Устройство для измерения углов наклона

)4 С 01 С 9/22 АПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР У 32746, кл. С 01 С 9/06, 1933.Авторское свидетельство СССР У 562715, кл, С 01 С 9/22, 30.12.75, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ НАКЛОНА(57) Изобретение может быть использовано на морских объектах в условиях качки и позволяет повысить точностьизмерений. На свободно подвешенноммаятнике 6 симметрично относительноего оси под углом закреплены одинаковые вакуумированные 1-образныетрубки 12,13, заполненные ртутью.При работе устройства в условиях качки маятник 6 обеспечивает измерениеуглов наклона объекта, производимоепо измерительным шкалам 10,14 и 15С помощью трубок 12,13 определяетсяугол, на который отклоняется стержень маятника от отвссной линии прикрене объекта. 2 ил .Изобретение относится к приборостроению, н частности к устройствам для измерения углов наклона маятникового типа, и может быть использовано на морских объектах (кораблях, судах, плавучих гидрометеорологических станциях и других плавсредствах) в условиях качки.Целью изобретения является повыше О ние точности измерений.На фиг. схематично показано устройство для измерения углов наклона; на фиг.2 - схема сиЛ, действующих на маятник при качке. 15 Устройство для измерения углов наклона содержит сообщающиеся сосуды 1, соединенные трубкой 2 с регулируемым дроссельным игольчатым клапаном 20 3. Верхние части сосудов 1 герметизированы и присоединены воэдухопроводами 4 к жидкостному дифманометру 5 Б-образного типа, который укреплен на механическом маятнике 6, свободно 25 подвешенном на оси 7 и снабженном в своей нижней части грузом 8. Дифмано- метр 5 имеет измерительную шкалу 9, которая предназначена для измерения статического наклона объекта, т.е. 30 для измерения статического крена или дифферента, н зависимости от того, в какой плоскости установлено устройство. Маятник 6 имеет измерительную шкалу 10, предназначенную для иэмере ния динамического наклонения объекта. Присоединительные воэдухопроводы 4 выполнены с гибкими вставками 11 обеспечивающими свободу качания меха" нического маятника 6 в пределах уг лов наклона объекта. На маятнике 6слева и справа наклонно под углом Ы./2 и симметрично относительно оси маятника в плоскости его качания закреплены одинаковые вакуумированные и 45 заполненные ртутью трубки 12 и 13 )-образного типа, у которых один конец заглушен, а другой открыт для сообщения с атмосферным давлением.При этом трубки 12 и 13 устэновлены в плоскостях, перпендикулярных плос . кости качания маятника 6 (т.е. перпендикулярно плоскости чертежа (фиг.1), где колено условно показано прерывистыми линиями, а концы тРубок разнесены). Трубки 12 и 13 имеют измерительные шкалы 14 и 15 соответственно, которые предназначены для измерения уровней ртути в трубках 12 и 13 в целях определения угла отклонения маятника 6 от отвесной линии.Устройство для измерения угловнаклона морского объекта работаетследующим образом.Когда объект стоит на ровном киле,жидкость в сосудахРасполагаетсяна одном и том же уровне в горизонтальной плоскости, дроссельный клапан 3 открыт и давление в верхнихполостях сосудов 1 и воздухопроводах4 одинаково. Поэтому дифманометр 5находится в нулевом положении и отсчеты по измерительной шкале 9 непроизводят. Не производят отсчеты ипо измерительной шкале 10, так какось маятника 6 в этом случае совпадает с отвесной линией. Не производяттакже отсчеты по шкалам 14 и 15, таккак при отвесном положении маятника6 уровни ртути в трубках 12 и 13 одинаковы.При статическом наклонении объекта устройство изменяет свое положение. При этом жидкость в сосудах начинает перетекать иэ верхнего сосудав нижний, Ее движение подобно гидравлическому маятнику. Под действием образовавшейся разности давлений в воздушных полостях сосудов 1 и воздухопроводов 4 дифманометр 5 изменяет показания пропорционально углу наклонакоторый отсчитывают по шкале 9.Одновременно механический маятник6 также отклоняется от нулевого положения шкалы 10 на такой же угол, значение которого может быть отсчитанопо этой шкале. Так как в этом случаемаятник 6 остается в отвесном положении, уровни ртути в трубках 12 и 13одинаковы и отсчеты по шкалам 14 и15 ые производят,При измерении наклонений объектаво время качки необходима регулировка устройства с помощью дроссельногоклапана. Для этого проходное сечениетрубопровода изменяют на заданнуювеличину (постоянную для данного типа объекта), обеспечивающую минималь"ное перетекание рабочей жидкости всосудах 1, обусловленное качкой объекта. Это позволяет измерять усредненные значения статического угланаклона объекта по шкале 9 дифманометра 5.