Устройство для измерения угла наклона горизонтальной оси объекта

Союз Советских Социапистическик Республик ЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ лн ное к авт. свид-ву 22) Заявлено 06.0 присоединением з.06.80. Бюллетень М елен изобретении ата опубликования описания 05.0.80 и открыти(72) Авторы изобретения Демидов Павлов, В. Н. Павлов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ОСИ Изобретение относится к приборостроению, а более конкретно, к астрономическому приборостроению, например, устройствам для измерения наклона оси меридианного круга или пассажного инструмента.Известны устройства, используемые с этой целью, содержащие камерные пузырьковые уровни с ценой деления 1". Уровни устанавливаются на специальную раму, которая подвешивается или устанавливается на цапфы оси. Отсчет положения пузырька производят через минуту после установки по обоим концам пузырька с точностью до 0,2 деления или уровни фотографируют и по снимку производят определение положений пузырька 11.Таким образом, избует много времени, ане превышает 0,2",влияют температура итуры окружающей средние пузырька.Известны также устройства для определения наклона горизонтальной оси вращения, содержащие сообщающиеся сосуды и винтовые микрометры для фиксации положения уровня жидкости в них. В верхней части винтов микрометров жестко закреплены марки, совмещаемые с помощью горизонтально установленной зрительной трубы с марками, задающими высоты контролируемых точек 12.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения угла наклона горизонтальной оси объекта, содержащее сообщающиеся посредством канала сосуды, заполненные жидкостью,с помещенными в них поплавками и измеритель уровня жидкости 3.При наклоне датчика жидкость сохраняет горизонтальную поверхность, а относительно сосуда один из поплавков поднимается, в то время как второй опускается. По разности подъема и опускания поплавков измерительная система устройства определяет его наклон. При использовании этого устройства для измерения наклонности оси меридианного круга в процессе наблюдения его необходимо установить на ось меридианного круга, которая вращается. В этом случае при изменении наклонности оси жидкость в сосудах, перетекая из одной части сосуда в другую, будет колебаться, 744228что снижает быстродействие устройства, точность его также снижается из-за трения стержней о внутреннюю поверхность индуктивных датчиков.Цель изобретения -- создание устройства, обладающего способностью измерения наклонности в любой момент времени наблюдения, повышения точности и быстродействия измерения наклонности.Указанная цель достигается тем, что измеритель уровня жидкости выполнен в виде оптических решеток, снабженных взаимодействуюшими упорами, один из которых выполнен со щупами, прижатыми упругими элементами к цапфам горизонтальной оси инструмента, а другие установлены на поплавках, помещенных в сосудах. установленных на неподвижных фундаментах, причем указанные решетки оптически связаны с фотоэлектрической системой, расположенной на отдельном фундаменте и подслюченной к приводу и к блоку отсчета, а к каналу, соединяющему сосуды, подсоединена упругая емкость, соединенная через контактирующие с ней рычаги с приводом; причем параллелыю приводу установлен температурный компенсатор, соединенный с рычагами привода, а сосуды соединены с каналом через герметизированные шлюзы, сохраняющие жидкость в сосудах и канале в рассоединенном состоянии.На ч 1 иг, 1 - -3 схематически изображены устройство и меридианный круг; на фиг. 4 - узел 1 на фиг. 1, разрез в плоскости,. перпендикулярной оси меридианного круга; на фиг. 5 - разрез А - Л на фиг. 4; на фиг. 6 разрез Б Б на фиг. 4; на фиг. 7узсл 11 на фиг. 1; на фиг. 8 функциональная схема измерений.Устройство состоит из сосудов 1, установленных на фундаментах 2 меридианного круга, соединенных через герметизирующие шлюзы 3 и упругие элементы (сильфоны) 4 с каналом 5, средняя часть которого соединена с упругой емкостью 6, контактирующей с рычагамиэлектропривода 8. гЦупы 9 оптических решеток находятся в койтакте с цапфами 10 горизонтальной оси меридианного круга. Осветители 11, чувствительные элементы 12 фотоэлектрической системы и блок 13 счета и измерений установлены на отдельных фундаментах, не связанных с фундаментами меридианного круга и сосудов.Длина канала определена размерами трубы 14 меридианного круга. Сосуды 1 одинаковы и взаимозаменяемы по шлюзам 3.