專(zhuān)利名稱(chēng)：電驅(qū)動(dòng)懸浮陀螺羅盤(pán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陀螺羅盤(pán)，該陀螺羅盤(pán)具有至少一個(gè)安裝在氣體密封艙中的電驅(qū)動(dòng)的陀螺儀，而且該陀螺儀通過(guò)艙壁由外部電源供電，該艙漂浮在羅盤(pán)箱中的導(dǎo)電液體中。
為了確保存儲(chǔ)過(guò)程中基本上不受環(huán)境影響和具有低損耗和低摩擦，長(zhǎng)期以來(lái)在基本上球形的箱體和艙中安裝一個(gè)或兩個(gè)，也可能更多個(gè)互相機(jī)械嚙合的電驅(qū)動(dòng)陀螺儀。為了減少摩擦損耗希望將艙取出。然而，為了將陀螺儀驅(qū)動(dòng)所不可避免產(chǎn)生的熱損失分散掉，就必須用氣體填充艙，氣體應(yīng)該盡可能的輕，最好是惰性的，比如用氫氣或氦氣。因此艙必須完全氣體密封的，非常長(zhǎng)的一段時(shí)間必須這樣，從幾年到幾十年。然而，給陀螺儀供電的合適的電纜套管是必不可少的。這就意味著對(duì)給定條件下套管的密封有嚴(yán)格的要求。
由于整體生產(chǎn)一個(gè)或多或少球形的艙是不可能的，由兩個(gè)基本上半球形的殼生產(chǎn)裝有陀螺儀的艙，這兩個(gè)殼被分別稱(chēng)為下殼和上殼，這兩個(gè)殼在它們的自由邊緣區(qū)域以一種重疊和互相匹配的形式插在一起來(lái)形成所期望的球形艙，并且通過(guò)圓周密封材料將它們彼此密封地封閉起來(lái)。
目前生產(chǎn)艙的兩個(gè)殼是用導(dǎo)體材料，尤其是鋁，由于鋁比重輕被認(rèn)為是目前用在這里最好的材料。既然艙漂浮在羅盤(pán)箱中的導(dǎo)電液體中，也就是說(shuō)在電解液中，為了避免艙箱體或多或少地快速溶解，就必須在艙的外層覆蓋一層非常厚的粘性的化學(xué)惰性涂層。這個(gè)涂層上最小的裂口、裂縫或損害也會(huì)導(dǎo)致艙遲早的泄露，尤其在電套管的區(qū)域或兩個(gè)艙殼赤道連接區(qū)域。為了能夠確保密封，尤其是下殼1和上殼2(比較圖5)之間連接的赤道區(qū)域，目前還在外部加上由塑料制成的收縮赤道環(huán)11。為了測(cè)定陀螺儀的瞬間方位角位置，就必須在箱體的外面提供一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域，該區(qū)域至少跨過(guò)赤道的子區(qū)域，被稱(chēng)為方位角分接頭，該分接頭在陀螺羅盤(pán)記時(shí)的情況下比如說(shuō)可以由一個(gè)導(dǎo)電的，最好鍍金的金屬線(xiàn)纏繞在外面的赤道上形成。然而，上述方位角分接頭必須通過(guò)具有盡可能低電阻的金屬被電連接到電源的一個(gè)電極上，為陀螺儀供電。通過(guò)使用方位角分接頭金屬線(xiàn)已經(jīng)解決了這個(gè)問(wèn)題，該金屬絲纏繞在赤道環(huán)11的外面，在一點(diǎn)處金屬線(xiàn)以密封的方式向內(nèi)引導(dǎo)到下殼1中，并且通過(guò)金屬將下殼連接到下面的底部觸點(diǎn)10上。圖5示出了方位角分接頭和套管13間的端接線(xiàn)12，正如上面所解釋的原因，套管以密封和完全氣體密封的方式封閉在密封包裝14中，尤其是密封包裝的熱膨脹系數(shù)也是很合適的。
在這里所討論的陀螺羅盤(pán)類(lèi)型，電流通過(guò)底部觸點(diǎn)10(比較圖4)連接到陀螺儀電機(jī)(多個(gè)陀螺儀電機(jī))的一個(gè)電極上，或者從觸點(diǎn)10通過(guò)導(dǎo)電液到外部。底部觸點(diǎn)10外表面的下面被鍍金，以確保與周?chē)鷮?dǎo)電液的長(zhǎng)期所期望的良好的無(wú)腐蝕接觸。然而，為了避免熱應(yīng)力問(wèn)題，底部觸點(diǎn)10最好選擇一種與下殼1材料匹配的材料，即鋁，如圖4所示，依次將下殼1以完全氣體密封的方式放入底部的相應(yīng)凹槽中在技術(shù)上的要求很苛刻，而且成本相比較較高。當(dāng)然在這種情況下必須確保下殼1的外部涂層在任何一點(diǎn)不被損壞，否則在短時(shí)間之后恐怕會(huì)不可避免地出現(xiàn)泄露。底部觸點(diǎn)10緊密地將其內(nèi)部部分連接到類(lèi)似凸緣的支撐體15上，支撐體15的中間部分插入一個(gè)向上伸出的支架16，該支架用來(lái)支撐陀螺儀(多個(gè)陀螺儀)，結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)與下面描述的本發(fā)明沒(méi)有什么關(guān)系。
