CN106123880A - 一种适应低气压环境的指北针 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能在低气压环境中使用的流线型指北针,是一种便携式观测装备。该指北针包括里程系、壳体组、罗盘组合、水准泡、发光圈、反光镜等六个主要部份,指北针壳体组包括壳盖及壳身,罗盘组合通过螺钉连接固定在指北针壳身内,里程系通过螺钉连接固定在指北针壳盖内部。该指北针放置在水平面上,能实施标定地图、测量方位角、测量俯仰角、测量地图任意两点之间的曲线里程和直线距离、量测地图等高线所标示的地形坡度、估测实地距离、调校水平、测量实地磁偏角、夜间判读、划定扇形覆盖区或弧线、以及一般物件的几何尺寸测量、野外求救等主要功能。指北针罗盘刚度高,抗变形能力强;轮廓为流线型,手持舒适。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式观测装备,特别是涉及一种能在低气压环境中正常工作的流线型指北针。
背景技术
一般含阻尼液罗盘的指北针主要由罗盘组合、壳体组、里程系、反光镜等组成,能实施标定地图、测量方位角、测量俯仰角、测量地图任意两点之间的曲线里程和直线距离、估测实地距离以及一般物件的几何尺寸测量等主要功能。一般含阻尼液罗盘的指北针在低气压环境中(即高山高原地区)使用时,密封罗盘外壳因大气压差产生变形,罗盘内出现真空气泡,导致罗盘内的磁针转动受到阻碍,从而指北针罗盘内磁针不能准确指向。一般含阻尼液罗盘的指北针轮廓为棱角,边角处损害人体。
发明内容
本发明为解决上述不足,特提出一种以高刚度罗盘(内置阻尼液)为主体的流线型指北针。其原理是利用地球自身磁场进行定位,不需任何能源,在没有受到磁场干扰的情况下简单可靠。
本发明指北针罗盘选用弹性模量高的PMMA-021注塑材料, 同时增加罗盘盖、罗盘底组的厚度。本发明指北针壳体组轮廓呈流线型,手持舒适。
本发明的指北针包括:里程系1(含齿轮传动机构、里程显示机构等)、壳体组2(含测量地图直线距离用的比例尺、实地距离估测机构、毫米尺、地形坡度尺、扎针孔等)、罗盘组合3(含磁偏角调节机构、俯仰角测量机构)、水准泡4、发光圈5及反光镜6。壳体组包括壳盖及壳身,罗盘组合通过螺钉连接固定在指北针壳身内,里程系通过螺钉连接固定在指北针壳盖内部。
所述里程系1配装在壳体组2壳盖上,包括里程轮、齿轮系、里程表指示针、里程表牌及齿轮盖,能实施曲线距离测量。里程轮在地图上滚动,通过三级直齿圆柱齿轮传动,带动里程表指示针转动,在里程表牌上显示行程公里数。齿轮盖是齿轮系的外壳,密封防尘。
所述壳体组2采用铸铝合金,包括壳身、壳盖、提环、铰链销,能实施直线距离测量、地图上地形坡度测量、实地距离估测、划定扇形区域。壳身、壳盖通过铰链销连接在一起,,壳身、壳盖是指北针的基体,壳身、壳盖边角轮廓呈流线型;提环通过锥销连接在壳身的端面,壳体组2展开侧尺边设有比例尺、坡度尺、毫米尺、两端设有瞄准缺口,扎针孔位于壳身侧面。用比例尺量取地图上两地之间直线距离,根据计算公式M=(地图上两点之间毫米数/地图比例)×(单位为m)求得两地之间的实际距离。1:50000军用地图的等高距为10m,等高线的间距为A,根据公式A=(10m/tanα)×计算坡度尺的间距。因为坡度尺是根据1:50000地图的等高线密度设置的,所以可直接测量地图上地形坡度。毫米尺用于测量一般小件物体的几何尺寸。实地距离估测是依据数系上的相似三角形原理,即瞄准缺口、准星缺口的连线长度与准星缺口处的两格刻线长度的比例为100:1,测量已知被测物体的任一尺寸B(如物体的长、宽、高),根据公式计算目标距离L。其中扎针孔用于定圆心,划定扇形覆盖区域角度,确定炮击所打的范围,相当于量角器。
