Гіроскопічний пристрій для азимутального орієнтування напрямків

1. Гіроскопічний пристрій для азимутального орієнтування напрямків, до складу якого входить корпус, поворотний відносно вертикальної осі гіроблок, підвішений усередині гіроблока маятниковий чутливий елемент з закріпленим на ньому вертикальним дзеркалом, закріплений на гіроблоці фотоелектричний автоколіматор, з можливістю його оптичного зв'язку з дзеркалом чутливого елемента, привід розвороту гіроблока відносно корпусу, який відрізняється тим, що введений пристрій вимірювання горизонтальних кутових положень гіроблока у вигляді кодового датчика кута, перемикач оптичних каналів, зв'язаний з фотоелектричним автоколіматором і розташований з можливістю по черзі формувати канал візування на дзеркало чутливого елемента і канал візування в бік напрямку, що орієнтується, причому стабільність кута між каналами візування не залежить від стабільності розміщення перемикача. 2. Гіроскопічний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що перемикач оптичних каналів вико C2 2 UA 1 3 77177 4 установлений зверху на колонки алідади, який зроблено відносно компактний автоматизований містить в собі маятниковий чутливий елемент з гіроскопічний пристрій для азимутального орієнтуоптичним елементом, який знаходиться в каналі вання напрямків, заданих розташованими на савізування зорової труби. мому пристрої чи поблизу нього вертикальними Основним недоліком указаного приладу є неплоскими дзеркалами, призмами БкР-180° або обхідність безперервного візуального відслідковуавтоколіматорами, які дають можливість розшивання оператором за процесуючим чутливим елерювати експлуатаційні властивості пристрою з ментом, можливість похибок через механічні ціллю орієнтування напрямків, заданих розташозбурення чутливого елемента під час роботи опеваними на значних відстанях орієнтирами на місратора з приводом розвороту алідади, а також цевості або автоколіматорами шляхом приєднання значні габарити через наявність теодолітної часдо базової конструкції окремих додаткових притини. строїв. Відомо найбільш близький за технічною суттю До складу пристрою, що заявляється, входить прототип пристою, що заявляється, гіротеодоліт відомий у прототипі і поворотний відносно вертиGiB2, MOM, Угорщина [Η.Η. Воронков та інш. "Гикальної осі гіроблок, підвішений усередині гіроблороскопическое ориентирование", Москва, "Недра", ка маятниковий чутливий елемент з дзеркалом, 1980г., с.106], в якому маятниковий чутливий елезакріплений на гіроблоці фотоелектричний автомент підвішено усередині гіроблока з вертикальколіматор, який використовують як датчик кутових ною віссю повороту і закріпленим на гіроблоці фоположень дзеркала чутливого елемента, привод тоелектричним автоколіматором, який розвороту гіроблока відносно корпусу, додатково використовують як датчик слідкуючої системи, що введено пристрій вимірювання горизонтальних повторює рухи чутливого елемента в горизонті за кутових положень гіроблока у вигляді кодового допомогою приводу; теодолітну частину з зоровою датчика кута, додатково введено перемикач оптитрубою, додатковим візуальним автоколіматором чних каналів візування автоколіматора з можливісдля спостережень чутливого елемента та ручним тю по черзі формувати канал візування на дзеркаприводом розвороту алідади, а також пристрій для ло чутливого елемента і каналу візування в вимірювання кутових положень алідади, лімб якосторону напрямку, що орієнтується, причому стаго установлено на нерухомому корпусі, а зчитуюча більність кута між каналами візування не залежить частина зв'язана з алідадою. від стабільності розміщення перемикача. Суттєвим недоліком указаного приладу є неДодатково, перемикач оптичних каналів викозручності експлуатації через необхідність багатонано у вигляді рухомої трипель-призми, розміщеразових візуальних спостережень крайніх кутових ної перед об'єктивом фотоелектричного автоколіположень чутливого елемента, можливість похиматора з можливістю її фіксації у двох заданих бок через механічні збурення чутливого елемента положеннях, причому можливі інші рішення такої ж під час роботи оператора з приводом розвороту ефективності. алідади та похибки через нестабільність взаємноДодатково, ротор кодового датчика кута зв'яго положення зорової труби і візуального автокозано з гіроблоком, а статор з корпусом. Причому ліматора, а також значні габарити через наявність можливе зворотне розташування ротора і статора. теодолітної частини. Додатково введено другий автоколіматор, При розробці винаходу, що заявляється, пеякий установлено з можливістю його повороту відред авторами стояло завдання створення компакносно корпусу навколо вертикальної осі і жорстко тного і зручного в експлуатації наземного гіроскозв'язаний в азимуті зі статором кодового датчика пічного пристрою, який би з більш високою кута, ротор якого зв'язаний з гіроблоком. Причому точністю визначав азимути напрямків, які орієнтуможливе зворотне