Внутреннее устройство сосуда 1 показано на фиг. 4 - 6. Корпус 15 сосуда с защитными стеклами 16 и 17 и щупом 9 герметичен для жидкости и ее паров. Щуп 9 решетки 18 имеет только одну степень свободы, определяемую мембранами 19 и 20, и пружиной 21 прижат к цапфе О в точке 22. Решетка 18 имеет упор 23, в который при подъеме поверхности жидкости в сосуде упирается во взаимодействующий с ним встречный упор 24 решетки 25, установленной на поплавке 26, имеющим также как и шуп 8 только одну степень свободы, определяемую четырьмя упругими шарнирами 27, соединяюгцими поплавок с корпусом сосуда.Механизмы подъема и опускания поверхности (уровня) жидкости л удержания ее на постоянном относительно сосуда уровне, показанные на фиг. 7, включают в себя упругие емкости 6 с кронштейнами 28, ры чаги 7 с роликами 29, привод 8 и воздействующий на рычаги параллельно с приводом температурный компенсатор, состоящий например, из стержня 30 и стаканов 31 и 32, выполненных из материалов с различным коэффициентом температурного расширения. Температурный компенсатор растягивает упругую емкость при повышении температуры, воздействуя роликами 29 на кронштейны 28. При понижении температуры компенсатор, уменьпая свою длину, позво 2 о ляет гружинам 33 сжимать упругие емкости, и жидкость в сосудах и канале полни- мается.Функциональная схема измерений включает в себя фотоэлектрическую систему 34, состояиг, ю из осветителей 11, приемников 12 2излучения чувствительных элементов, блока 13 счета и измерений и оптических решсток .8 и 25.Блок 3 счета измерений состоит изверсивных счетчиков 35 и 36, сумматора 37, зо олока 38 анализа перемещений, элемента 39.Устройство имеевыход 40.Устройство рабогает следушим образом.Режимы измерения наклонности оси приначале астрономических наолюдении и в провессс наблюдений различны.Режим измерения наклонности оси приначале измерения осуществляется послевключения приоора. Блок,58 включает электропривод 8, который разводит рычаги 7 в стороны, сила пружины 7 такова, что препятствует растягиванию в стороны температур,юго компенсатора, состояшего из деталеи 30, 3 и 32, а обеспечивает при этом сжагие упругих емкостей 6 Сжатие упругих емкостей вызывает выталкивание части жидкости в канал и сосуды. Уровень жид.кости в канале и сосудах начинает подниматься, тем самым поднимаются поплавки, несущие оптические решетки 25.Поскольку щупы 9 с оптическими решет.ками 18 посредством ме 1 бран 19 и 20находятся постоянно в контакте с цапфами оси, оптические решетки 18 в этот момент рассматриваются как неподвижные относительно оптических решеток 25, поднимающихся вместе с жидкостью.1.а выходе чувствительных элементов 12 и образуется последовательность импульсов.Полярность импульсов соответствует направлению перемещения. Счет импульсов реверсивными счетчиками 35 и 36 прекращается тогда, когда поверхность жидкости дости744228 гает такого уровня, при котором происходит упцрацие упоров 23 и 24 оптических ре. веток, т. е. прекращается вынужденное движение регпеток 25.Прскрагцецис изменений показаний счет. чиков 35 ц 36 выявляет блок 38 и выдает команду на электропривод 8 на прекращение подъема уровня жидкости и переход на снижение уровня. Одновременно с этой командой счетчики 35 и 36 обцуляются. Возможное продолжение подъема уровня жидкости (по инерции) после упирания упоров 23 и 24 не изменяет точности измерения.При снижении уровня жидкости, с момента выхода упоров 23 и 24 из состояния контакта, показания каждого из счетчиков соответствуют линейному перемещению поплавков 26. Блок 38 выявляет момент, когда один из поплавков снижается на заданную величину, определяемую при регулировке блока 38, и выдает команду на прекращение работы электропривода 8. Разность показаний счетчиков 35 и 36 соответствует разности расстояний цапфы от уровня жидкости и пропорциональна наклонности оси.Цифровой код, пропорциональный наклонности оси, формируется на выходе сумматора 37, проходит через элемент 39 на выход 40 устройства.