所述罗盘组合3通过弹簧圈与螺钉连接在壳体组2的壳身上,采用弹性模量高的PMMA-021注塑材料和高刚度的几何结构,包括罗盘盖、罗盘底组(含轴尖)、俯仰摆、磁针组、磁偏角调节板组、齿轮盖板等零部件,可以任意旋转,能实施标定地图、方位角测量、俯仰角测量。将轴尖放置于罗盘底模芯定位孔内,与罗盘底注塑成一体,构成罗盘底组。将俯仰摆(24)挂置在罗盘底组(23)轴尖底部及把磁针组(22)放置在轴尖顶端,然后罗盘盖(21)与罗盘底组(23)通过胶粘接,注油后用密封锥销密封组装成指北针上的罗盘。磁偏角调节板组(26)固定在罗盘底组(23)底部中心轴上。用齿轮盖板(25)密封罗盘上的磁偏角调节板组(26)构成罗盘组合3。罗盘组合3可以任意旋转,是一种旋读式表盘。根据地球磁场作用,磁针静止时北端指向地球的磁北方向;指北针放置在水平面上,将指北针与地图一同转动,使磁偏角调节板上的红色指向箭头与磁针北端指向相同且平行,地图标定完毕。肉眼通过壳体组2两端的瞄准缺口与准星缺口瞄准目标,磁针静止时北端所指方位在红色标示线处的读数即为实地方位角。利用俯仰摆依靠重力下竖,进行俯仰角测量。
所述水准泡4通过3#胶粘接在指北针壳体组壳身上,实现调校水平。
所述发光圈5采用储能无放射性发光材料,嵌入壳身端面圆限位槽内,充光后,可实现夜间判读。
所述反光镜6采用铜质件镀铬抛光,通过铰链销联接在壳身与壳盖结合处,既可方便读数,又可通过光的反射信号用于野外求生救助。
所述磁偏角调节板组(26)由磁偏角调节板和调节齿轮组成,东偏90°~西偏90°连续可调,用来校准磁座偏角,精确测量方位角。
主要创新点:①罗盘注塑件选用弹性模量高的PMMA-021注塑材料,同时增加罗盘盖、罗盘底组的厚度;②磁针采用强力磁钢,磁针灵敏度极高;③采用高真空油式防水阻尼可旋转表盘,设置了磁偏角调节机构;④采用新型储能无放射性发光材料,满足夜间判读;⑤采用高强度铸铝合金基体。
本发明的指北针具有如下优点:①罗盘外壳刚度高,该指北针在高山高原地区使用,罗盘内未出现真空气泡,能适应低气压环境,使用范围更广;②磁针灵敏度高,磁针组转动灵活、稳定,减少方位测量误差;③旋转表盘,可直接在红色标志线处读数,提高部队快速反映能力;设置磁偏角调节机构,校准实地磁座偏角,精确测量实地方位角;④壳体及罗盘上的夜光标志采用新型储能无放射性发光材料,“充光”后,指北针夜间可正常使用,提高了部队夜间作战能力;⑤采用高强度铸铝合金基体,坚固轻巧,结构紧凑,可承受各种恶劣环境考验。
附图说明
图1高原指北针主要组成部分示意图,
图2罗盘组合结构示意图,
图3-图4高原指北针结构示意图,准星缺口31;距离估测器32; 里程轮保护罩33 ;里程轮34;毫米尺35;反光镜36;磁子午线(MN线)红色箭头37;坡度尺38 ;罗盘组合3;提环 310;瞄准缺口311;扎针孔312;水平泡313;俯仰摆314;磁针组315;红色指标线316;比例尺317;里程表指示针18;里程表牌19;磁偏角调节板组20;改锥21;丝带22。
