Гиростабилизированный гравиметр

 

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >742850 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (51)М, КЛ,2 (22) Заявлено 2809.76 (21) 2422014/18-25 сприсоединениемзаявки 9 2593030/25 (23) Приоритет (ä01 × 7/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2506.80, Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 2506.80 (53) УДК 550 . 831. 2 3..084 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. Т. Воробьев, Л. К. Железняк, В. И. Осика и Е. И. Попов

Особое конструкторское бюро Ордена Ленина института физики Земли им. О.Ю.Шмидта (71) Заявитель (54) ГИРОСТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ГРАВИМЕТР

Изобретение относится к области гравиметрии и манжет быть использовано для измерения ускорения силы тяжести на попвижном основании. 5

Известен гиростабилизированный гравиметр для измерений силы тяжести в движении, содержащий двойную сильно демпфированную кварцевую чувствительную систему, термостат и корпус, выполненный в виде двухгироскопного силового стабилизатора. Однако установленный в нем оптический преобразо-. .в атель перемещений с фоторегистрацией показаний ограничив ает область применения прибора и не обеспечивает достаточной точности измерений.

Известен гравиметр, содержащий корпус в в иде четыре хг ирос к опной в ертикали с сильной демпфированной кварцевой чувств ительной системой, которая помещена в термостат и снабжена оптическим преобразователем перемещений. Корпус является маятником и подвешен к осн»««с помощью шара, жестко связанного с корпусом. Корпуса гироскопов попарно связаны между собой рычажными механизмами, оси которых закреплены на корпусе гравиметра, а каждая пара гироскопов дополнительЗО но связана с корпусом гравиметра гори з онт аль ной пружиной .

Однако такой гравиметр не может работать при высоком фоне возмущающих горизонтальных ускооений, так как в этом случае происходит сход шара с опорной площадки основания, маягник перестает работать.

Разрешающая способность оптического преобразователя перемещений с фоторегистрацией показаний, примененного в этом гравиметре, примерно на два порядка ниже, чем у предлагаемого емкостного преобразователя, что ограничивает область применения прибора.

В модификации гировертикали этого прибора, используемой в гравиметре

ГМН-К, . выпускаемом, промышленностью вместо опорного шара использован карданный шарнир, собранный на шарикоподшипниках. Однако наличие сухого трения в них, соэдакщего момент до

20 гсм, кзграничивает возможности прибора по,точности, а значит, и диапазону эозмущаицих; ускорений. Кроме того, )при использовании такого подве са требуются гиромоторы с большим кийетическим моментом, большими вес

742850 габаритными характеристиками, что увеличивает энергопотребление и ограничивает область применения прибора, Известен гиростабилиэированный гравиметр, содержащий основание, связанный с ним корпус в виде гировертикали, демпфированную кварцевую чувствительную систему, размещенную в термостате, и емкостной преобразователь перемещений чувствительной системы с подвижными и неподвижными пластинами.

Недостатком такого гравиметра яв- 1О ляются поперечные смещения чувствительной системы, воэникакщие при высоком уровне инерционных помех, что приводит к возникновению погрешностей в измерениях. l5

Целью настоящего изобретения является расширение диапазона допустимых

ИНЕРЦИОННЫХ rOMÅÕ.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом гравиметре связь корлуса с основанием выполнена в виде упругого шарнира, а площадь подвижных пластин емкостного преобразовател превышает площадь неподвижных пластин в 1,1 — 1,3 раза.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого гравиметра.

Гравиметр состоит иэ основания 1 и корпуса 2, представляющего собой четырехгироскопную вертикаль и подвешенного к основанию на струне 3. Êoðnyc: содержит сильно демпфированную, кварцевую чувствительную систему 4, поМещенную в термастат 5. Вмкостной преобразователь 6 предназначенный 35 для измерения перемещений чувствительного элемента 7, .имеет подвижные пластины 8 и неподвижные пластины 9, причем токоподвод осуществлен только к неПодвижным пластинам 9. Пластины gg емкостного преобразователя выполнены различными по площади и установлены с перекрытием по всему контуру. При этом площадь подвижных пластин превышает площадь неподвижных в 1,1 — 1,3 раза.

