專利名稱：電驅動懸浮陀螺羅盤的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種陀螺羅盤，該陀螺羅盤具有至少一個安裝在氣體密封艙中的電驅動的陀螺儀，而且該陀螺儀通過艙壁由外部電源供電，該艙漂浮在羅盤箱中的導電液體中。
為了確保存儲過程中基本上不受環(huán)境影響和具有低損耗和低摩擦，長期以來在基本上球形的箱體和艙中安裝一個或兩個，也可能更多個互相機械嚙合的電驅動陀螺儀。為了減少摩擦損耗希望將艙取出。然而，為了將陀螺儀驅動所不可避免產(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，非常長的一段時間必須這樣，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。這就意味著對給定條件下套管的密封有嚴格的要求。
由于整體生產(chǎn)一個或多或少球形的艙是不可能的，由兩個基本上半球形的殼生產(chǎn)裝有陀螺儀的艙，這兩個殼被分別稱為下殼和上殼，這兩個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形成所期望的球形艙，并且通過圓周密封材料將它們彼此密封地封閉起來。
目前生產(chǎn)艙的兩個殼是用導體材料，尤其是鋁，由于鋁比重輕被認為是目前用在這里最好的材料。既然艙漂浮在羅盤箱中的導電液體中，也就是說在電解液中，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惰性涂層。這個涂層上最小的裂口、裂縫或損害也會導致艙遲早的泄露，尤其在電套管的區(qū)域或兩個艙殼赤道連接區(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導電區(qū)域，該區(qū)域至少跨過赤道的子區(qū)域，被稱為方位角分接頭，該分接頭在陀螺羅盤記時的情況下比如說可以由一個導電的，最好鍍金的金屬線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具有盡可能低電阻的金屬被電連接到電源的一個電極上，為陀螺儀供電。通過使用方位角分接頭金屬線已經(jīng)解決了這個問題，該金屬絲纏繞在赤道環(huán)11的外面，在一點處金屬線以密封的方式向內(nèi)引導到下殼1中，并且通過金屬將下殼連接到下面的底部觸點10上。圖5示出了方位角分接頭和套管13間的端接線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類型，電流通過底部觸點10(比較圖4)連接到陀螺儀電機(多個陀螺儀電機)的一個電極上，或者從觸點10通過導電液到外部。底部觸點10外表面的下面被鍍金，以確保與周圍導電液的長期所期望的良好的無腐蝕接觸。然而，為了避免熱應力問題，底部觸點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凹槽中在技術上的要求很苛刻，而且成本相比較較高。當然在這種情況下必須確保下殼1的外部涂層在任何一點不被損壞，否則在短時間之后恐怕會不可避免地出現(xiàn)泄露。底部觸點10緊密地將其內(nèi)部部分連接到類似凸緣的支撐體15上，支撐體15的中間部分插入一個向上伸出的支架16，該支架用來支撐陀螺儀(多個陀螺儀)，結構細節(jié)與下面描述的本發(fā)明沒有什么關系。
從目前所述的現(xiàn)有技術的出發(fā)點可以清楚地看到，生產(chǎn)裝有陀螺儀的艙的支出是這里所討論的陀螺羅盤的主要費用。
本發(fā)明的一個目的是簡化艙的結構和生產(chǎn)，以懸浮的形式安裝陀螺羅盤的一個或多個陀螺儀。
發(fā)明者所面臨的又一個特殊問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應，這樣就無須對整個陀螺羅盤做其它變動。
對于開始部分所提到的陀螺羅盤，下面將說明的按照本發(fā)明的解決方案在技術和相關費用方面都具有優(yōu)勢，其在于艙包括兩個互相配合的殼，這兩個殼互相密封在一起，由高強度、抗腐蝕而又可以很好導電的材料組成。
假定，但不是必須的，艙基本上是球形的，最好，當通過基本上半球形的下殼和上殼形成艙時，這兩個殼邊緣區(qū)域以一種重疊形式沿著赤道帶固定，并且通過圓周密封材料將它們彼此密封地封閉起來。由于按照本發(fā)明的兩個殼由高強度、抗腐蝕而又可以很好導電的材料組成，由于不再有泄露的危險，預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)在技術上也是相當復雜的。然而上述方位角分接頭的技術結構和設計因此而相當?shù)睾唵巍榱司_起見，最好在下殼的重疊邊緣區(qū)域中使用一個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，因為直接通過下殼的材料確保了金屬接觸。
由于使用導電良好而又抗腐蝕的材料作為底部觸點，不再需要分立的元件，這一優(yōu)點至少對生產(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。
本發(fā)明及其其它的細節(jié)和優(yōu)點參照附圖結合實施例將詳細描述，其中

圖1是按照本發(fā)明的羅盤艙的截面圖；圖2是具有按照本發(fā)明的特征的羅盤艙的簡化外部視圖；圖3是按照本發(fā)明的羅盤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)有技術和已經(jīng)說明的羅盤箱體下殼底部區(qū)域的局部剖視圖；和圖5示出了按照現(xiàn)有技術并且已經(jīng)說明過的位于連接區(qū)域中的接線和套管，該情況下使用由兩個殼組成的艙，用來保護和存放陀螺羅盤的電驅動陀螺儀。
