CN1133067C - 电驱动悬浮陀螺罗盘 - Google Patents
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Abstract
一种具有舱的陀螺罗盘，该舱以气体密封的方式悬浮安装，具有至少一个陀螺仪，按照本发明生产的舱由两个互相匹配的壳(1，2)组成，这两个壳互相密封在一起，由高强度、抗腐蚀而又可以很好导电的材料组成，特别是从合金钢或钛合金或高强度导电塑料中选择。两个壳的边缘区域以互相重叠的形式沿赤道带固定，且通过圆周密封包装材料(20)将它们气体密封地连接，在赤道区域的外边有一个自由的、导电的接触带(E)，该接触带直接由壳材料形成且伸展到赤道壳圆周的至少一部分上。底部和上部接触区域(B)，(T)由未被覆盖壳材料形成。本发明的独特优点在于在底部和边缘不再使用导电套管，和显著地简化了赤道方位角分接头(E)的结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种陀螺罗盘，该陀螺罗盘具有至少一个安装在气体密封舱中的电驱动的陀螺仪，而且该陀螺仪通过舱壁由外部电源供电，该舱漂浮在罗盘箱中的导电液体中。
背景技术
为了确保存储过程中基本上不受环境影响和具有低损耗和低摩擦，长期以来在基本上球形的箱体和舱中安装一个或两个，也可能更多个互相机械啮合的电驱动陀螺仪。为了减少摩擦损耗希望将舱取出。然而，为了将陀螺仪驱动所不可避免产生的热损失分散掉，就必须用气体填充舱，气体应该尽可能的轻，最好是惰性的，比如用氢气或氦气。因此舱必须完全气体密封的，非常长的一段时间必须这样，从几年到几十年。然而，给陀螺仪供电的合适的电缆套管是必不可少的。这就意味着对给定条件下套管的密封有严格的要求。
由于整体生产一个或多或少球形的舱是不可能的，由两个基本上半球形的壳生产装有陀螺仪的舱，这两个壳被分别称为下壳和上壳，这两个壳在它们的自由边缘区域以一种重叠和互相匹配的形式插在一起来形成所期望的球形舱，并且通过圆周密封材料将它们彼此密封地封闭起来。
目前生产舱的两个壳是用导体材料，尤其是铝，由于铝比重轻被认为是目前用在这里最好的材料。既然舱漂浮在罗盘箱中的导电液体中，也就是说在电解液中，为了避免舱箱体或多或少地快速溶解，就必须在舱的外层覆盖一层非常厚的粘性的化学惰性涂层。这个涂层上最小的裂口、裂缝或损害也会导致舱迟早的泄露，尤其在电套管的区域或两个舱壳赤道连接区域。为了能够确保密封，尤其是下壳1和上壳2(比较图5)之间连接的赤道区域，目前还在外部加上由塑料制成的收缩赤道环11。为了测定陀螺仪的瞬间方位角位置，就必须在箱体的外面提供一个导电区域，该区域至少跨过赤道的子区域，被称为方位角分接头，该分接头在陀螺罗盘记时的情况下比如说可以由一个导电的，最好镀金的金属线缠绕在外面的赤道上形成。然而，上述方位角分接头必须通过具有尽可能低电阻的金属被电连接到电源的一个电极上，为陀螺仪供电。通过使用方位角分接头金属线已经解决了这个问题，该金属丝缠绕在赤道环11的外面，在一点处金属线以密封的方式向内引导到下壳1中，并且通过金属将下壳连接到下面的底部触点10上。图5示出了方位角分接头和套管13间的端接线12，正如上面所解释的原因，套管以密封和完全气体密封的方式封闭在密封包装14中，尤其是密封包装的热膨胀系数也是很合适的。
在这里所讨论的陀螺罗盘类型，电流通过底部触点10(比较图4)连接到陀螺仪电机(多个陀螺仪电机)的一个电极上，或者从触点10通过导电液到外部。触点10外表面的下面被镀金，以确保与周围导电液的长期所期望的良好的无腐蚀接触。然而，为了避免热应力问题，底部触点10最好选择一种与下壳材料匹配的材料，即铝，如图4所示，依次将下壳1以完全气体密封的方式放入底部的相应凹槽中在技术上的要求很苛刻，而且成本相比较较高。当然在这种情况下必须确保下壳1的外部涂层在任何一点不被损坏，否则在短时间之后恐怕会不可避免地出现泄露。底部触点10紧密地将其内部部分连接到类似凸缘的支撑体15上，支撑体15的中间部分插入一个向上伸出的支架16，支架用来支撑陀螺仪(多个陀螺仪)，结构细节与下面描述的本发明没有什么关系。