從目前所述的現(xiàn)有技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)可以清楚地看到，生產(chǎn)裝有陀螺儀的艙的支出是這里所討論的陀螺羅盤(pán)的主要費(fèi)用。
本發(fā)明的一個(gè)目的是簡(jiǎn)化艙的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)，以懸浮的形式安裝陀螺羅盤(pán)的一個(gè)或多個(gè)陀螺儀。
發(fā)明者所面臨的又一個(gè)特殊問(wèn)題是需要由艙和懸浮其中的陀螺儀所組成單元的重量，該單元將懸浮著安裝，必須與目前已知的單元精確對(duì)應(yīng)，這樣就無(wú)須對(duì)整個(gè)陀螺羅盤(pán)做其它變動(dòng)。
對(duì)于開(kāi)始部分所提到的陀螺羅盤(pán)，下面將說(shuō)明的按照本發(fā)明的解決方案在技術(shù)和相關(guān)費(fèi)用方面都具有優(yōu)勢(shì)，其在于艙包括兩個(gè)互相配合的殼，這兩個(gè)殼互相密封在一起，由高強(qiáng)度、抗腐蝕而又可以很好導(dǎo)電的材料組成。
假定，但不是必須的，艙基本上是球形的，最好，當(dāng)通過(guò)基本上半球形的下殼和上殼形成艙時(shí)，這兩個(gè)殼邊緣區(qū)域以一種重疊形式沿著赤道帶固定，并且通過(guò)圓周密封材料將它們彼此密封地封閉起來(lái)。由于按照本發(fā)明的兩個(gè)殼由高強(qiáng)度、抗腐蝕而又可以很好導(dǎo)電的材料組成，由于不再有泄露的危險(xiǎn)，預(yù)先密封在外部的由收縮塑料組成的赤道環(huán)可以省去，赤道環(huán)的生產(chǎn)在技術(shù)上也是相當(dāng)復(fù)雜的。然而上述方位角分接頭的技術(shù)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)因此而相當(dāng)?shù)睾?jiǎn)單。為了精確起見(jiàn)，最好在下殼的重疊邊緣區(qū)域中使用一個(gè)具有未覆蓋表面的赤道帶作為方位角分接頭。這樣可以在下殼1的里面省去方位角分接頭的套管，如圖5所示，因?yàn)橹苯油ㄟ^(guò)下殼的材料確保了金屬接觸。
由于使用導(dǎo)電良好而又抗腐蝕的材料作為底部觸點(diǎn)，不再需要分立的元件，這一優(yōu)點(diǎn)至少對(duì)生產(chǎn)是重要的。下殼1的下面未被覆蓋的區(qū)域足夠用作底部觸點(diǎn)。
本發(fā)明及其其它的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)參照附圖結(jié)合實(shí)施例將詳細(xì)描述，其中

圖1是按照本發(fā)明的羅盤(pán)艙的截面圖；圖2是具有按照本發(fā)明的特征的羅盤(pán)艙的簡(jiǎn)化外部視圖；圖3是按照本發(fā)明的羅盤(pán)艙上下殼之間赤道連接區(qū)域的放大的部分剖視圖；圖4是按照現(xiàn)有技術(shù)和已經(jīng)說(shuō)明的羅盤(pán)箱體下殼底部區(qū)域的局部剖視圖；和圖5示出了按照現(xiàn)有技術(shù)并且已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的位于連接區(qū)域中的接線(xiàn)和套管，該情況下使用由兩個(gè)殼組成的艙，用來(lái)保護(hù)和存放陀螺羅盤(pán)的電驅(qū)動(dòng)陀螺儀。
圖1示出了按照本發(fā)明的具有新穎性結(jié)構(gòu)的艙，該艙由能夠抗腐蝕又能夠良好導(dǎo)電的材料構(gòu)成，與現(xiàn)有技術(shù)相似，艙包括一個(gè)基本上半球形的下殼1和同樣是基本上半球形的上殼2，在上殼2的例子中，在上部的極點(diǎn)區(qū)域有一個(gè)漏斗5，該漏斗一直達(dá)到球形艙的中心，按照已知的方式該漏斗在其底部有一個(gè)中心觸點(diǎn)C，在安裝完畢準(zhǔn)備操作之后，觸點(diǎn)C的頂部可以以密封的方式用非常少量的水銀或其它導(dǎo)電良好的液體覆蓋，從上面伸入液體，按照眾所周知的方式使用萬(wàn)向節(jié)懸掛接觸針。然而，漏斗5和套管以及與觸點(diǎn)10相關(guān)的接觸問(wèn)題不是本發(fā)明的主題，如圖2所示，本發(fā)明還適合其它類(lèi)型的陀螺儀艙，比如，那些完全球形的艙。