розташування ротора і статора. ються, заданих відбивними оптичними елементаДодатково введено вертикальне дзеркало, ми, які сполучені з системами - споживачами азизв'язане з корпусом у положенні, що забезпечує мута. Наприклад, якщо напрямок, який можливість незалежного оптичного зв'язку з цим орієнтується, заданий плоским дзеркалом або дзеркалом другого автоколіматора і фотоелектрипризмою БкР-180° на пристрої-споживачі азимута, чного автоколіматора гіровузла. або задано плоским двостороннім дзеркалом, Додатково, другий автоколіматор викопано у азимут нормалі до якого, з одного боку, визначавигляді авто колімаційної зорової труби з можливіється пристроєм, що заявляється, а з другого стю візування на місцеві орієнтири і візування на використовується для узгодження з засобами споавтоколімаційні відбивачі. живача азимута, а також, коли напрямок, що орієДодатково введено вертикальне дзеркало на нтується, заданий візирною віссю авто коліматора. корпусі з можливістю його оптичного зв'язку з фоКрім того було завдання визначення азимута натоелектричним автоколіматором та зовнішніми прямків, заданих орієнтирами на місцевості, при автоколімаційними пристроями. мінімальному ускладненні конструкції пристрою, Додатково введено вертикальне дзеркало, що заявляється. При цьому можливість автоматизв'язане з корпусом за допомогою вертикальної зації прийнятих технічних рішень розглядалась не осьової системи і розташоване з можливістю його тільки як засіб підвищення зручності експлуатації, оптичного зв'язку з фотоелектричним автоколімаале і як засіб підвищення точності за рахунок витором гіроблока та зовнішніми автоколімаційними лучення механічних збуджень на прилад з боку пристроями. оператора при отриманні інформації про стан чутТаким чином пропонується гіроскопічний приливого елемента. стрій у вигляді кількох конструктивних варіантів на Для вирішення поставлених завдань було рооснові одного гіроблока, який установлено в кор 5 77177 6 пусі з можливістю повороту навколо вертикальної му знаходиться у положенні І. осі за допомогою приводу і який містить в собі підУ результаті обробки інформації обчислюється вішений маятниковий чутливий елемент, закріплевідлік кодового датчика кута, який характеризує ний на гіроблоці фотоелектричний автоколіматор середнє положення коливань, тобто положення для спостережень чутливого елемента та устаномеридіана. Потім трипель-призма 9 переміщується влений на гіроблоці перемикач оптичних каналів у положення II, гіроблок І разом з автоколіматором фотоелектричного автоколіматора у вигляді, на8 за допомогою приводу 4 розвертається в узгоприклад, рухомої трипель-призми з можливістю її джене положення з напрямком, що орієнтується, у фіксації у двох певних положеннях перед об'єктивигляді призми 10 або дзеркала 7 і знімає відлік вом фотоелектричного автоколіматора. кодового датчика кута. Азимут напрямку, що орієнПри цьому в усіх варіантах пристрою використується, обчислюється за формулою: товується один датчик кутових положень гіроблока A=R+ ; у вигляді автоматичного кодового датчика кута, 1 де R d1 d 2 d3 d 4 , - середнє полоротор якого зв'язаний з гіроблоком, а статор може 4 бути розташований на корпусі приладу, якщо наження коливань чутливого елемента; прямок, який орієнтується, заданий нерухомими d1…d4, - відліки кодового датчика кута при чоавтоколімаційними відбивачами чи автоколіматотирьох послідовних крайніх положеннях чутливого ром, або може бути зв'язане з поворотним відноселемента; но вертикальної осі додатковими пристроями, уз, - постійна складова, що паспортизується, годженими з напрямком, що орієнтується. обумовлена особливостями і неідеальністю геоНа Фіг.1 представлено схему пристрою для метрії перемикача каналів візування автоколіманайбільш загального варіанта його використання . тора 7. На Фіг.2, 3, 4 представлено варіанти схеми Схема пристрою на Фіг.2, який визначає азипристрою для окремих випадків застосування. мут напрямку, що орієнтується, має вигляд неруСхема пристрою, зображеного на Фіг.1, який хомого автоколіматора і містить в собі: визначає азимут напрямку, що орієнтується, має 2 - корпус пристрою, що заявляється; 8 - фовигляд розташованого відносно недалеко від притоелектричний автоколіматор, розташований на строю, що заявляється, і нерухомого автоколімагіроблоці; 13 - автоколіматор як напрямок, що оріційного відбивача, наприклад, призми БкР-180° єнтується. або плоского дзеркала, містить в собі: Робота пристрою, представленого на Фіг.2, 1 - гіроблок; 2 - корпус; 3 - підшипник осьової аналогічна роботі пристрою, представленого на системи; 4 - привод розвороту гіроблока; 5 - чутФіг.1, і суть її в безпосередньому узгодженні по ливий елемент; 6 - дзеркало чутливого елемента; куту автоколіматора 8 з оптичною віссю світлового 7 - вертикальне дзеркало; 8 - фотоелектричний потоку автоколіматора 13 за умови, що спектральавтоколіматор; 9 - трипель-призма; 10 - автоколіні характеристики випромінювача