Патент ссср 79962

 

Класс 42о, 15 № 79962

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

E. Ф. Бабенков

УКАЗАТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА

Заявлено 16 октября 1947 г. за № 370686 в Комитет по изобретениям и открытиям при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений и товзрных знаков» ¹ 16 за 1964 г.

Очевидно (фиг. 2), что д - м =т.

Г.сли система (э;ект1 -магнит--кол!гцо) придет в ускоренное движенг- i... а н:.г.ра."с, T(будут на:,—.юдаться следуюгцие явления.

Известны указатели скорости движущегося объекта, определяющие величину скорости перемещения только относительно той среды, в ко1орой они движутся.

В предлагаемом изобретении этот недостаток устранен тем, что свободно падающее тело указателя выполнено в виде железного гороида, периодически притягиваемого электромагнитом после каждого периода свободного падения. Тороид питается пульсирующим током и поворачиьается при этом вокруг своей оси на угол, пропорциональный ускорению движущегося тела. На тороид можно ншгестн кругову о шкалу для непосредственного отсчета показаний и:нбора.

На фиг. 1 изображена схема работы прибора: на фнг. 2 — диаграмма изменения силы тока электромагнитов, на фиг. 3 — схема питания прибора; на фиг. 4 — диаграмма тока; на фиг. 5 — конструктиьное оформление прибора.

Элек1ромагнит 1 (фиг. 1), питаемый прерывистым током, притягивает однородное железное кольцо 2 круглого сечения (тороид).

Если период тока равен Т, то часть этого периода дг кольцо твердо соприкасается с полюсом электромагнита и притягивается к нему с силой значительно большей его веса, а часть периода Д1з ко.,".ьцо не имеет твердого соприкосновения с электромагнитом, падает и затем поднимается вверх. Подъемная сила электромагнита рассчитана так, чтобы за время отсутствия в нем тока кольцо, падая свободно, не вышло бы из сферы, в которой подъемная сила электромагнита больше веса кольца. № 79962

За время Л4 сердечник электромагнита переместится на расстояние ,2

2 (2), где а — ускорение движения.

После этого к кольцу в точке В (по кратчайшему расстоянию) будет приложена сила, которая притянет его к электромагниту, занявшему новое, смещенное относительно кольца положение. При этом кольцо повернется против часовой стрелки на малую дугу АВ, равную ,г

ЬЯ а Л f o

2 2г (з), где r — радиус кольца.

В дальнейшем за часть периода ht кольцо будет двигаться вместе с электромагнитом и приобретет его скорость движения.

В следующую часть второго периода Л(," электромагнит обгонит кольцо на расстояние

„2

Л t 0

ЬЯ"=а

Подтягиваясь к новому положению электромагнита, кольцо повернется на малую дугу

„2 а Ы"о

2г и т. д.

Определим, чему будет равно выражение " + т" + " + М" " = „Мo — a t" + " t t "" ) (s)

При некотором конечном и левая часть выражения составит некоторую дугу в <р радиан, а правая часть, так как

ht =- Ы," = —... Ы„" ", (6) примет вид: — 2 (7)

Учитывая равенство (1) и обозначая

6t а= (8) о где величина а может быть названа коэффициентом сцепления, получим

Т (1+ я)

Подставляя это выражение в равенство (7), получим а пТ

2г (1 + а) (10)

Так как пТ=/ (общее время, прошедшее с начала действия ускорения), тс; р=, at= V, Т Т

2г (1 + а) 2r(1+ а) где V — скорость, которую приобрела система (электромагнит — кольцо) в результате ускоренного движения. № 79962

За некоторый малый промежуток времени М ускорение, сообщенное электромагниту, передается на кольцо и поворачивает его на малый угол, пропорциональный ускорению и квадрату времени действия.

Сумма этих малых дуг за время действия ускорения будет пропор.циональна сумме ускорений, полученных электромагнитом за это время, т. е, сксрости, которую приобретает электромагнит. Таким образом. дуга поворота кольца будет мерой скорости движения системы.

Ускоренное движение системы по оси Х в сторону отрицательных значений (справа налево) приведет к повороту, кольца по часовой стрелке.

Если система движется с постоянной скоростью и, следовательно, кольцо повернуто относительно покоя на некоторый угол, то, при уменьшении скорости движения, угол поворота кольца будет уменьшаться (кольцо будет обгонять в своем движении электромагнит).

Когда скорость движения будет равна нулю, кольцо придет в первоначальное положение, т. е, в положение покоя.

Движение системы с некоторым ускорением по сси У приведет к тому, что кольцо будет стермиться повернуться вокруг оси Х. Так как центр тяжести кольца лежит значительно ниже оси вращения и, кроме того, ускорение движения, развиваемое современным судном, значительно меньше ускорения силы тяжести, то, очевидно, кольцо повернется при этом на некоторый малый угол, пропорциональный ускорению движения. Этот угол при переходе системы на равномерное движение уменьшится до нуля. Угол отклонения кольца от положения равновесия не окажет никакого влияния на работу прибора.

