Магнитный компас

 

Использование: в магнитных компасах, в частности, в сферических магнитных компасах. Сущность изобретения: магнитный компас содержит корпус с рабочей камерой, заполненной компасной жидкостью, магнитный чувствительный элемент и эластичный компенсатор температурного изменения объема компасной жидкости. Корпус компаса состоит из верхней прозрачной крышки с фланцем и нижней части с фланцем, причем крышка и нижняя часть корпуса имеют над фланцами части, образующие соединение внахлест, а компенсатор температурного изменения объема жидкости содержит эластичный элемент, который расположен снаружи корпуса и снабжен уплотняющим фланцем, имеющим в поперечном сечении клиновидную внешнюю, цилиндрическую внутреннюю поверхности и коленчатую часть у основания фланца. Уплотняющий фланец поджимается к уплотняемому соединению внахлест крышки и нижней части корпуса уплотнительными кольцом и шайбой, обеспечивая герметизацию соединения крышки и нижней части корпуса. Компас может содержать резьбовую пробку с упором, закрывающую заливочное отверстие и обеспечивающую надежную герметизацию компаса, а компенсатор температурного изменения объема компасной жидкости сообщается с рабочей камерой через сквозные отверстия в нижней части корпуса, и, одновременно, служит уводящей камерой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может быть использовано в магнитных компасах, в частности, в сферических магнитных компасах.

Известен компас, описанный в патенте ФРГ /1/. Компас содержит корпус, заполненный жидкостью. Корпус состоит из двух сферических деталей, герметично соединенных через эластичное уплотнение. Корпус отличается тем, что сферические детали в виде полусфер имеют радиальные непрерывные фланцы, между которыми находится уплотнение U или V-образной формы в поперечном сечении. U-образная зажимная накладка охватывает один из краев уплотнения, а также соответствующий фланец и прижимает их друг к другу.

Основным недостатком компаса /аналога/ является то, что конструкция уплотнения не обеспечивает возможность регулирования усилия, действующего на уплотнение. В связи с этим, при старении со временем материала, из которого выполнено уплотнение U или V-образной формы, и утратой им эластичности, может быть нарушена герметичность компаса, т.е. рассмотренный в /1/ компас обладает низкой надежностью во времени.

Другим недостатком компаса является отсутствие "уводящей" камеры, в которую могли бы быть убраны воздушные и газовые пузыри, возникающие в рабочей камере компаса при его эксплуатации из-за изменения температуры внешней среды /и соответственно, компасной жидкости/.

Известен также магнитный компас, описанный в /2/. Компас содержит детали, выполненные из пластмассы /например, нейлона/. Компас состоит из цилиндрического корпуса, имеющего жесткую стенку и упругое основание с круговой гофрировкой и крышки с прозрачной выпуклой верхней частью. Гофрировка применена для компенсации температурных деформаций.

Чувствительный элемент компаса покоится на штифтовой опоре, закрепленной на планке. Крышка и бортик имеют кольцевые выступы, которые сжимают уплотнительную прокладку. Закрепление крышки производится навинчиванием кольца. Внутренний объем котелка заполнен жидкостью.

Основными недостатками компаса /аналога/ являются: низкая надежность уплотнения из-за неравномерности распределения сжимающего усилия в разных точках по окружности при навинчивании резьбового кольца; отсутствие "уводящей" камеры, позволяющей убрать из рабочей камеры воздушные и газовые пузыри, возникающие при работе компаса за счет выделения газа, абсорбированного жидкостью, при его эксплуатации, мешающие снятию отсчетов; погрешность компаса, которая возникает при воздействии вибраций из-за перемещений компасной жидкости под действием вибрирующей гофрировки /диафрагмы/.

Известен также компас по патенту США /3/, корпус которого состоит из котелка с прозрачной крышкой и защелкой. Обод котелка гибкий для увеличения плотности при закрывании. В ободе проделана канавка, в которую входит фланец крышки. Кроме того, имеется экран с источником света. Роза компаса /шкала-катушка/ имеется в контейнере, поворотно соединенная с ободом котелка. Котелок крепится кольцом к опоре и в ней имеется отверстие и устройство в виде сильфона, расширяющееся при заливке наполнительной среды.

Основными недостатками компаса /аналога/ являются: отсутствие возможности регулирования уплотняющего усилия и, следовательно, низкая надежность уплотнения во времени из-за старения материалов; отсутствие "уводящей" камеры для пузырьков воздуха и газов, возникающих в компасной жидкости из-за выделения газа, абсорбированного жидкостью; погрешность компаса, имеющая место при воздействии вибрации из-за перемещений компасной жидкости под действием вибрирующего сильфона.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является компас, рассмотренный в патенте США /4/.