В процессе астрономических наблюдений измерение наклонности оси производится по команде наблюдателя и может быть произведено в любой момент наблюдения. В процессе наблюдений оптические решетки 25, установленные на поплавках 26, неподвижны относительно неподвижной жидкости, а оптические решетки 18 со щупами 9, находясь в постоянном контакте с цапфами 1 О, как бц следят за цапфами, ц в случае изменения наклонности оси происходит перемещение оптических решеток 18 относительно решеток 25, которое приводит к изменению показаний счетчиков 35 и 36 и к изменению результируюгцего кода на выходе 40 устройства. Изменение только уровня жидкости в сосудах приводит к одинаковому прекращению показаний датчиков и не влияет на результирующий код.Устройство содержит температурный компенсатор, который поддерживает постоянный уровень жидкости относительно сосудов при изменении температуры. Это уменьшает движение жидкости по стенкам сосудов и уменьшает возможность залипания жидкости,При изменении температуры, напрймер, при повышении, жидкость, увеличивая свой объем, стремится повысить уровень, но в это время температурный компенсатор, увеличивая свою длину (детали 30. 31 и 32 изготовлены цз материалов с различными коэффициентами линейных расширений), преодолевая сопротивление пружин 33, раздвигает рачаги 7, которые через ролик 29 и кронштейн 28 растягивают упругие емкости 6, увеличивая объем последних. ьДлина температурного компецсатора, материал деталей, составлякццих компенсатор,и соотношение плеч рычагов 7 подобраныс таким расчетом, что прц изменении температуры окружающей среды уровень жидкости относительно сосудов 1 остается постоянным.Для периодического контроля сохранения работоспособного состояния сосудов 1последние отсоединяются от канала 5 погерметизированцым шлюзам 3 и переставляются местами. В местах соединения канала 5со шлюзами 3 канал содержит упругие элементы 4.Устройство по расчетным данным способно фиксировать наклонность оси с точ.Иностью не грубее 0,05 - при расстоянии15 между цапфами оси не менее 1,5 м.Измерение наклонности оси производитсяпри любом положении трубы меридианногокруга в те же моменты, в которые регистрируются время и зенитное расстояние звезды,это значительно повышает точность резуль.тата наблюдений, так как наклонность осистановится известной для каждого моментапрохождения звезды.Устройство обладает быстродействием,которое обусловлено тем, что горизонт жиды кости установлен на неподвижном фундаменте, а не на оси, наклон которой измеряется, и поэтому быстродействие ограниченотолько электронной аппа атурой и составляет миллисекунды,30Использование устройства освобождаетнаблюдателя от дополнительной обработкиизмерений наклона оси по интерполированиюизмерений на наблюдения эвезд. Устройство позволяет автоматизироватьпроцесс измерения наклона оси с применением ЭВМ, с записью данных на перфокартах, перфоленте и на магнитной ленте.Формула изобретения1. Устройство для измерения утла наклона горизонтальной оси объекта, содержащее сообщающиеся посредством канала сосуды, заполненные жидкостью с помещенными в них поплавками, измеритель уровня жидкости и блок отсчета, отличающееся тем, что, с целью обеспечения непрерывности определения наклонности оси астрономичес.кого инструмента, повышения точности, быстродействия и автоматизации измерений, измеритель уровня жидкости выполнен в виде оптических решеток, снабженных взаимодей,ствующими упорами, один иэ которых выпол нен со щупами, прижатыми упругими элементами к цапфам горизонтальной оси инструмента, а другие установлены ца поплавках, помещенных в сосудах, установленных ца неподвижных фундаментах, причем указанные решетки, оптически связаны с фото.электрической системой, расположенной на отдельном фундаменте и подключенной к приводу ц блоку отсчета, а к каналу, соединяю.щему сосуды, подсоединена упругая емкость, 7442287соединенная через контактирующие с ней рычаги с приводом.2. Устройство по п. 1, отличаюи 1 ееся тем, что параллельно приводу установлен температурный компенсатор, соединенный с рычагами привода.3. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что сосуды соединены с каналом через герметизированные шлюзы, сохраняющие бжидкость в сосудах и канале в рассоединенном положении.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Меридианные круги абсерватории ГАИШ АН СССР (АПМ).2. Авторское свидетельство СССР352128, кл. 6 01 С 9/22, 1971.3. Патент США3911592, кл. 33 - 378, 33- в 3, опублик. 1975 1 прототип).Редактор,1. Веселовская Заказ 37818 Составитель 1. Колкбанина Техред К. Шуфрии Корректор В. Синицкая Тираж 801 Поднисное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская иаб., д, 45 филкал ЛПП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 1