具体实施方式
该流线型指北针能够实现方位测量、里程测量、俯仰角测量、实地距离估测等功能。
1、方位测量机构
如图3方位测量机构包括罗盘组合3、准星缺口31、瞄准缺口311及反观镜36。为测量方位角,指北针罗盘组合39刻有度和密位两种刻度,分别适用于0°~360°和0~60-00密位两种标称值的测定,内圈分划值为360°,刻线间隔为2°,外圈分划值为60-00密位,刻线间隔为0-20密位。手持指北针展开成180°,先校准磁坐偏角,然后将反光镜6折向观测者成45°, 单眼通过瞄准缺口311与准星缺口31之间的瞄准基线瞄准目标;手指旋转罗盘组合3,使罗盘组合3底部的MN红线与磁针组315上的磁针平行,且磁子午线(MN线)红色箭头37与磁针组315上的磁针北端同向;透过反光镜36,在红色标志线316处读出的密位值或度数即为被测目标方位角之值。
2、里程测量机构
如图3、4,里程测量机构包括里程轮34、里程表指示针18、里程表牌19。里程表牌上刻1:100000;1:50000;1:25000三种比例尺分划线,单位为公里。测量精度:。展开指北针成180°,打开里程轮保护罩33,手指拨动里程轮34,使里程表指示针318顺时针转到与红线重合,以消除空回;将里程轮4停放在地图起始点,且使里程轮34上方的白线垂直地图;(注意:里程轮34只能滚动,不能滑动;里程表指示针18应顺时针方向转动);里程轮34沿着地图上的行进路线向前滚动至目标点,根据相应地图比例从里程表牌19读出里程表指示针18所指示的数值即为行进公里数。
3、俯仰角测量机构
如图3俯仰角测量机构包括俯仰摆314、平视镜36、罗盘组合3上的俯仰表盘等组成。俯仰角测量由俯仰摆314依靠自身重力实现。俯仰摆的刻度值范围为±90°,刻线间隔为2°。可分为实地俯仰角测量、站立点与目标之间的俯仰角测量及远距离地形俯仰角测量。测量前需展开指北针成180°,打开里程轮保护罩33,旋转罗盘组合3,使罗盘组合3表盘面上的的270°(W)线与红色指标线316重合。然后左手持指北针,使坡度尺面38紧靠被测物坡面,俯仰摆314处于竖直向下状态,此时罗盘组合3内俯仰摆314红色箭头所指刻度即为实地俯仰角度
4、实地距离估测机构
如图3壳盖的准星缺口31处有一组刻线为距离估定线,已知观测目标长度,利用距离估定线,可推测目标与观测点的距离。手持指北针,肉眼通过瞄准缺口311与准星缺口之间的瞄准基线瞄准目标,目标占准星缺口31处的刻线格数为n,已知目标长度为B(m),目标距离为L(m)。则目标距离为目标长度与目标所占格数比值的100倍,公式为 。
实地距离估测的精度不高,并因人的肉眼视力所限,估测距离一般在400m以内为宜 ,且距离越远,其误差越大。
5、罗盘组合
如图2本发明针对所述罗盘组合中的罗盘刚度不好,易发生形变的问题,采用了以下方案进行解决:①选用弹性模量高的PMMA-021注塑材料,增强罗盘对环境的适应性;②改进罗盘零部件几何形状,增强罗盘结构刚度;③增加罗盘底组与罗盘盖的厚度,提高罗盘的抗变形能力。
Claims (5)
1.一种能适应低气压环境的流线型指北针,包括里程系(1)、壳体组(2)、罗盘组合(3)、水准泡(4)、发光圈(5)及反光镜(6),壳体组包括壳盖及壳身,罗盘组合通过螺钉连接固定在指北针壳身内,里程系通过螺钉连接固定在指北针壳盖内部,其特征在于,