Компас содержит корпус с первым герметичным внутренним пространством и картушкой. Внутреннее пространство заполнено жидкостью, в которой вращается картушка. Корпус содержит верхнюю прозрачную крышку с фланцем, нижнюю часть со вторым фланцем, который выполнен из упругого материала, соединительное кольцо для герметичного соединения крышки корпуса с его нижней частью. Верхняя поверхность второго упругого фланца соединяется с нижней поверхностью первого фланца и образует непроницаемое для жидкости соединение. Соединительное кольцо образовано двумя изогнутыми зажимами, имеющими U-образное поперечное сечение, и соединительной перемычкой. Зажимы образованы верхней и нижней кромками фланцев. Перемычка выполнена за одно целое с указанными кромками. Верхняя кромка примыкает к верхней поверхности первого фланца прозрачной крышки, а нижняя кромка создает сжимающее усилие на второй упругий фланец, в результате которого образуется герметичное пространство для жидкости. Изменение объема жидкости при изменении температуры компенсируется деформацией части корпуса.

Основными недостатками компаса-прототипа являются: отсутствие возможности регулирования усилия, действующего на уплотнение, что снижает надежность уплотнения во времени при эксплуатации компаса из-за возможности старения материалов, из которых изготовлены элементы уплотнения, и разгерметизации компаса; неразборная конструкция, исключающая ремонт и замену элементов уплотнения, что снижает срок службы компаса; отсутствие "уводящей" камеры для пузырьков воздуха и газов, возникающих в компасной жидкости из-за выделения газа, абсорбированного жидкостью при эксплуатации компаса, что ухудшает эксплуатационные характеристики компаса.

Основными задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение являются:
1. Обеспечение надежной герметизации как при сборке компаса при его изготовлении, так и при эксплуатации путем возможного подрегулирования сжимающего усилия в узле уплотнения.

2. Обеспечение ремонтопригодности компаса, т.е. исполнение разборной конструкции, позволяющей производить ремонт по замене элементов конструкции, например, эластичного элемента с уплотняющим фланцем, шпильки компаса, что в свою очередь обеспечивает увеличение срока службы компаса.

3. Обеспечение устойчивой работы компаса, а, следовательно, уменьшение его погрешностей при воздействии вибрации.

4. Другой дополнительной задачей является создание "уводящей" камеры для воздушных и газовых пузырьков, образующихся в рабочей камере компаса за счет изменения температуры внешней среды и, следовательно, компасной жидкости при эксплуатации компаса, что ухудшает эксплуатационные характеристики компаса.

Для решения указанных задач в магнитном компасе, содержащем корпус с рабочей камерой, заполненной компасной жидкостью, магнитный чувствительный элемент с картушкой-шкалой и эластичный компенсатор температурного изменения объема компасной жидкости, причем корпус содержит верхнюю прозрачную крышку с первым фланцем и нижнюю часть со вторым фланцем, под первым фланцем размещен выступ крышки, а над вторым фланцем выступ нижней части корпуса, образующие соединение внахлест, при этом наружный диаметр выступа нижней части корпуса равен внутреннему диаметру выступа верхней крышки корпуса и нижний торец выступа крышки упирается в верхнюю плоскость второго фланца, а компенсатор температурного изменения объема компасной жидкости содержит эластичный элемент с уплотняющим фланцем, размещенный снаружи нижней части корпуса, причем уплотняющий фланец эластичного элемента имеет в поперечном сечении клиновидную внешнюю, цилиндрическую внутреннюю поверхности и коленчатую часть у основания фланца, при этом клиновидная часть уплотняющего фланца размещена под первым фланцем крышки корпуса, поджимается уплотнительным кольцом по верхнему срезу клина и уплотнительной шайбой по нижнему срезу клина и нижней плоскости коленчатого основания фланца, обеспечивая прижим цилиндрической внутренней поверхности уплотняющего фланца к уплотняемому соединению внахлест крышки и нижней части корпуса, а коленчатой частью основания уплотняющего фланца к нижней плоскости второго фланца нижней части корпуса, обеспечивая герметизацию соединения прозрачной крышки и нижней части корпуса; эластичный элемент компенсатора температурного изменения объема компасной жидкости прикреплен к нижней части корпуса съемной резьбовой пробкой, закрывающей заливочное отверстие, содержащей резьбовой стержень, цилиндрическую головку и цилиндрический выступ, размещенный между ними, причем верхний торец цилиндрической головки служит для уплотнения отверстия в эластичном элементе, а верхний торец выступа упором в корпус, при этом наружный диаметр цилиндрического выступа равен внутреннему диаметру отверстия в эластичном элементе, а высота цилиндрического выступа h меньше толщины эластичного элемента m и составляет h (0,5-0,7)m; компенсатор температурного изменения объема компасной жидкости сообщается с рабочей камерой через сквозные отверстия, в нижней части корпуса и служит одновременно "уводящей" камерой.