文件GB-A-1121899公开了一种具有一个电驱动陀螺仪的陀螺罗盘，陀螺仪安装在一个气体密封的舱中，而且通过舱壁由外部电源供电，该舱漂浮在罗盘箱中的导电液体中，舱包括两个互相匹配的壳，这两个壳互相密封在一起，由高强度材料组成。
而且，文件US-A-4008623公开了一种陀螺仪装置，该装置包括一个漂浮在旋转容器内表面内导电液体中的中空球，该陀螺仪装置还包括一个泵，这个泵使液体在位于容器内表面和中空球外表面之间的沟之间循环，从而使中空球在容器内球表面中处于同心状态。
从目前所述的现有技术的出发点可以清楚地看到，生产装有陀螺仪的舱的支出是这里所讨论的陀螺罗盘的主要费用。
发明内容
本发明的一个目的是简化舱的结构和生产，该舱以悬浮的形式安装陀螺罗盘的一个或多个陀螺仪。
发明者所面临的又一个特殊问题是需要由舱和悬浮其中的陀螺仪所组成单元的重量，该单元将悬浮着安装，必须与目前已知的单元精确对应，这样就无须对整个陀螺罗盘做其它变动。
对于开始部分所提到的陀螺罗盘，下面将说明的按照本发明的解决方案在技术和相关费用方面都具有优势，其在于：舱包括两个互相配合的壳，这两个壳互相密封在一起，由高强度、抗腐蚀而又可以很好导电的材料组成，两个壳边缘区域以一种重叠形式沿着赤道带固定，并且通过圆周密封材料将它们彼此密封地封闭起来。在赤道区域的外边有一个自由的、导电的接触带(E)，该接触带直接由壳材料形成并且伸展到赤道壳圆周的至少一部分上，及外部底部接触区域(B)和外部上部接触区域(T)直接由未被覆盖壳材料形成。
假定，但不是必须的，舱基本上是球形的，最好，通过基本上半球形的下壳和上壳形成舱，由于按照本发明的两个壳由高强度、抗腐蚀而又可以很好导电的材料组成，由于不再有泄露的危险，预先密封在外部的由收缩塑料组成的赤道环可以省去，赤道环的生产在技术上也是相当复杂的。然而上述方位角分接头的技术结构和设计因此而相当地简单。为了精确起见，最好在下壳的重叠边缘区域中使用一个具有未覆盖表面的赤道带作为方位角分接头。这样可以在下壳1的里面省去方位角分接头的套管，如图5所示，因为直接通过下壳的材料确保了金属接触。
由于使用导电良好而又抗腐蚀的材料作为底部触点，不再需要分立的元件，这一优点至少对生产是重要的。下壳1的下面未被覆盖的区域足够用作底部触点。
附图说明
本发明及其其它的细节和优点参照附图结合实施例将详细描述，其中：
图1是按照本发明的罗盘舱的截面图；
图2是具有按照本发明的特征的罗盘舱的简化外部视图；
图3是按照本发明的罗盘舱上下壳之间赤道连接区域的放大的部分剖视图；
图4是按照现有技术和已经说明的罗盘箱体下壳底部区域的局部剖视图；和
图5示出了按照现有技术并且已经说明过的位于连接区域中的接线和套管，该情况下使用由两个壳组成的舱，用来保护和存放陀螺罗盘的电驱动陀螺仪。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的具有新颖性结构的舱，该舱由能够抗腐蚀又能够良好导电的材料构成，与现有技术相似，舱包括一个基本上半球形的下壳1和同样是基本上半球形的上壳2，在上壳2的例子中，在上部的极点区域有一个漏斗5，该漏斗一直达到球形舱的中心，按照已知的方式该漏斗在其底部有一个中心触点C，在安装完毕准备操作之后，触点C的顶部可以以密封的方式用非常少量的水银或其它导电良好的液体覆盖，从上面伸入液体，按照众所周知的方式使用万向节悬挂接触针。然而，漏斗5和套管以及与触点10相关的接触问题不是本发明的主题，-如图2所示，本发明还适合其它类型的陀螺仪舱，比如，那些完全球形的舱。
形成舱的两个壳1和2，这两个壳通过合适的补偿装置以一种重叠形式沿着赤道带互相固定，两个壳由抗腐蚀而又可以很好导电的材料组成，尤其可以考虑合金钢材料，钛合金和各种类型的导电塑料材料，即那些富含良好导电的碳填充材料的材料。在目前所进行的测试中，特种合金钢材料尤其性能良好。
生产能够漂浮的舱元件，所使用的材料由经过测试和使用的低比重的铝材料过渡到合金钢材料最初看起来是没有意义的。这个看起来是有问题的，因为假定含有陀螺仪的罗盘舱的总重量因此会显著变大，在以前存在的罗盘中不可能使用它。然而，因为结构上的变化，减轻了舱内部的重量，使得使用钢材料作为舱材料成为可能，实现了下述的优点。