Четырехгироскопная вертикаль состоит из гироскопов 10,подвешенных к корпусу 2 на струнах 11. B осях проце<:сии гироскопов установлены радиальные подшипникй 12.

Корпус 2 может быть также выполнен в форме сферического гиромаятника, а его подвес к основанию 1 может быть осуществлен с помощью упругого . шарнира из крестообразно расположен- 55 ных ленточных пластин.

Гравиметр работает следующим образом.

Изменение силы тяжести и вертикальных ускорений вызывает отклонение 6О чувствительного элемента 7 и изменение зазора между подвижными 8 и неподвижными 9 пластинами емкостного датчика 6, что приводит к прбпорциональному изменению электрического сигнала на его выходе.

При воздействии гориэон-.альных ускорений гироскопы 10 начинают прецессировать и гироскопический момент противодействует внешнему моменту, в результате чего прибор удерживается в горизонтальном положении, т,е. ось чувствительности кварцевой системы

4 остается в направлении истинной вертикали.

При воздействии горизонтальных возмущений большой амплитуды маятник кварцевой чувствительной системы 4 испытывает смещение в горизонтальной

1 плоскости несмотря на то, что жесткость чувствительной системы 4 в гсризонтальной плоскости эначительно больше жесткости по оси чувствительности гравиме «ра.

Величина изцерительной емкости меняется как при изменении зазора между пластинами емкостного преобразова.— теля, так и при изменении площади перекрытия пластин. При равенстве площадей неподвижных и подвижных пластин изменение площади их взаимного перекры«ия при горизонтальных смещениях воспринимается, как изменение полезного сигнала.

В предлагаемом гравиметре площадь подвижных пластин превышает площадь неподвижных, за счет чего при горизонтальных смещениях маятника площадь их взаимного перекрытия остается постоянной, а значит, остается неизменной величина измерительной емкости.

Таким образом снижено влияние горизонтальных ускорений и повышена точность измерения.

Кроме того, емкостной преобразовательь выполнен в такой форме, когда токоподводы подключены только к непод

BHKHbIM пластинам. IlpH этом проводящая подвижная пластина использована лишь в качестве отражакщей поверхности. Таким образом, подвижная часть чувствительной системы не имеет дополнительной нестабильной механической связи с корпусом прибора, что также ведет к дополнительному повышению точности измерений.

Выполнение подвеса корпуса гравиметра упругим в виде струны или шарнира из крестообразно расположенных ленточных пластин уменьшило момент трения в оси подвеса, благодаря чему может быть уменьшен статический момент подвеса и соответственно погрешность измерения, обусловленная статической ошибкой гиростабилиэатора и воздействием горизонтальных ускорений и наклонов, что является существенным при большом фоне возмущающих ускорений.

В свою очередь, уменьшение статического момента дает воэможность уменьшить кинетическик момент гирос742850

Составитель Ю.Евдокимов

Техред О.Андрейко Корректор N. Лемчю

Редактор Т.Зубкова

Подписное

Заказ 3456/40 Тираж 649

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 копов, т.е. уменьшить вес, габариты и энергопотребление гравиметра.

Таким образом, предлагаемый гиростабилиэированный гравиметр обеспечивает, повышение точности измерений, возможность проведения измерений при большом фоне возмущакщих ускорений, чем для существующих приборов, воэможность работы с гравиметром на суднах малого тоннажа и других подвижных носителях.

Формула изобретения

Гиростабилизированный гравиметр, содержащий связанный с основанием корпус в виде гировертикали, демпфированную кварцевую чувствительную систему, помещенную в термостат, и емкостной преобразователь перемещений чувствительной системы с подвижными и неподвижными пластинами, отлич ающийс я тем, что, с целью .расширения диапазона допустимых инерционных. помех, связь корпуса с основанием выполнена в виде упругого шарнира, а площадь подвижных пластин емкостного преобразователя превышает плошадь неподвижных пластин в 1,1 — 1,3 раза.