При работе устройства в указанныхдинамических режимах механическиймаятник 6 обеспечивает измерение уг(Н, + Н ) С ьсР = агсг лов наклона объекта, характеризующихего качку в данной плоскости под воздействием переменных внешних возмущений При этом отсчеты производят поизмерительным шкалам 10,14 и 15.При качке морского объекта механический маятник если он подвешен вточке, не совпадающей с центром качания корпуса объекта, показываетугол наклона объекта, не равный действительному.На фиг,2 прямая ОА - след диаметральной плоскости морского объекта,наклонившегося при бортовой качке на 15угол с к вертикали, точка О - центркачания объекта, точка А - точка подвеса маятника, отстоящая от центракачания на расстояние г.Производя отсчет по шкале маятника (шкале 10), в действительности получают угол ср не равный у . При этом(фиг.2) ср, =су + дср; ьср ) ОВ общем случае это объясняетсятем, что при крене морского объекта 25на каждую единицу массы в точке Адействуют ускорение силы тяжести яи ускорение а, обусловленное действием тангенциального а-, и радиального а ускорений при колебательном 3 Одвижении точки А при качке. Поэтомустержень маятника в каждый данный момент направляется не по направлениюдействия ускорения силы тяжестиа вдоль равнодействующей К, т.е. отклоняется от отвесной линии на уголЬ(,Неучет угла ьсо может привести ксущественной погрешности в определении динамических углов наклона морского объекта.Так, если маятник подвешен на расстоянии 2 м от центра качания морского объекта, при качке с периодом бсои амплитудой 25 погрешность определения динамического угла наклона достигает 5о Поэтому для определения угла ьС в устройстве на маятнике 6 установлены ртутные трубки 12 и 13 со шкалами 14 и 15, закрепленные наклонно под углом еС/2 симметрично относительно оси маятника. При этом для компенсации воздействия ускорения а на уровни ртути в трубках плоскости Б- образного типа трубок 12 и 13 перпендикулярны плоскости качания маятника 6. Если трубку Б-образного типа диаметром 7-10 мм с заглушенным (запаянным) одним концом, имеющим длину около 0,9 м, заполнить ртутью и перевернуть заглушенным концом вверх, в этом конце трубки ртуть опустится до высоты, соответствующей атмосферному давлению, действующего на ртуть в открытом конце трубки.При наклоне такой трубки конец столба ртути остается на той же высоте над свободной поверхностью ртути, а длина столба становится при наклоне больше. Это объясняется тем, что давление зависит лишь от высоты столба жидкости, отсчитанной по вертикали еОтсчеты длины барометрического столба, сделанные при вертикальном положении трубки Н и при наклоне ее на угол ы./2, т.е. в положении Нн ф связывает формула Шкалы .14 и 15, по которым отсчитывают длину барометрических столбов, связаны с трубками 12 и 13 соответственно. Поэтому при наклоне трубок 12 и 13 отсчеты по шкалам 14 и 15 получаются большими, чем при отвесном положении этих трубок.Для длин столбов ртути Н и Н, в трубках 12 и 13 где ос/2 - установочный угол наклона трубок 12 и 13 относительно оси маятника 6;Н, ,Н,. - отсчеты по шкалам 14 и15 длин столбов ртутив трубках 12 и 13 соответственно.Трубки 12 и 13 могут быть установлены наклонно относительно оси маятника 6 под различными углами (3 иНапример, если они наклонены в одну и ту же сторону, укаэанная эависиность имеет вид Нсоя/3 - Н, сов 7ьсР = агсгдН 1 зхп - Нд вп Имея измеренный динамический угол наклона ф и вычисляя Ьд по измеренным уровням Н, и Н, с учетом угГа с/2, действительный динамический угол420369 наклона морского объекте получаюткак =, - а,формула изобретения Составитель В.ЛыковТехред Л.Олийнык Корректор М.Демчик Редактор А.Лежнина 4316/42 Тираж 680 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Устройство для измерения углов наклона, содержащее частично заполненные жидкостью сосуды, сообщающиеся по жидкости через трубку с дроссельным клапаном, а по воздуху через гибкую трубку - с дифференциальным 11-образным манометром, закрепленным на маятнике, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности 5измерений оно снабжено двумя ваку 1умированными Б-образными трубками с ртутью, одним открытым концом закрепленными на маятнике симметрично и наклонно относительно его оси в плос костях, перпендикулярных плоскостимаятника.