圖1示出了按照本發(fā)明的具有新穎性結構的艙，該艙由能夠抗腐蝕又能夠良好導電的材料構成，與現(xiàn)有技術相似，艙包括一個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，在上部的極點區(qū)域有一個漏斗5，該漏斗一直達到球形艙的中心，按照已知的方式該漏斗在其底部有一個中心觸點C，在安裝完畢準備操作之后，觸點C的頂部可以以密封的方式用非常少量的水銀或其它導電良好的液體覆蓋，從上面伸入液體，按照眾所周知的方式使用萬向節(jié)懸掛接觸針。然而，漏斗5和套管以及與觸點10相關的接觸問題不是本發(fā)明的主題，如圖2所示，本發(fā)明還適合其它類型的陀螺儀艙，比如，那些完全球形的艙。
形成艙的兩個殼1和2，這兩個殼通過合適的補償裝置以一種重疊形式沿著赤道帶互相固定，兩個殼由抗腐蝕而又可以很好導電的材料組成，尤其可以考慮合金鋼材料，鈦合金和各種類型的導電塑料材料，即那些富含良好導電的碳填充材料的材料。在目前所進行的測試中，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)過測試和使用的低比重的鋁材料過渡到合金鋼材料最初看起來是沒有意義的。這個看起來是有問題的，因為假定含有陀螺儀的羅盤艙的總重量因此會顯著變大，在以前存在的羅盤中不可能使用它。然而，因為結構上的變化，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，實現(xiàn)了下述的優(yōu)點。
由于按照本發(fā)明的材料選擇，不再存在漂浮在導電液中的艙的腐蝕和泄露問題的危險，因此由塑料制成的收縮赤道環(huán)可以省去。按照本發(fā)明的一個實施例，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，導電套管等。
更重要的是底部觸點區(qū)域B中的優(yōu)點，這里直接使用殼1上未覆蓋區(qū)域的材料作為底部觸點區(qū)域B，結果，圖4中所解釋的套管和密封問題不再存在，也不再需要鍍金的底部觸點10。
因為使用了比鋁結實的多和更穩(wěn)定的材料，如圖1所示，可以相當大程度地簡化用來支撐陀螺儀或多個陀螺儀3的內(nèi)部框架狀支撐物的設計，僅通過螺絲就可以實現(xiàn)觸點的制造和安裝，該螺絲被旋入焊接在下殼1的下部極點區(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，如果艙沒有漏斗5，上部觸點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B相同。如圖3所示，兩個殼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、底部觸點或上部觸點T這些區(qū)域是未覆蓋的，即不覆蓋保護涂層。當然，上述的外部保護涂層對于防腐蝕而言是不必要的，可以整個地省去。無論何種方法，尤其推薦光分路器用于方位角分接頭。
成功的實驗已經(jīng)表明，能夠漂浮的羅盤艙盡管使用了高重量的材料，由于陀螺儀設計的簡化，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相同，可以在許多陀螺羅盤按照這里所討論的設計使用的情況下直接替換艙。
不用提羅盤艙生產(chǎn)成本顯著降低這一點，本發(fā)明在技術上是有優(yōu)點的，這些優(yōu)點概括如下，但不包括所有的優(yōu)點在內(nèi)。
所需要的部件的數(shù)量顯著減少，比如，從大約13個減少到4個。
與羅盤箱體中導電液接觸的不同材料的種類顯著減少，從大約8種減少到大約3種。
箱體上可能泄露液體的點的數(shù)量顯著減少，因為省去了套管。
艙材料與以往的材料相比更加顯著地抗腐蝕。
艙的機械穩(wěn)定性提高，間接獲得更高生產(chǎn)準確性的可能性。
不斷提速的船只要求更高的精度，被稱為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足。
權利要求
1.一種具有至少一個電驅動陀螺儀的陀螺羅盤，陀螺儀安裝在一個氣體密封的艙中，而且通過艙壁由外部電源供電，該艙漂浮在羅盤箱中的導電液體中，其中該艙由兩個互相匹配的殼(1，2)組成，這兩個殼互相密封在一起，由高強度、抗腐蝕而又可以很好導電的材料組成。
2.按照權利要求1所述的陀螺羅盤，其特征在于該艙由一個基本上半球形的下殼(1)和上殼(2)組成，這兩個殼的邊緣區(qū)域以一種互相重疊的形式沿著赤道帶固定，并且通過圓周密封包裝材料(20)將它們氣體密封地連接起來。
3.按照權利要求2所述的陀螺羅盤，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)域的外邊有一個自由的、導電的接觸帶(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.按照權利要求2或3所述的陀螺羅盤，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)的下部極點區(qū)域。
5.按照前述權利要求2到4中任何一項權利要求所述的陀螺羅盤，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.按照前述任一權利要求所述的陀螺羅盤，其特征在于兩個殼(1，2)由合金鋼構成，該合金鋼既使對化學腐蝕性強的介質也是抗腐蝕的。
7.按照權利要求1到5中任何一項權利要求所述的陀螺羅盤，其特征在于兩個殼(1，2)由鈦合金生產(chǎn)。
8.按照權利要求1到5中任何一項權利要求所述的陀螺羅盤，其特征在于兩個殼(1，2)由高強度、導電的塑料材料生產(chǎn)。
全文摘要
一種具有艙的陀螺羅盤,該艙以氣體密封的方式懸浮安裝,具有至少一個陀螺儀,按照本發(fā)明生產(chǎn)的艙由兩個互相匹配的殼(1,2)組成,這兩個殼互相密封在一起,由高強度、抗腐蝕而又可以很好導電的材料組成,特別是從合金鋼或鈦合金或高強度導電塑料中選擇。本發(fā)明的獨特優(yōu)點在于在底部和邊緣不再使用導電套管,和顯著地簡化了赤道方位角分接頭(E)的結構。
文檔編號G01C19/00GK1293753SQ99804172
公開日2001年5月2日 申請日期1999年3月29日 優(yōu)先權日1998年4月16日
發(fā)明者阿明·拉恩 申請人:C·普拉特