Гравитационный градиентометр

 

ОП И С АH И Е< 7522!2

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свотд-ву— (22) Заявлено 23.01.78 (21) 2574737/18-25 (51) Ч.Кл. 6 01 V 7/02 с приссединением заявки— (23) Приор,итет— осударственный комитет по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (53) УДК 550.830 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы ,изобретения

Д. И. Попков и Т. H. Борисова (71) Заявитель (54) ГРАВИТАЦИОННЫЙ ГРАДИЕНТОМЕТР

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в навигационном приборостроении, например, в устройствах для измерения положения местной вертикалки, применяемых на подвижных, например летательных, аппаратах.

Известны гравитационные градиентометры, содержащие разнесенные массы, закрепленные на жесткой гантели. Недостатком этих приборов является их кри-. гчность к механическим воздействиям (1).

Известны также градиентометры, содержащие два преобразователя давления и соединяющую их спиральную трубку, заполненную двумя несмешивающимися и невзаимодействущими жидкостями различной плотности, расположенными в каждом витке в виде двух пар противолежащих столбиков (2).

Эти приборы менее чувствительны к механическим помехам, но они также, как и в первом случае, помимо градиента гравитации:измеряют и угловое ускорение.

Для разделения информации об этих параметрах требуется применять два прибора, что не всегда может быть приемлемо.

Целью изобретения является учет влияния углового ускорения.

Сущность изобретения заключается в том, что одна половина спиральной трубки градиентометра имеет правое, а вторая — левое направление намотки, при этом однородные по плотности противолежащие столбики жидкости в одной половине спиральной трубки расположены в смежных квадрантах витков по отношению к аналогичным столбикам в другой половине спиральной трубки.

На фиг. 1 показаны схема намотки спиральной трубки и расположения в ней столбиков жидкости различной плотности; на фиг. 2 и 3 — рассматриваемые направления воздействующих углового ускорения и градиента; на фпг. 4 изображены сечения витков левой намотки спирали; на фиг. 5— сечения витков правой намотки спирали.

Два преобразователя давления 1 и 2 (фиг. 1) соединены спиральной трубкой 3, заполненной двумя несмешпвающимися и невзаимодействующими жидкостями различной плотности, например, ртутью 4 и сп .ртом 5. Эти жидкости расположены в каждом витке спиральной трубки 8 в виде двух пар противолежащих столбиков, т, с. однородные по плотности жидкости занимают участки витка в его противоположных квадрантах.

75"2.,2

Af=f,— f2= 2$ЛрР-",N,g (1) (2) зо (3) з5 (4) Л/ (p) — —,SpR - Л с ф(о ) = — $ЛрД У о (5) (Cj !

1 (Ррт Рсп )> Р: Ррт Рсс

Спиральная трубка 3 состоит пз двух поломн. О;1на ее половина имеет правое (соединена с преобразователем давления 1), и вторая — левое направление намотки (соединена с преобразователем 2).

Однородные по плотности противолежащие столбики жидкости в первой половине спиральной трубки 8 расположены в смежных квадрантах витков по отношению к аналогичным столбикам во второй ее по- 10 ловягине. Так, например, столбики спи рта в каждом витке первой половины трубки расположены в кадрантах б и 8, а столбики ртути — — в квадрантах 7 и 9 (фиг, 4).

Во второй половине трубки наоборот: столбики спирта — в квадрантах 7 и 9, а столбики ртути — в квадрантах б и 8 (фиг. 5).

При использовании в качестве преобра- 20 зователей давления гидростатических датчиков с частотным выходом (как в прототипе) воздействие на прибор вектора градиента g и углового ускорения е по схеме на фиг. 2 приведет к появлению на выходе преобразователей 1 и 2 сигналов с частотами f, и f2..

Если вектор в изменит знак на обратный (фиг. 3), то частоты f, и f будут: где f> — несущая частота, где S — крутизна характеристики преобразователя давления, 45

Рр„р,„— плотности ртути и спирта, 50

R, — радиус намотки витков, У, — количество витков.

В обоих случаях (уравнения 1 — 4) приращения частот на выходах преобразователей от воздействия углового ускорения одинаковые знаки. Это объясняется тем, (To давление жидкости в обеих половинах

; пиральной трубки в этих случаях будет направлено или от ее середины к концам (к преобразователям давления), или от концов к ее середине. Разность частот hf в обоих случаях (фиг. 2 и 3) не будет зависеть от воздействия углового ускорения;

При необходимости может быть выделена информация и об угловом ускореняи, что может быть осуществлено двумя способами: путем суммирования Zf двух частот f и fz и вычитания из этой суммы удвоенного значения несущей частоты, т. е.

Zf = /, +(,— 24; путем подключения,к средней части спиральной трубки дополнительного третьего преобразователя давления. В этом случае разность частот, снимаемых с преобразователей 1 и 2, будет пропорциональна градиенту, а сумма ХЛ(разностей Л(з и Л(д— угловому ускорению:

Af i — — f i — f3 —— — — 2Л! (е) Af (g ), Л4з = 1г — fa = 2Л1(е) -- f(a ), ХЛ! = Л :+Лf;з — — 4Л/(в).

Соотношение конструктивных Я „, V,) измеряемого (a ) и выходного (f параметров может быть проиллюстрировано при следующих реальных исходных данных:

S = =-0,84 10

Л1

ЬР дин

Ьо = 12,6 --, R,=40 с,я, Л „=!000, а (величина градиента у поверхности Земли).

При этих данных Af = 0,1 Гц.

Таким образом, положительный эффект изобретения заключается в том, что в результате изменения формы намотки спиральной трубки и соответствующего размещения участков разноплотных жидкостей в трубке, достигается возможность разделения информаций о градиенте и угловом ускорении.

Формула изобретения

Гравитационный прад иентометр, содержащий два преобразователя давления и соединяющую их спиральную трубку, заполненную двумя несмешивающимися и невзаимодействующими жид костями различной плотности, расположенными в каждом витке в виде двух пар противолежащих столбиков, отличающийся тем, что, с целью учета влияния углового ускорения на измерения, в нем одна половина спиральной трубки имеет правое, а вторая — левое направление намотки, при этом однородные

752212

1

/ 1

Фиг. Z

Фиг. 5

Фиг. 5

Фиг. Ф

Составители А. Чупрунова

Текрсд А. Камышникова

Корректор С. Файн

Рсдактор Н. Коляда

Заказ 890/10!6 Изд. ЛЪ 400 Тираж 549 Подппснос

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открыт:i»

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» по плотностями противолежащие столбики жидкости в одной половине спиральной трубки расположены в смежных квадрантах витков по отношению к аналогичным столбикам в другой половине спиральной трубки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США Мв 2273397, кл. 73-382, опублик. 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

М 410355, кл. G 01 V 7/02, 1971 (прототип).