SU1776993A1

SU1776993A1 - Compass for sports orientation

Info

Publication number: SU1776993A1
Application number: SU904893681A
Authority: SU
Inventors: Valerij V Palavin; Boris N Shikin
Original assignee: Arzamasskoe Ok B Temp
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1992-11-23

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в спортивном ориентировании для определения сторон горизонта, ориентирования карт, определения азимута движения и расстояния на карте.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used in orienteering for determining the sides of the horizon, orienting maps, determining the azimuth of movement and distance on the map.

Известен компас, предназначенный для спортсменов-ориентировщиков, туристов и для работы со спортивными, топографическими картами или туристическими маршрутными схемами, состоящий из корпуса со шкалами и камерой, в которой на неподвижной оси размещена магнитная стрелка с подпятником.A known compass is intended for orienteering athletes, tourists and for working with sports, topographic maps or tourist route diagrams, consisting of a housing with scales and a camera in which a magnetic arrow with a thrust bearing is placed on a fixed axis.

Недостатком компаса является то, что правильные показания магнитной стрелки сохраняются при остановке спортсмена и наклоне компаса на угол до 8°. При наклоне компаса на угол более 8° магнитная стрелка контактируете корпусом и нарушает ее вращение.The disadvantage of the compass is that the correct readings of the magnetic needle are stored when the athlete stops and the compass is tilted up to 8 °. When the compass is tilted at an angle of more than 8 °, the magnetic needle is in contact with the body and disrupts its rotation.

1776993 А11776993 A1

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является компас, содержащий корпус с верхней панелью из прозрачного материала, крышку, раму, опорные детали, в которых на подшипниках поворотно закреплены концы вала с картушкой.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a compass containing a housing with a top panel of transparent material, a cover, a frame, and supporting parts in which the ends of the shaft with a card are rotationally mounted on bearings.

Недостатком известного устройства является низкая точность определения азимута из-за наличия вибрации с переменной частотой и ускорением, возникающей во время бега спортсмена, и вызывающей колебания магнитной стрелки, следствием которых является большое время ее успокоения, т.е. время, в течение которого подвижная система устанавливается в положение равновесия.A disadvantage of the known device is the low accuracy of determining the azimuth due to the presence of vibration with a variable frequency and acceleration that occurs during the athlete's run, and causing oscillations of the magnetic needle, the result of which is a long time to calm it down, i.e. the time during which the mobile system is set in equilibrium.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения влияния ошибки обусловленной вибрацией.The purpose of the invention is to increase accuracy by reducing the influence of errors due to vibration.

Поставленная цель достигается тем, что в компасе для спортивного ориентирования, содержащим корпус с прозрачной крышкой и герметичной камерой, заполненной жидкостью, и магниточувствительный элемент, жестко скрепленный с осью, концы которой установлены в опорах вращения, согласно изобретению, магниточувствительный элемент выполнен с длиной не превышающей 0,2 внутреннего диаметра камеры, а символ стрелки выполнен на введенной прозрачной пластине, жестко связанной с магниточувствительным элементом.This goal is achieved by the fact that in a compass for orienteering, comprising a housing with a transparent cover and a sealed chamber filled with liquid, and a magnetically sensitive element rigidly fastened to the axis, the ends of which are mounted in rotation supports, according to the invention, the magnetically sensitive element is made with a length not exceeding 0.2 of the inner diameter of the chamber, and the arrow symbol is made on the inserted transparent plate, rigidly connected with the magnetically sensitive element.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый компас отличается тем, что магниточувствительный элемент выполняется с длиной не превышающей 0.2 внутреннего диаметра камеры.Comparative analysis with the prototype shows that the inventive compass is characterized in that the magnetically sensitive element is performed with a length not exceeding 0.2 of the inner diameter of the chamber.

Таким образом, заявляемый компас соответствует критерию изобретения новизна.Thus, the claimed compass meets the criteria of the invention of novelty.

При изучении других известных технических решений в данной области техники, признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию существенные отличия.When studying other well-known technical solutions in this technical field, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of significant differences.

На фиг. 1 изображен общий вид компаса в разрезе; на фиг. 2 - то же, вид сверху.In FIG. 1 shows a General view of the compass in section; in FIG. 2 - the same, top view.