Предлагаемый магнитный компас представлен на чертеже.

На фигуре представлен общий вид магнитного компаса в разрезе.

Магнитный компас содержит корпус, образованный прозрачной крышкой 1 и нижней частью корпуса 2. Рабочая камера корпуса 3 заполнена компасной жидкостью. Внутри рабочей камеры на колонке 4 с опорным устройством, размещенной на внутреннем подвесе 5, установлен магнитный чувствительный элемент 6 с картушкой-шкалой 7.

На прозрачной крышке 1 выполнен фланец первый 8, под которым выполнена выступающая часть 9 крышки 1. На нижней части корпуса 2 выполнен второй фланец 10, над которым также размещена выступающая часть 11. Крышка 1 и нижняя часть корпуса 2 образуют разъемное соединение, при этом выступающие части 9 крышки 1 и 11 нижней части корпуса 2 образуют соединение внахлест, а торец 12 выступающей части 9 крышки 1 опирается на верхнюю плоскость второго фланца 10.

В нижней части корпуса размещен немагнитный эластичный элемент 13, выполненный, например, из резины. Эластичный элемент 13 выполнен с уплотняющим фланцем 14, имеющим в поперечном сечении клиновидную внешнюю и цилиндрическую внутреннюю поверхности и коленчатую часть 15 в основании фланца.

Уплотняющий фланец 14 и коленчатая часть 15 эластичного элемента 13 поджимаются уплотнительным кольцом 16 и уплотнительной шайбой 17 при завинчивании винтов 18.

Между нижней частью корпуса 2 и эластичным элементом 13 образована полость 19, которая сообщается с рабочей камерой 3 через отверстия 20, благодаря чему также заполнена компасной жидкостью и служит компенсатором температурного изменения объема компасной жидкости и одновременно "уводящей" камерой.

В нижней части корпуса размещено отверстие, закрытое резьбовой пробкой 21, для заполнения и слива компасной жидкости. Одновременно резьбовая пробка 21 является элементом герметизации котелка и крепления эластичного элемента 13 к нижней части корпуса 2.

Резьбовая пробка 21 содержит резьбовой стержень, цилиндрическую головку 22 и цилиндрический выступ 23. Верхний торец цилиндрической головки 22 служит для уплотнения сквозного отверстия в эластичном элементе 13, а верхний торец цилиндрического выступа 23 упором в торец 25 нижней части корпуса 2. Наружный диаметр цилиндрического выступа 23 равен внутреннему диаметру сквозного отверстия в эластичном элементе 13, а высота h выступа 23 меньше толщины m эластичного элемента 13 и составляет h (0,5-0,7)m. Эластичный элемент 13 защищен нижней крышкой 24.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При сборке компаса при завинчивании винтов 18 уплотняющий фланец 14 эластичного элемента 13 упирается в первый фланец 8 крышки 1 снизу и поджимается уплотнительным кольцом 16 по верхнему срезу клина уплотняющего фланца 14 и уплотнительной шайбой 17 по нижнему срезу клина фланца 14 и нижней плоскости коленчатого основания 15 фланца 14 и одновременно обеспечивает прижим цилиндрической внутренней поверхности уплотняющего фланца 14 к уплотняемому соединению внахлест крышки 1 и нижней части корпуса 2.

При повышении температуры окружающей среды и компасной жидкости, объем жидкости в рабочей камере 3 и полости 19 увеличивается и при этом деформируется эластичный элемент 13.

При понижении температуры объем жидкости в камере 3 и полости 19 уменьшается, эластичный элемент деформируется в обратном направлении.

Таким образом осуществляется компенсация температурных изменений объема компасной жидкости.

Благодаря наличию отверстий 20, соединяющих рабочую камеру 3 компаса и полость 19 компенсатора температурный изменений объема компасной жидкости, воздушные и газовые пузыри, возникающие в рабочей камере 3 при изменении температуры могут быть перемещены в полость 19 при переворачивании компаса вверх дном. При возвращении компаса в рабочее положение воздушные и газовые пузыри остаются в полости 19 в верхней ее части и не могут попасть в рабочую камеру 3. Таким образом, полость 19, образованная нижней частью корпуса 2 и эластичным элементом 13, одновременно является компенсатором температурного изменения объема компасной жидкости и "уводящей" камерой.