形成艙的兩個(gè)殼1和2，這兩個(gè)殼通過(guò)合適的補(bǔ)償裝置以一種重疊形式沿著赤道帶互相固定，兩個(gè)殼由抗腐蝕而又可以很好導(dǎo)電的材料組成，尤其可以考慮合金鋼材料，鈦合金和各種類(lèi)型的導(dǎo)電塑料材料，即那些富含良好導(dǎo)電的碳填充材料的材料。在目前所進(jìn)行的測(cè)試中，特種合金鋼材料尤其性能良好。
生產(chǎn)能夠漂浮的艙元件，所使用的材料由經(jīng)過(guò)測(cè)試和使用的低比重的鋁材料過(guò)渡到合金鋼材料最初看起來(lái)是沒(méi)有意義的。這個(gè)看起來(lái)是有問(wèn)題的，因?yàn)榧俣ê型勇輧x的羅盤(pán)艙的總重量因此會(huì)顯著變大，在以前存在的羅盤(pán)中不可能使用它。然而，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上的變化，減輕了艙內(nèi)部的重量，使得使用鋼材料作為艙材料成為可能，實(shí)現(xiàn)了下述的優(yōu)點(diǎn)。
由于按照本發(fā)明的材料選擇，不再存在漂浮在導(dǎo)電液中的艙的腐蝕和泄露問(wèn)題的危險(xiǎn)，因此由塑料制成的收縮赤道環(huán)可以省去。按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以直接使用赤道圓周帶狀區(qū)域E作為方位角分接頭，區(qū)域E是下殼1的上部外邊緣上的未覆蓋區(qū)域。省去鍍金金屬絲，導(dǎo)電套管等。
更重要的是底部觸點(diǎn)區(qū)域B中的優(yōu)點(diǎn)，這里直接使用殼1上未覆蓋區(qū)域的材料作為底部觸點(diǎn)區(qū)域B，結(jié)果，圖4中所解釋的套管和密封問(wèn)題不再存在，也不再需要鍍金的底部觸點(diǎn)10。
因?yàn)槭褂昧吮蠕X結(jié)實(shí)的多和更穩(wěn)定的材料，如圖1所示，可以相當(dāng)大程度地簡(jiǎn)化用來(lái)支撐陀螺儀或多個(gè)陀螺儀3的內(nèi)部框架狀支撐物的設(shè)計(jì)，僅通過(guò)螺絲就可以實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)的制造和安裝，該螺絲被旋入焊接在下殼1的下部極點(diǎn)區(qū)域的內(nèi)表面上的接頭螺母4中。方位角分接頭的帶E和底部觸點(diǎn)B之間使用金屬連接，該連接直接位于在下殼1上，具有低的電阻值。
正如圖3中可以看到的，上殼2以眾所周知的方式重疊地與下殼1固定，并且通過(guò)圓周密封化合物20密封?？梢允褂脠A周槽6，用同樣的方式沿著圓周插入平衡重。
如圖2所示，如果艙沒(méi)有漏斗5，上部觸點(diǎn)T就可以直接由上殼2的材料形成，形成方式與未覆蓋區(qū)域所形成的底部觸點(diǎn)B相同。如圖3所示，兩個(gè)殼1和2互相電絕緣。由殼1和2形成的艙可以有絕緣涂層，方位角分接頭E、底部觸點(diǎn)或上部觸點(diǎn)T這些區(qū)域是未覆蓋的，即不覆蓋保護(hù)涂層。當(dāng)然，上述的外部保護(hù)涂層對(duì)于防腐蝕而言是不必要的，可以整個(gè)地省去。無(wú)論何種方法，尤其推薦光分路器用于方位角分接頭。
成功的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，能夠漂浮的羅盤(pán)艙盡管使用了高重量的材料，由于陀螺儀設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化，艙內(nèi)部的總重量基本上與以前相等，上面所描述的情形與以前已知的陀螺羅盤(pán)相同，可以在許多陀螺羅盤(pán)按照這里所討論的設(shè)計(jì)使用的情況下直接替換艙。
不用提羅盤(pán)艙生產(chǎn)成本顯著降低這一點(diǎn)，本發(fā)明在技術(shù)上是有優(yōu)點(diǎn)的，這些優(yōu)點(diǎn)概括如下，但不包括所有的優(yōu)點(diǎn)在內(nèi)。