Компас содержит корпус 1 с семейством нанесенных на него установочных линий 2 и установочных меток 3, крышку 4, изготовленную на прозрачного материала и соединенную вместе с корпусом 1 в виде герметичной камеры 5, заполняемой жидкостью, круговую шкалу 6, нанесенную на выступающем фланце крышки 4, и разделенную на 360° с образованием сто рон горизонта N, S, Е, W, опорные детали 7 и 8, неподвижно закрепленные в центре корпуса 1 и в центре крышки 4, в которых поворотно закреплены концы оси 9 магниточувствительного элемента, в качестве которого применен постоянный магнит 10, жестко связанный с осью 9, длина которого не превышает 0,2 внутреннего диаметра герметичной камеры 5, а символ стрелки 11 изображен на дополнительно введенной прозрачной пластине 12, жестко связанной с магниточувствительным элементом 10, на боковых кромках которой дополнительно нанесены две установочные линии 13, плиту 14, изготовленную из прозрачного материала с нанесенными на ней масштабной шкалой 15, миллиметровой шкалой 16, указательными линиями 17, осевой продольной линией 18, лупу 19, выполненную заодно с плитой 14, пружину 20, поворотно соединяющую плиту 14 с герметичной камерой 5.The compass contains a housing 1 with a family of installation lines 2 and installation marks 3 applied to it, a cover 4 made of transparent material and connected together with the housing 1 in the form of a sealed chamber 5 filled with liquid, a dial 6, deposited on the protruding flange of the cover 4, and divided by 360 ° with the formation of the sides of the horizon N, S, E, W, supporting parts 7 and 8, fixedly fixed in the center of the housing 1 and in the center of the cover 4, in which the ends of the axis 9 of the magnetically sensitive element are rotated, as used pic a thawed magnet 10, rigidly connected to the axis 9, the length of which does not exceed 0.2 of the inner diameter of the sealed chamber 5, and the arrow symbol 11 is shown on an additionally inserted transparent plate 12, rigidly connected to the magnetically sensitive element 10, on the lateral edges of which two additional mounting line 13, a plate 14 made of a transparent material with a scale scale 15 deposited on it, a millimeter scale 16, index lines 17, an axial longitudinal line 18, a magnifying glass 19, made integral with the plate 14, spring 20, the back connecting plate 14 with the sealed chamber 5.

Компас работает следующим образом.The compass works as follows.

Символ стрелки 11, изображенный на прозрачной пластине 12 и полярно совмещенный с линией полюсов магниточувствительного элемента 10, самостоятельно устанавливается вдоль силовых линий магнитного поля Земли, затем компас ориентируется на карте или по местности в соответствии с полученным маршрутом движения.The arrow symbol 11, depicted on a transparent plate 12 and polar aligned with the pole line of the magnetically sensitive element 10, is independently set along the lines of force of the Earth’s magnetic field, then the compass is oriented on the map or in the area in accordance with the obtained travel route.

Установочные линии 2 служат для точной установки герметичной камеры 5 параллельно линиям меридиана сориентированной карты, северный конец символа стрелки при этом должен находиться между установочными метками 3. Установочные линии 13, нанесенные на прозрачной пластине 12 параллельно символу стрелки 11 должны быть также параллельны установочным линиям 2 и линиям меридиана. Осевая продольная линия 18 служит для отсчета азимутального направления по круговой шкале 6, Указательные линии 17 устанавливаются по направлению маршрута движения,The installation lines 2 are used to precisely install the sealed chamber 5 parallel to the meridian lines of the oriented map, while the north end of the arrow symbol should be between the installation marks 3. The installation lines 13, drawn on the transparent plate 12 parallel to the arrow symbol 11, should also be parallel to the installation lines 2 and Meridian lines. The axial longitudinal line 18 is used to read the azimuthal direction on a dial 6, Guide lines 17 are set in the direction of the route of movement,

С помощью масштабной шкалы 15 и миллиметровой шкалы 16 определяют расстояние по карте, лупа 19 облегчает считывание с карты названий пунктов. Пружина 20 служит для крепления герметичной камеры 5 на плите 14 с возможностью взаимного поворота.Using a scale scale 15 and a millimeter scale 16 determine the distance on the map, magnifier 19 facilitates reading points from the map. The spring 20 serves to mount the sealed chamber 5 on the plate 14 with the possibility of mutual rotation.

Наибольшую трудность для спортсмена во время движения представляет обеспечение параллельности установочных линий 2 с установочными линиями 13 из-за наличия вибрации с переменной частотой и ускорением, возникающей во время бега спорт смена, и вызывающей колебания магниточувствительного элемента 10.The greatest difficulty for the athlete during movement is the parallelism of the installation lines 2 with the installation lines 13 due to the presence of vibration with a variable frequency and acceleration that occurs during running sports shift, and causing oscillations of the magnetically sensitive element 10.

Как известно, при расчете времени успокоения подвижной системы используется P-коэффициент успокоения, численно равный моменту успокоения при угловой скорости, подвижной системы, равной 1, т.е. при скорости в 1 радиан в секунду.As is known, when calculating the calm time of a moving system, the P-coefficient of calm is used, which is numerically equal to the moment of calm at an angular velocity of the moving system equal to 1, i.e. at a speed of 1 radian per second.

Для компаса, как и для большинства измерительных приборов, коэффициент успокоения определяется по формуле Разумовского:For the compass, as for most measuring instruments, the damping coefficient is determined by the Razumovsky formula:

Р = - _LL in(0,02K) или tycn tycn. = !п(0,02К), где tycn. - время успокоения;P = - _LL in (0.02K) or tycn tycn. =! n (0.02K), where tycn. - calm time;

I - момент инерции;I is the moment of inertia;

К - точность установки в положение равновесия, выраженная в процентах от полной шкалы.To - the accuracy of the installation in the equilibrium position, expressed as a percentage of the full scale.