При завинчивании резьбовой пробки 21 обеспечивается уплотнение отверстия в эластичном элементе 13 путем зажима его между торцем 25 корпуса 2 и торцем головки 22 резьбовой пробки 21. Наличие выступа 23, упирающегося в торец 25, предохраняет от выдавливания эластичного элемента при завинчивании пробки 21. Наличие упора обеспечивает надежность герметизации.

При эксплуатации компаса в случае нарушения герметичности котелка, путем заворачивания винтов 18 может быть увеличено усилие, прижимающее уплотняющий фланец 14 эластичного элемента 13 в месте соединения крышки 1 и нижней части корпуса 2 и тем самым устранено нарушение герметичности.

При эксплуатации компаса в случае старения эластичного элемента 13 и разгерметизации компаса легко может быть произведена его разборка и замена эластичного элемента. Для этого необходимо снять крышку 1, отвернуть пробку 21, вылить компасную жидкость, отвернуть винты 18 и снять уплотнительное кольцо 16, уплотнительную шайбу 17 и эластичный элемент 13.

Возможность регулирования уплотнения и замены эластичного элемента при эксплуатации компаса позволяет значительно увеличить срок его службы. Использование предложенного уплотнения компаса значительно повышает качество и надежность герметизации компаса и тем самым ухудшает эксплуатационные характеристики компаса.

При работе компаса в условиях воздействия вибрации, размещение компенсатора температурного изменения объема компасной жидкости вне прочного корпуса компаса и выбор параметров эластичного элемента, обеспечивающих частоту собственных колебаний компенсатора, лежащей вне частотного диапазона возмущающих воздействия, исключает перемещение компасной жидкости, а следовательно, уменьшают возмущение магнитного чувствительного элемента и тем самым уменьшается погрешность компаса.

Использование компенсатора одновременно и в качестве "уводящей" камеры улучшает эксплуатационные характеристики компаса.

Формула изобретения

1. Магнитный компас, содержащий корпус с рабочей камерой, заполненной компасной жидкостью, магнитный чувствительный элемент с картушкой-шкалой и эластичный компенсатор температурного изменения объема компасной жидкости, причем корпус содержит верхнюю прозрачную крышку с первым фланцем и нижнюю часть с вторым фланцем, отличающийся тем, что под первым фланцем размещен выступ крышки, а над вторым фланцем выступ нижней части корпуса, образующие соединение внахлест, при этом наружный диаметр выступа нижней части корпуса равен внутреннему диаметру выступа верхней крышки корпуса и нижний торец выступа крышки упирается в верхнюю плоскость второго фланца, а компенсатор температурного изменения объема компасной жидкости содержит эластичный элемент с уплотняющим фланцем, размещенный снаружи нижней части корпуса, причем уплотняющий фланец эластичного элемента имеет в поперечном сечении клиновидную внешнюю, цилиндрическую внутреннюю поверхности и коленчатую часть у основания фланца, при этом клиновидная часть уплотняющего фланца размещена под первым фланцем крышки корпуса, поджимается уплотнительным кольцом по верхнему срезу клина и уплотнительной шайбой по нижнему срезу клина и нижней плоскости коленчатого основания фланца, обеспечивая прижим цилиндрической внутренней поверхности уплотняющего фланца к уплотняемому соединению внахлест крышки и нижней части корпуса, а коленчатой части основания уплотняющего фланца к нижней плоскости второго фланца нижней части корпуса, обеспечивая герметизацию соединения прозрачной крышки и нижней части корпуса.

2. Компас до п. 1, отличающийся тем, что эластичный элемент компенсатора температурного изменения объема компасной жидкости прикреплен к нижней части корпуса съемной резьбовой пробкой, закрывающей заливочное отверстие, содержащей резьбовой стержень, цилиндрическую головку и цилиндрический выступ, размещенный между ними, причем верхний торец цилиндрической головки служит для уплотнения отверстия в эластичном элементе, а верхний торец выступа упором в корпус, при этом наружный диаметр цилиндрического выступа равен внутреннему диаметру отверстия в эластичном элементе, а высота цилиндрического выступа h меньше толщины эластичного элемента m и составляет h (0,5 0,7)m.

3. Компас по п. 1, отличающийся тем, что компенсатор температурного изменения объема компасной жидкости сообщается с рабочей камерой через сквозные отверстия в нижней части корпуса и служит одновременно "уводящей" камерой.

РИСУНКИ

Рисунок 1