所需要的部件的數(shù)量顯著減少，比如，從大約13個(gè)減少到4個(gè)。
與羅盤(pán)箱體中導(dǎo)電液接觸的不同材料的種類(lèi)顯著減少，從大約8種減少到大約3種。
箱體上可能泄露液體的點(diǎn)的數(shù)量顯著減少，因?yàn)槭∪チ颂坠堋?br> 艙材料與以往的材料相比更加顯著地抗腐蝕。
艙的機(jī)械穩(wěn)定性提高，間接獲得更高生產(chǎn)準(zhǔn)確性的可能性。
不斷提速的船只要求更高的精度，被稱(chēng)為HSC性能，由于艙顯著提高的穩(wěn)定性，這一要求可以有效地滿(mǎn)足。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)陀螺儀的陀螺羅盤(pán)，陀螺儀安裝在一個(gè)氣體密封的艙中，而且通過(guò)艙壁由外部電源供電，該艙漂浮在羅盤(pán)箱中的導(dǎo)電液體中，其中該艙由兩個(gè)互相匹配的殼(1，2)組成，這兩個(gè)殼互相密封在一起，由高強(qiáng)度、抗腐蝕而又可以很好導(dǎo)電的材料組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的陀螺羅盤(pán)，其特征在于該艙由一個(gè)基本上半球形的下殼(1)和上殼(2)組成，這兩個(gè)殼的邊緣區(qū)域以一種互相重疊的形式沿著赤道帶固定，并且通過(guò)圓周密封包裝材料(20)將它們氣體密封地連接起來(lái)。
3.按照權(quán)利要求2所述的陀螺羅盤(pán)，其特征在于半球形下殼(1)的上部圓周自由邊緣區(qū)域在外邊緣上與上殼(2)重疊，在赤道區(qū)域的外邊有一個(gè)自由的、導(dǎo)電的接觸帶(E)，該接觸帶直接由殼材料形成并且伸展到赤道殼圓周的一部分上。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的陀螺羅盤(pán)，其特征在于直接由未覆蓋殼材料形成的外部底部接觸區(qū)域(B)出現(xiàn)在下殼(1)的下部極點(diǎn)區(qū)域。
5.按照前述權(quán)利要求2到4中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的陀螺羅盤(pán)，其特征在于直接由未覆蓋殼材料形成的外部上部接觸區(qū)域(T)出現(xiàn)在上殼(2)上。
6.按照前述任一權(quán)利要求所述的陀螺羅盤(pán)，其特征在于兩個(gè)殼(1，2)由合金鋼構(gòu)成，該合金鋼既使對(duì)化學(xué)腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)也是抗腐蝕的。
7.按照權(quán)利要求1到5中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的陀螺羅盤(pán)，其特征在于兩個(gè)殼(1，2)由鈦合金生產(chǎn)。
8.按照權(quán)利要求1到5中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的陀螺羅盤(pán)，其特征在于兩個(gè)殼(1，2)由高強(qiáng)度、導(dǎo)電的塑料材料生產(chǎn)。
全文摘要
一種具有艙的陀螺羅盤(pán),該艙以氣體密封的方式懸浮安裝,具有至少一個(gè)陀螺儀,按照本發(fā)明生產(chǎn)的艙由兩個(gè)互相匹配的殼(1,2)組成,這兩個(gè)殼互相密封在一起,由高強(qiáng)度、抗腐蝕而又可以很好導(dǎo)電的材料組成,特別是從合金鋼或鈦合金或高強(qiáng)度導(dǎo)電塑料中選擇。本發(fā)明的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在于在底部和邊緣不再使用導(dǎo)電套管,和顯著地簡(jiǎn)化了赤道方位角分接頭(E)的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G01C19/00GK1293753SQ99804172
公開(kāi)日2001年5月2日 申請(qǐng)日期1999年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月16日
發(fā)明者阿明·拉恩 申請(qǐng)人:C·普拉特