Из формулы видно, что время успокоения tycn. - прямопропорционально моменту инерции подвижной системы.From the formula it is seen that the tranquility time is tycn. - directly proportional to the moment of inertia of the mobile system.

Момент инерции магниточувствительного элемента 10 без учета оси 9 определяется по формуле:The moment of inertia of the magnetically sensitive element 10 excluding axis 9 is determined by the formula:

l-^(a² + b²).l - ^ (a ² + b ² ).

где М - масса магниточувствительного элемента 10;where M is the mass of the magnetically sensitive element 10;

а - его длина;a is its length;

b - его ширина.b is its width.

Из формулы видно, что, уменьшая длину и ширину магниточувствительного элемента 10 без изменения его массы, можно уменьшить момент инерции подвижной системы, а следовательно и время ее успокоения, Изменение массы магниточувствительного элемента 10 нецелесообразно, т.к. это влияет на величину вращающего момента элемента 10 под действием магнитного поля Земли, а именно:It can be seen from the formula that, reducing the length and width of the magnetically sensitive element 10 without changing its mass, it is possible to reduce the moment of inertia of the mobile system, and therefore the time of its calming, Changing the mass of the magnetically sensitive element 10 is impractical, because this affects the magnitude of the torque of the element 10 under the influence of the Earth's magnetic field, namely:

М_Вр = Μι Н -sin а, где Μι и Н - соответственно магнитный момент и напряженность внешнего магнитного поля:М _В р = Μι Н -sin а, where Μι and Н are the magnetic moment and the intensity of the external magnetic field:

а - угол между направлением внешнего поля и линией полюсов элемента 10.and - the angle between the direction of the external field and the pole line of the element 10.

Учитывая, что магнитный момент Μι = =llV,_ где h - интенсивность намагничивания элемента 10;Given that the magnetic moment Μι = llV, _ where h is the magnetization intensity of element 10;

V - объем элемента 10;V is the volume of the element 10;

а объем связан с весом и массой соотношением:and the volume is related to weight and mass by the ratio:

где Р - вес:where P is the weight:

g - ускорение силы тяжести;g is the acceleration of gravity;

М - масса; у - удельный вес.M is the mass; y is the specific gravity.

Подставляя значения Μι и V в формулу вращающего момента, имеем М_Вр. - Их х · н · sin а.Substituting the values of Μι and V in the torque formula, we have M _B p. - Their x · n · sin a.

Из формулы можно заключить, что величина вращающего момента магниточувствительного элемента 10 прямо пропорционально массе его магнитного материала. Принимая во внимание, что величина вращающего момента магниточувствительных элементов существующих компасов выбрана оптимальной с учетом минимальных углов застоя элемента из-за наличия трения в опорах и в жидкости, а также с учетом минимального реагирования на наличие магнитных металлов, находящихся вблизи компаса или у спортсмена, следует заключить, что изменение массы магнитного материала магниточувствительного элемента 10 нецелесообразно, а момент инерции элемента 10 следует уменьшать за счет уменьшения его длины и увеличения толщины.From the formula we can conclude that the magnitude of the torque of the magnetically sensitive element 10 is directly proportional to the mass of its magnetic material. Taking into account that the magnitude of the torque of the magnetically sensitive elements of the existing compasses is chosen optimal taking into account the minimum stagnation angles of the element due to the presence of friction in the supports and in the liquid, as well as taking into account the minimum response to the presence of magnetic metals located near the compass or the athlete, to conclude that the change in the mass of the magnetic material of the magnetically sensitive element 10 is impractical, and the moment of inertia of the element 10 should be reduced by reducing its length and increasing thickness us.

В связи с вышеизложенным магниточувствительный элемент 10 компаса (стрелка) будет представлять собой постоянный магнит, длина которого не превышает 0,2 внутреннего диаметра герметичной камеры.In connection with the foregoing, the magnetically sensitive element 10 of the compass (arrow) will be a permanent magnet, the length of which does not exceed 0.2 of the inner diameter of the sealed chamber.

Применение в компасе малоинерционного магниточувствительного элемента, уменьшающего время успокоения магнитной стрелки, позволяет повысить точность выхода спортсмена к заданному пункту, а также уменьшить время прохождения маршрута.The use of a low-inertia magnetically sensitive element in the compass, which reduces the reassurance time of the magnetic needle, can improve the accuracy of an athlete’s exit to a given point, as well as reduce the travel time of the route.

Claims

Claim

An orienteering compass comprising a case with a transparent cover and a sealed chamber filled with liquid, and an arrow symbol associated with a magnetically sensitive element rigidly fixed to an axis, the ends of which are mounted in rotation bearings, characterized in that, in order to increase accuracy by reducing the influence of errors due to vibration, the magnetically sensitive element is made with a length not exceeding 0.2 of the inner diameter of the chamber, and the arrow symbol is made on the entered transparent plate, rigidly connected with megnitochuvstvitelnym element. ·

Fig g