由于按照本发明的材料选择，不再存在漂浮在导电液中的舱的腐蚀和泄露问题的危险，因此由塑料制成的收缩赤道环可以省去。按照本发明的一个实施例，可以直接使用赤道圆周带状区域E作为方位角分接头，区域E是下壳1的上部外边缘上的未覆盖区域。省去镀金金属丝，导电套管等。
更重要的是底部触点区域B中的优点，这里直接使用壳1上未覆盖区域的材料作为底部触点区域B，结果，图4中所解释的套管和密封问题不再存在，也不再需要镀金的底部触点10。
因为使用了比铝结实的多和更稳定的材料，如图1所示，可以相当大程度地简化用来支撑陀螺仪或多个陀螺仪3的内部框架状支撑物的设计，仅通过螺丝就可以实现触点的制造和安装，该螺丝被旋入焊接在下壳1的下部极点区域的内表面上的接头螺母4中。方位角分接头的带E和底部触点B之间使用金属连接，该连接直接位于在下壳1上，具有低的电阻值。
正如图3中可以看到的，上壳2以众所周知的方式重叠地与下壳1固定，并且通过圆周密封化合物20密封。可以使用圆周槽6，用同样的方式沿着圆周插入平衡重。
如图2所示，如果舱没有漏斗5，上部触点T就可以直接由上壳2的材料形成，形成方式与未覆盖区域所形成的底部触点B相同。如图3所示，两个壳1和2互相电绝缘。由壳1和2形成的舱可以有绝缘涂层，方位角分接头E、底部触点或上部触点T这些区域是未覆盖的，即不覆盖保护涂层。当然，上述的外部保护涂层对于防腐蚀而言是不必要的，可以整个地省去。无论何种方法，尤其推荐光分路器用于方位角分接头。
成功的实验已经表明，能够漂浮的罗盘舱尽管使用了高重量的材料，由于陀螺仪设计的简化，舱内部的总重量基本上与以前相等，上面所描述的情形与以前已知的陀螺罗盘相同，可以在许多陀螺罗盘按照这里所讨论的设计使用的情况下直接替换舱。
不用提罗盘舱生产成本显著降低这一点，本发明在技术上是有优点的，这些优点概括如下，但不包括所有的优点在内。
所需要的部件的数量显著减少，比如，从大约13个减少到4个。
与罗盘箱体中导电液接触的不同材料的种类显著减少，从大约8种减少到大约3种。
箱体上可能泄露液体的点的数量显著减少，因为省去了套管。
舱材料与以往的材料相比更加显著地抗腐蚀。
舱的机械稳定性提高，间接获得更高生产准确性的可能性。
不断提速的船只要求更高的精度，被称为HSC性能，由于舱显著提高的稳定性，这一要求可以有效地满足。
Claims (8)
1、一种具有至少一个电驱动陀螺仪的陀螺罗盘，陀螺仪安装在一个气体密封的舱中，而且通过舱壁由外部电源供电，该舱漂浮在罗盘箱中的液体中，舱由两个互相匹配的壳(1，2)组成，这两个壳互相密封在一起，由高强度材料组成，所述液体具有导电性，其特征在于：
舱的壳材料既能抗腐蚀又能良好导电，
所述两个壳的边缘区域以一种互相重叠的形式沿着赤道带固定，并且通过圆周密封包装材料(20)将它们气体密封地连接起来，
在赤道区域的外边有一个自由的、导电的接触带(E)，该接触带直接由壳材料形成并且伸展到赤道壳圆周的至少一部分上，及
外部底部接触区域(B)和外部上部接触区域(T)由未被覆盖壳材料形成。
2、按照权利要求1所述的陀螺罗盘，其特征在于该舱由一个基本上半球形的下壳(1)和上壳(2)组成。
3、按照权利要求2所述的陀螺罗盘，其特征在于半球形下壳(1)的上部圆周自由边缘区域在外边缘上与上壳(2)重叠。
4、按照权利要求1所述的陀螺罗盘，其特征在于所述的外部底部接触区域(B)出现在下壳(1)的下部极点区域。
5、按照权利要求1所述的陀螺罗盘，其特征在于所述的外部上部接触区域(T)出现在上壳(2)上。
6、按照权利要求1到5中任何一项权利要求所述的陀螺罗盘，其特征在于两个壳(1，2)由合金钢构成，该合金钢既使对化学腐蚀性强的介质也是抗腐蚀的。
7、按照权利要求1到5中任何一项权利要求所述的陀螺罗盘，其特征在于两个壳(1，2)由钛合金生产。
8、按照权利要求1到5中任何一项权利要求所述的陀螺罗盘，其特征在于两个壳(1，2)由高强度、导电的塑料材料生产。
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