所述里程系包括里程轮、齿轮系、里程表指示针、里程表牌及齿轮盖,里程轮在地图上滚动,通过三级直齿圆柱齿轮传动,带动里程表指示针转动,在里程表牌上显示行程公里数,能实施曲线距离测量;齿轮盖是齿轮系的外壳,密封防尘;
所述壳体组(2)采用铸铝合金,包括壳身、壳盖、提环、铰链销,壳身、壳盖通过铰链销连接在一起,壳身、壳盖是指北针的基体,壳身、壳盖边角轮廓呈流线型;提环通过锥销连接在壳身的端面,壳体组(2)展开侧尺边设有比例尺、坡度尺、毫米尺、两端设有瞄准缺口,扎针孔位于壳身侧面,用比例尺量取地图上两地之间直线距离,根据计算公式M=地图上两点之间毫米数/地图比例×,单位为m,求得两地之间的实际距离,能实施直线距离测量、地图上地形坡度测量、实地距离估测、划定扇形区域,1:50000军用地图的等高距为10m,等高线的间距为A,根据公式A=10m/tanα×计算坡度尺的间距,毫米尺用于测量一般小件物体的几何尺寸,实地距离估测依据数系上的相似三角形原理,即瞄准缺口、准星缺口的连线长度与准星缺口处的两格刻线长度的比例为100:1,测量已知被测物体的任一尺寸B,如物体的长、宽、高,根据公式计算目标距离L,其中扎针孔用于定圆心,划定扇形覆盖区域角度,确定炮击所打的范围,相当于量角器;
所述罗盘组合(3)通过弹簧圈与螺钉连接在壳体组(2)的壳身上,采用弹性模量高的PMMA-021注塑材料和高刚度的几何结构,包括罗盘盖、罗盘底组、俯仰摆、磁针组、磁偏角调节板组、齿轮盖板,罗盘底组包含轴尖,将轴尖放置于罗盘底模芯定位孔内,与罗盘底注塑成一体,构成罗盘底组,将俯仰摆(24)挂置在罗盘底组(23)轴尖底部及把磁针组(22)放置在轴尖顶端,然后罗盘盖(21)与罗盘底组(23)通过胶粘接,注油后用密封锥销密封组装成指北针上的罗盘,磁偏角调节板组(26)固定在罗盘底组(23)底部中心轴上,用齿轮盖板(25)密封罗盘上的磁偏角调节板组(26)构成罗盘组合(3),罗盘组合能任意旋转,为一种旋读式表盘,能实施标定地图、方位角测量、俯仰角测量,根据地球磁场作用,磁针静止时北端指向地球的磁北方向;指北针放置在水平面上,将指北针与地图一同转动,使磁偏角调节板上的红色指向箭头与磁针北端指向相同且平行,地图标定完毕,肉眼通过壳体组(2)两端的瞄准缺口与准星缺口瞄准目标,磁针静止时北端所指方位在红色标示线处的读数即为实地方位角,利用俯仰摆依靠重力下竖,进行俯仰角测量。
2.根据权利要求1所述的一种能适应低气压环境的流线型指北针,其特征在于,所述水准泡(4)通过胶粘接在指北针壳体组的壳身上,实现调校水平。
3.根据权利要求1所述的一种能适应低气压环境的流线型指北针,其特征在于,所述发光圈(5)采用储能无放射性发光材料,嵌入壳身端面圆限位槽内,充光后,实现夜间判读。
4.根据权利要求1所述的一种能适应低气压环境的流线型指北针,其特征在于,所述反光镜(6)采用铜质件镀铬抛光,通过铰链销联接在壳身与壳盖结合处,既方便读数,又通过光的反射信号用于野外求生救助。
5.根据权利要求1所述的一种能适应低气压环境的流线型指北针,其特征在于,所述磁偏角调节板组(26)包括磁偏角调节板和调节齿轮,东偏90°~西偏90°连续可调,用来校准磁座偏角,测量方位角。
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