполнен с возможностью оптического сопряжения визирной системы с коллиматором и со светопропускающими окнами, полая втулка дополнительно снабжена закрепительным устройством, а ее внутренний диаметр равен диаметру хвостовика стандартного теодолита.

На Фиг.1 изображена принципиальная схема маркшейдерского гирокомпаса.

Маркшейдерский гирокомпас содержит датчик угла на маятниковом чувствительном элементе 1, выполненный в виде коллиматора 2, снабженного градусной сеткой 3, к корпусу 4 гироблока дополнительно присоединена визирная система 5 соосно коллиматору 2, визирная система 5 сопряжена с коллиматором 2 и снабжена минутной сеткой нитей 6, зеркальный отражатель 7 подвижно установлен между коллиматором 2 и визирной системой 5 на пересечении оптической оси с осью вращения с возможностью поворота вокруг оптической оси визирной системы, светопропускающие окна 8 в корпусе 4 установлены на оси ортогональной оптической оси и оси вращения, при этом зеркальный отражатель 7 выполнен с возможностью оптического сопряжения визирной системы 5 с коллиматором 2 и со светопропускающими окнами 8, полая втулка 9 дополнительно снабжена закрепительным устройством 10, а ее внутренний диаметр равен диаметру хвостовика стандартного теодолита.

Для измерения азимута служит датчик угла на маятниковом чувствительном элементе 1, выполненный в виде коллиматора 2, и визирная система 5, установленная соосно коллиматору 2. Коллиматор 2 обращен объективом на объектив телескопической визирной системы 5. В фокальной плоскости объектива телескопической визирной системы установлена минутная сетка нитей 6, в плоскости которой формируется изображение градусной сетки коллиматора 2. Для подсветки сетки коллиматора может служить, например, окно с поворотным зеркалом, расположенное непосредственно за коллиматором.

Между коллиматором 2 и телескопической визирной системой 5 под углом 45° к оптической оси подвижно установлен зеркальный отражатель 7 на пересечении оптической оси с осью вращения таким образом, что он имеет возможность поворота вокруг оптической оси визирной системы.

Два светопропускающих окна 8 в корпусе 4 установлены на оси, ортогональной оптической оси, и оси вращения по обе стороны от зеркального отражателя 7, при этом зеркальный отражатель 7 выполнен с возможностью оптического сопряжения визирной системы 5 с коллиматором 2 и со светопропускающими окнами 8.

Зеркальный отражатель 7 имеет возможность вращения вокруг оптической оси визирной системы 5, и окна 8 при этом попеременно служат для наблюдения объекта и устранения таким образом коллимационной ошибки путем усреднения отсчетов, полученных дважды.

Зеркальный отражатель 7 может быть выполнен частично пропускающим свет от коллиматора 2 и частично отражающим свет, поступивший по направлению от объекта через окна 8. Конструктивно это может быть выполнено либо с помощью отражающего покрытия, частично пропускающего и отражающего свет, либо благодаря форме отражающей поверхности, частично перекрывающей поле зрения визирной системы 5. Для удобства юстировки отражателя он может быть жестко скреплен с визирной системой и поворачиваться вокруг оптической оси визирной системы вместе с визирной системой.

Коллиматор 2 установлен соосно визирной системе 5 и закреплен непосредственно на маятниковом чувствительном элементе 1.

При работе гирокомпаса среднее положение оси коллиматора 2 совпадает с направлением на север, а изображение градусной сетки 3 коллиматора 2 сдвигается в поле зрения визирной системы 5 относительно ее минутной сетки нитей 6, что делает возможным измерения угла отклонения положения равновесия чувствительного элемента 1 относительно визирной системы.

Полая втулка 9 снабжена закрепительным устройством 10 и имеет внутренний диаметр, равный диаметру хвостовика стандартного теодолита. Таким образом, обеспечивается установка и закрепление любого отечественного теодолита либо другого имеющегося в наличии на производстве теодолита соосно оси поворота гирокомпаса. Перед проведением угловых измерений с помощью теодолита необходимое согласование отсчетных систем теодолита и гирокомпаса обеспечивается одновременным визированием на объект визирной системой гирокомпаса и зрительной трубой теодолита. Одновременное визирование проводится дважды попеременным наведением на объект через окна 8 посредством поворота зеркального отражателя 7 для устранения таким образом коллимационной ошибки путем усреднения отсчетов, полученных дважды.

Теодолит служит для измерения горизонтального угла в диапазоне 360° между ориентируемым направлением и направлением оси визирной системы 5, который затем корректируется угловой поправкой, полученной измерением угла отклонения положения равновесия чувствительного элемента 1 относительно визирной системы.