в авто коліматор маційний відбивач у вигляді призми БкР-180°; 11 і 13 узгоджуються зі спектральними характеристиротор кодового датчика кута; 12 - статор кодового ками фотоприймачів в автоколіматорі 8 і за умови, датчика кута. що лінійне зміщення візирних осей автокодіматоПристрій, зображений на Фіг.1; містить в собі рів 8 і 13 при узгодженні не буде перевищувати гіроблок 1, який може повертатися відносно корпупіврізницю їх світлових діаметрів. су 2 у підшипниках 3 за допомогою приводу 4. У Схема пристрою, зображеного на Фіг.3, визнасередині гіроблока підвішено маятниковий чутличає азимут автоколіматора, що орієнтується, в вий елемент 5 з вертикальним дзеркалом 6 та тому разі, коли його спектральні характеристики установлено фотоелектричний автоколіматор 8, не узгоджуються з характеристиками фотоелектякий через трипель-призму 9 узгоджується з дзерричного автоколіматора гіроблока або при його калом 6 чутливого елемента 5. При цьому тризначному віддаленні, і містить в собі: 2 - корпус пель-призма 9 знаходиться в положенні І, але мопристрою, що заявляється; 8 - фотоелектричний же також установлюватись в положення II, автоколіматор; 14 - вертикальне, поворотне віднонаприклад, за допомогою електромагніта , що досно вертикальної осі дзеркало; 15 - осьова систезволяє змінювати орієнтування світлового потоку ма обертання дзеркала 14; 16 - автоколіматор, як автоколіматора 8 на 180°, і потім за допомогою напрямок, що орієнтується. приводу 4 узгоджуватись з призмою 10, якою заОсобливістю такого рішення є можливість уздано напрямок, що орієнтується. Пристрій оснагодження дзеркала 14 з автоколіматором 16 у пощено кодовим датчиком кута, ротор 11 якого зв'ячатковій частині циклограми і наступне визначення зано з гіроблоком, а статор 12 - з корпусом. азимута нормалі до дзеркала 14, який є одночасно Для розширення експлуатаційних можливосазимутом візирної осі автоколіматора 16. тей пристрій, що заявляється, оснащено додаткоСхема пристрою, зображеного на Фіг.4, який вим і зв'язаним з корпусом 2 дзеркалом 7, азимут визначає азимут довільно орієнтованого додаткоякого визначається аналогічно азимуту призми 10. вого другого автоколіматора, найбільш універсаРобота пристрою, представленого на Фіг.1, вільна і містить в собі: дбувається таким чином. 2 - корпус з розташованим в ньому пристроєм, Після розгону гіромотора чутливий елемент 5 що заявляється; 8 - фотоелектричний автоколімаздійснює коливання, що нагадують коливання крутор пристрою, що заявляється; 11 - ротор кодовотильного маятника, за якими при допомозі приводу го датчика кута; 12 - статор кодового датчика кута; 4 стежить автоколіматор 8 разом з ротором 11 17 - додатковий другий автоколіматор ; 18 - додаткодового датчика кута. Трипель-призма 9 при цьо 7 77177 8 кова друга осьова система; 19 - пристрій-зберігач A=R+ 1+ 2; напрямку, що орієнтується, у вигляді автоколіма1 де: R d1 d 2 d3 d 4 відлік кодового ційного відбивача; 20 - додаткове вертикальне 4 дзеркало. датчика кута, який відповідає положенню рівноваУ схемі пристрою, зображеного на Фіг.4, додаги прецесійних коливань чутливого елемента, тобтковий другий автоколіматор 17 і статор 12 кодото положенню площини меридіана; вого датчика кута зв'язані між собою в азимуті та d1…d4, - відліки кодового датчика при чотирьох установлені на додатковій осьовій системі 18 з послідовних крайніх положеннях чутливого елемеможливістю повороту відносно корпусу 2 в узгонта; джене положення з напрямком 19, що орієнтуєть1 - відлік кодового датчика кута при узгося, або з додатковим вертикальним дзеркалом 20, дженні положень автоколіматорів 8 та 17 з вертияке зв'язане з корпусом 2 у положенні, що забезкальним дзеркалом 20; печує можливість узгодження з дзеркалом 20 оп2 - постійна складова, що паспортизується, тичний осей автоколіматорів 8 і 17. обумовлена особливостями і неідеальністю геоРобота пристрою, зображеного на Фіг.4, може метрії перемикача каналів візування автоколімавиконуватись, наприклад, наступним чином. тора 7. У початковій частині циклограми одночасно з Експлуатаційні можливості пристрою, зобрарозгоном гіромотора автоколіматори 8 та 17 узгоженого на Фіг.4, додатково збільшуються при виджуються з дзеркалом 20. При цьому фіксується користанні автоколімаційної зорової труби з функвідповідний відлік отсчет по кодовому датчику куцією авто коліматора 17, що дозволяє додатково та. Потім другий автоколіматор 17 розвертається визначати азимути напрямків заданих орієнтирнидо узгодження з напрямком 19, що орієнтується, і ми знаками на місцевості. залишається в такому положенні до кінця роботи. Пристрій, що заявляється, може бути виконаПісля отримання інформації про прецесійні колино з використанням відомих стандартизованих вання чутливого елемента азимут напрямку 19, що елементів. орієнтується, визначається за формулою: 9 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 77177 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601