Если система ускоренно движется по оси Z, то кольцо при движении вниз, оторвавшись от полюса, будет падать медленнее и отойдет от электромагнита на меньшее расстояние, а поднимаясь вверх (притягиваясь к электромагниту), быстрее достигнет его. Это обстоятельство приведет к уменьшению промежутка времени Atp, к увеличению коэффициента сцепления а и к уменьшению чувствительности прибора. Наоборот, ускоренное движение системы кверху поведет к некоторому увеличению чувствительности прибора. Если движения вверх "r вниз будут происходить поочередно (качка), то средняя чувствительность прибора останется без изменений.

Электромагнит подвешивается на двойном кардановом подвесе и

его ось при постоянной скорости движения будет всегда вертикальна.

Но при ускоренных или замедленных движениях ось прибора будет отклоняться от вертикали на некоторый угол — тем больший, чем больше ускорение движения. При этом плоскость кольца будет всегда .параллельна оси Х и оси прибора, поэтому работоспособность прибора останется без изменений.

Кольцо может стать непараллельным плоскости оси Х и оси прибора только в том случае, если судно будет разворачиваться на месте вокруг оси, которая проходит через ось прибора. Но, помещая прибор в носовой части судна, можно полностью избавиться от этих явлений.

Кроме того, рабочему полюсу электромагнита может быть придана форма, не позволяющая кольцу поворачиваться вокруг оси.

Вращение системы вокруг других вертикальных осей, не совпадаю.щих с осью прибора (эволюции судна), очевидно, вызовет отклонение прибора от вертикального положения. В результате кольцо будет от:рываться от магнита под влиянием не только силы тяжести, но и под влиянием ее равнодействующей с центробежной силой, что опять же не поведет ни к каким существенным изменениям в работе прибора, так как центробежные силы, развиваемые при самых больших угловых

М 79962 скоростях движения судна и самых больших радиусах поворота, будут значительно меньше силы тяжести.

Таким образом, при всех возможных рассмотренных выше движениях, система (электромагнит — кольцо), установленная в плоскссти, работоспособна, т. е. кольцо будет поворачиваться относительно положения покоя на угол, пропорциональный скорости движения по оси Х.

Если за ось Х выбрать направление, параллельное диаметральной плоскости судна, то прибор будет показывать составляющую скорость движения судна в направлении его диаметральной плоскости.

Если второй точно такой же прибор установить на судне в плоскости, перпендикулярной к диаметральной, то он будет показывать составляющую скорости движения судна в направлении, перпендикулярном к направлепгио его (судна) диаметралы ой плоскости.

Имся две составляющих скорости движения, можно всегда определить истинный курс и скорость судна.

Конструкция прибора удовлетворяет трем основным требованиям:

1) подъемная сила электромагнита значительно больше веса тела;

2) остаточный магнетизм в железе сердечника и кольца уничтожаеТся после пре; 3) максимальное расстояние, на которое кольцо удаляется от полюса электромагнита при свободном пад, ии, ограничено.

Общая схема питания прибора показана на фиг. 3. На валу синхронногo электродвигателя 3, развивающего постоянное число оборотов, закреплен коллектор 4, изготовленный из эбонита. В коллектор вделаны два медных кольца 5 и б, причем в первом кольце имеется вырез 7, занимаю:ций большую часть окружности коллектора, а на втором — выступ 8, занимающий меньшую часть окружности коллектора.

На щеткодержателе 9 укреплены четыре щетки I, П, Пl и IV, скользящие по окружнссти коллектора.

К щеткам через электромагниты 1У, реостат И и амперметр 12 подведены проводники от аккумуляторной батареи И.

При вращении коллектора щетки I u II некоторую часть оборота будут замкнуты накоротко, и через электромагниты будет проходить ток до того момента, пока щетка Il не попадет на вырез 7. Цепь разорвется и ток в этой цепи будет отсутствовать, пока коллектор не повернется на дугу выреза.

Сразу же после размыкания щеток I и П щетка Пl попадет иа выстуiI Ь и замкнется накоротко со щеткой IV. В этом случае по цепи электромагнитов пойдет в течение короткого промежутка времени ток обратного направления, в три раза слабее основного тока. Этот ток нужен для уничтожения остаточного магнетизма в железе сердечника и кольца. Изменения тока в цепи с течением времени представлены на фиг. 4.

КонструI,"Tëâíoå оформление указателя скорости представлено на. фиг. 5.

На двойном кардановом подвесе 14 подвешен электромагнит 1, который притягивает железное кольцо круглого сечения 2, На боковых гранях кольца по его окружности нанесена шкала скоростей от 0 до

40 узлов. Отсчеты по шкале во избежание параллакса производятся с. помощью двух визиров 15 и 1б.

Предмет изобретения

1. Указатель скорости движущегося объекта путем интегрирования ускорений, действие которого основано на применении свободна падаю-№ 79962 щего тела, отличающийся тем, что свободно падающее тело указателя выполнено в виде железного тороида, который периодически притягивается электромагнитом после каждого периода свободного падения, питается пульсирующим током и поворачивается при этом вокруг своей оси на угол, пропорциональный ускорению движущегося тела.

2, Указатель скорости по и. 1, о т л и ч а ю щи йс я тем, что на железном тороиде нанесена круговая шкала для непосредственного отсчета показаний прибора.

I

Фиг. f Риг д № 79962

Фиг 5 редактор И. Г. Кариас Техред Т. П. Курилко Корректор Н. И, Кирилина

Подп. к печ. 11/Ч111 — б4 г. Формат бум. 70)(108

Заказ !549/6 Тираж 200 Цена 5 коп.

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2