Таким образом, маркшейдерский гирокомпас за счет внутренней отсчетной системы, выполненной с возможностью согласования с отсчетной системой любого стандартного теодолита, закрепляемого на корпусе гирокомпаса непосредственно на месте использования, во взрывозащищенной исполнении значительно легче известных аналогов и прототипа за счет исключения из его конструкции и комплекта теодолита.

Снижение веса маркшейдерского гирокомпаса, а также обеспечение возможности использования любого стандартного теодолита, имеющегося непосредственно на производстве, позволит повысить технико-экономические показатели его использования.

Маркшейдерский гирокомпас, содержащий гироблок в корпусе, размещенные в нем светопропускающие окна и датчик угла на маятниковом чувствительном элементе, зеркальный отражатель, установленный под углом 45° к оптической оси, и полую втулку, расположенную на корпусе соосно вертикальной оси вращения, отличающийся тем, что датчик угла на маятниковом чувствительном элементе гироузла выполнен в виде коллиматора, снабженного градусной сеткой, к корпусу гироблока дополнительно присоединена визирная система соосно коллиматору, визирная система сопряжена с коллиматором и снабжена минутной сеткой нитей, зеркальный отражатель подвижно установлен между коллиматором и визирной системой на пересечении оптической оси с осью вращения с возможностью поворота вокруг оптической оси визирной системы, светопропускающие окна в корпусе установлены на оси ортогональной оптической оси и оси вращения, при этом зеркальный отражатель выполнен с возможностью оптического сопряжения визирной системы с коллиматором и со светопропускающими окнами, полая втулка дополнительно снабжена закрепительным устройством, а ее внутренний диаметр равен диаметру хвостовика стандартного теодолита.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технических средств судовождения, в частности к корректируемым гироазимуткомпасам (ГАК) и гироскопическим курсоуказателям (ГКУ), предназначенным для определения курса относительно географического меридиана или угла отклонения от заданного направления.

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к гирокомпасам, вычисляющим азимут и углы наклона направлений, определенным образом связанных с неподвижным относительно Земли (статическим) объектом, на котором гирокомпас установлен.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при определении азимутов. .

Изобретение относится к области гироскопических приборов и может быть использовано при создании гирокомпаса или самоориентирующейся системы гирокурсокреноуказания для систем навигации и топопривязки.

Изобретение относится к области технических средств спутниковой, инерциальной навигации и гиростабилизации для морских объектов. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при разработке и изготовлении приборов для систем стабилизации, навигации и топопривязки объектов наземной техники.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах навигации, топопривязки и ориентирования наземных подвижных объектов. .

Изобретение относится к области навигации и может быть использовано при создании гироскопических приборов на базе динамически настраиваемого гироскопа (ДНГ) в морской, воздушной, наземной, скважинной навигации.

Изобретение относится к определению направления истинного меридиана объектов на Земле для навигационных или топографических целей. .

Изобретение относится к области навигации наземных транспортных средств. .

Изобретение относится к навигации и может быть использовано, например, в качестве гирокомпаса и для определения направления севера. Способ определения курса осуществляется с помощью инерциального устройства (1), обеспечивающего измерения посредством, как минимум, одного вибрационного гироскопа (3), и включает в себя установку инерциального устройства таким образом, чтобы ось гироскопа находилась практически в горизонтальной плоскости, позиционирование инерциального устройства последовательно определенное число раз относительно вертикальной оси, количество положений при этом должно быть больше единицы, настройку электрического угла поворота вибрационного гироскопа в каждом положении на заданную величину (причем данная заданная величина должна быть одинаковой для всех позиций) и определение курса по результатам измерений и углу между вышеуказанными позициями. Изобретение позволяет использовать более простое инерциальное устройство и повысить точность измерений. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: изобретение относится к гироскопическим приборам для навигации, геодезии, измерения азимута на земной поверхности. Сущность: гирокомпас содержит корпус 1, выполненный с возможностью вращения на своей оси 2, которая установлена на упорном подшипнике 3 и зафиксирована в вертикально расположенном полом валу 4 червячного редуктора 5, входной вал 6 которого связан с приводным шаговым двигателем 7. Корпус 1 связан с внешней рамкой 8, установленной с возможностью качания в подшипниках 9, зафиксированных в корпусе 1. Внешняя рамка 8 в свою очередь связана с внутренней рамкой 10, установленной с возможностью качания в перпендикулярном направлении в подшипниках 11, зафиксированных во внешней рамке 8. На внутренней рамке 10 по оси качания размещена первая вертикальная стойка 12 с закрепленным на ней одноосным измерителем угловой скорости, представляющем собой волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) 13 с замкнутым контуром обратной связи. На корпусе 1 выполнена вторая вертикальная стойка 14 с установленным на ней линейным шаговым двигателем 15, ходовой винт 16 которого через тягу 17, имеющей гайку 18, связан с внешней рамкой 8. На внешней рамке 8 выполнена третья вертикальная стойка 19 с установленным на ней аналогичным линейным шаговым двигателем 15, ходовой винт 16 которого через тягу 17 с гайкой 18 связан с внутренней рамкой 10. Первый акселерометр 20 установлен в нижней части первой стойки 12, жестко связанной с внутренней рамкой 10. На кронштейне 21, расположенном снизу внешней рамки 8, перпендикулярно первому акселерометру 20 расположен второй акселерометр 22. Вся конструкция размещается на плите 23. Технический результат: повышение точности, уменьшение габаритов измерительного прибора, предназначенного для использования в различных областях техники с целью измерения, контроля угловой скорости вращения и углового положения в инерциальном пространстве. 2 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах ориентации и навигации подвижных объектов. Для этого гирогоризонткомпас (ГГК) содержит первый гироскоп, дополнительную раму, первое и второе исполнительные устройства, роторы которых соответственно связаны с вращающимся валом и осью дополнительной рамы, а статоры с дополнительной рамой и корпусом ГГК, первый и второй акселерометры, второй и третий гироскопы, установленные на корпусе ГГК, оси которых взаимно ортогональны и параллельны, бортовой вычислитель, содержащий блок выработки углов ориентации, блок управления подвесом, блок вычисления и автокомпенсации погрешности определения азимута и управляющее устройство. Исполнительные устройства обеспечивают фиксированные повороты вращающегося вала и дополнительной рамы подвеса относительно продольной и поперечной осей ГГК в положения -90°, 0°, +90° относительно направления, нормального к основанию ГГК. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и может быть использовано в геодезии, навигации, топографии, системах прицеливания и наведения. Технический результат - повышение точности и сокращение времени определения азимута. Для этого при определении азимута предусматривают предварительную выставку оси чувствительности гироскопа, выполнение поворотов оси чувствительности гироскопа на заданные углы, измерение времени поворота гироскопа в каждое положение на заданный угол, определение суммарного времени измерения показаний гироскопа во всех положениях с учетом времени определения азимута, определение значений минимального необходимого времени измерения показаний в каждом положении оси чувствительности гироскопа и минимального необходимого количества измерений при заданном времени определения азимута, определение показаний гироскопа на заданных углах и вычисление азимута с использованием полученных показаний. 4 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение при разработке, изготовлении и эксплуатации самоориентирующихся гироскопических систем курсоуказания и курсокреноуказания. Технический результат - повышение точности, упрощение реализации и повышение надежности. Для достижения данного результата включают режим гирокомпаса для первоначального приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана в северном или южном направлении. После приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана и фиксации с курсового датчика угла значения азимута производят ускоренный разворот курсового гироскопа в азимуте на угол π и включают режим гирокомпаса для приведения в первоначальном направлении. После этого определяют положение, в котором скорость приведения равна нулю, и проводят определение значения истинного азимута согласно выражению: A u c m = A 1 + A 2 + π 2 при A1>A2 или A u c m = A 1 + A 2 − π 2 при A1<А2, где A1 - значение азимута после первого приведения главной оси курсового гироскопа в плоскость меридиана, А2 - значение курсового угла, при котором скорость приведения в положении, противоположном первому значению азимута, равна нулю.

Изобретение относится к системам ориентации и навигации подвижных объектов. Технический результат - повышение точности выработки параметров ориентации, определения азимута, повышение надёжности, увеличение ресурса, упрощение конструкции, уменьшение массы и габаритов. Гирогоризонткомпас (ГГК) включает первый, второй и третий гироскопы, установленные в двухосном подвесе, первое и второе исполнительные устройства, первый и второй акселерометры, установленные на корпусе ГГК, бортовой вычислитель, содержащий блок выработки углов ориентации, блок управления подвесом, блок вычисления и автокомпенсации погрешности определения азимута, блок оценки уходов гироскопов, блок коммутации сигналов гироскопов и управляющее устройство. Исполнительные устройства обеспечивают фиксированные повороты гироскопов относительно продольной и поперечной осей ГГК в положения -90°, 0°, +90° относительно направления, нормального к основанию ГГК. Выход первого гироскопа соединён с входом блока вычисления и автокомпенсации погрешности определения азимута, который подключен к выходу блока выработки углов ориентации и выходу блока управления подвесом, выход блока вычисления и автокомпенсации погрешности определения азимута соединён с блоком выработки углов ориентации бортового вычислителя и блоком управления подвесом, вход блока выработки углов ориентации соединён с выходом блока управления подвесом, входы первого и второго исполнительных устройств подвеса соединены с выходами блока управления подвесом, который подключен к выходу управляющего устройства, выходы всех гироскопов подключены к блоку выработки углов ориентации через блок оценки уходов гироскопов и блок коммутации сигналов гироскопов бортового вычислителя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх