ОТВЕС

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована при высокоточных измерениях крупногабаритного оборудования и строительных объектов и проверке оптических углоизмерительных приборов.
Известен отвес, содержащий гибкую нить, цилиндрический груз с конической частью, выполненной в виде постоянного магнита, и демпфер, способствующий быстрому затуханию колебаний подвижной части отвеса и выполненный в виде плиты из магнитомягкого материала с уровнями и регулировочными витками (1. Авторское свидетельство СССР №1525463, кл. G01С 15/10, 1987 г.).
Основным недостатком указанного отвеса является низкая точность измерения при работе вблизи с ферромагнитныими элементами оборудования, обусловленная их влиянием на коническую часть груза, выполненную в виде постоянного магнита, а также влиянием на отвес отклонения демпфера от горизонтального положения или линии отвеса.
Прототипом является отвес, содержащий гибкую нить, цилиндрический груз с конической частью, выполненный из неферромагнитного материала, например латуни, демпфер в виде плиты с уровнями и регулировочными винтами, на верхней поверхности которой закреплен кольцевой постоянный магнит намагниченный в аксиальном направлении с сердечником из магнитомягкого материала (Заявка RU №93050139/28, МПК G01С 15/10. Отвес / Капаев В.И., Карбаев А.Л., Маряшев В.И., Мулюкин К.Н., опубл. 20.07.1996 г.).
Принцип действия данного отвеса заключается в установлении плиты горизонтально по уровням с помощью регулировочных витков и подведении цилиндрического груза с конической частью на расстояние δ от сердечника магнита.
При колебаниях подвижной части отвеса, а, следовательно, и цилиндрического груза с конической частью в последнем при пересечении магнитного поля кольцевого постоянного магнита наводятся вихревые токи. В результате взаимодействие этих токов в подвижной части отвеса возникают демпфирующие их силы, которые создают демпфирующий эффект, равный сумме демпфирующих сил создаваемых каждым током и тормозящий колебания подвижной части отвеса.
Основным недостатком отвеса-прототипа является невысокая эффективность демпфирования колебаний его подвижной части, так как направления наводимых на ее поверхности вихревых токов существенно различны, то и различны направления создаваемых ими демпфирующих сил, в результате чего суммарная демпфирующая сила а, следовательно, и суммарный демпфирующий эффект снижаются.
Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности демпфирования колебаний подвижной части отвеса.
Решение поставленной задачи осуществляется обеспечением демпфирования колебаний подвижной части отвеса за счет магнитоиндукционного взаимодействия короткозамкнутого витка провода, охватывающего подвижную часть отвеса, с магнитным полем постоянного магнита.
Технический результат достигается тем, что в отвес, содержащий гибкую нить, цилиндрический груз с конусной частью, выполненный из неферромагнитного материала, и демпфер, включающий в себя плиту с уровнями и регулировочными винтами, кольцевой постоянный магнит, намагниченный в аксиальном направлении с сердечником из магнитомягкого материала, согласно настоящей полезной модели, введен демпфирующий контур, выполненный в виде изолированного короткозамкнутого витка провода, причем рабочие стороны демпфирующего контура расположены в одной горизонтальной плоскости и охватывают подвижный цилиндрический груз с боков в нижней его части, а нерабочие стороны демпфирующего контура расположены внутри цилиндрического груза и соединяют между собой противоположные концы рабочих сторон демпфирующего контура крест-накрест.
Таким образом, сущность полезной модели заключается в оснащении подвижной части отвеса короткозамкнутым витком провода. При колебаниях короткозамкнутого витка провода в магнитном поле постоянного магнита, в соответствии с законом Ленца, в его рабочих сторонах индуцируется электродвижущая сила электромагнитной индукции, создающая демпфирующий ток, препятствующий этим колебаниям. Так как направление этого демпфирующего тока более согласовано по сравнению с направлениями поверхностных вихревых токов, то и создаваемая им результирующая демпфирующая сила будет больше, поэтому колебания подвижной части отвеса прекращаются быстрее.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется на чертежах, где на фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого отвеса, а на фиг. 2 изображен разрез Α-A подвижной части отвеса на фиг. 1, демонстрирующий расположение короткозамкнутого витка провода в подвижной части отвеса, а также возникновение в нем демпфирующих токов и сил при ее колебаниях.
На чертежах цифрами обозначены:
1 - гибкая нить,
2 - цилиндрический груз с конусной частью - подвижная часть отвеса,
3 - плита демпфера,
4 - уровни демпфера,
5 - регулировочные винты демпфера,
6 - кольцевой постоянный магнит демпфера,
7 - ферромагнитный сердечник демпфера,
8 - демпфирующий контур - изолированный короткозамкнутый виток провода,
9, 10 - рабочие стороны короткозамкнутого витка провода,
11, 12 - нерабочие стороны короткозамкнутого витка провода.
Отвес включает в себя гибкую нить 1, цилиндрический груз 2 с конусной частью, скрепленный с гибкой нитью 1, и выполненный из неферромагнитного материала, например латуни, а также демпфер. Демпфер содержит плиту 3 с уровнями 4 и регулировочными винтами 5, кольцевой постоянный магнит 6 с ферромагнитным сердечником 7, закрепленный на плите 3. Выполнение цилиндрического груза 2 с конусной частью из неферромагнитиого материала исключает влияние на него ферромагнитных элементов окружающего оборудования и отклонения демпфера от горизонтального положения и (или) линии отвеса. Плита 3 изготовлена в виде равностороннего треугольника из любого достаточно прочного материала. Кольцевой постоянный магнит 6 намагничен в аксиальном направлении. Сердечник 7 кольцевого постоянного магнита 6 выполнен из магнитомягкого материала.
Предлагаемый отвес отличается тем, что в него дополнительно введен демпфирующий контур 8, выполненный в виде изолированного короткозамкнутого витка провода с двумя рабочими сторонами 9 и 10, расположенными в одной горизонтальной плоскости и охватывающими подвижный цилиндрический груз 2 с боков в нижней его части, а две нерабочие стороны 11 и 12 короткозамкнутого витка расположены внутри цилиндрического груза 2 и соединяют между собой противоположные концы рабочих сторон 9 и 10 короткозамкнутого витка крест-накрест.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Работа предлагаемого отвеса осуществляется в установлении плиты 3 горизонтально по уровням 4 с помощью регулировочных витков 5 и подведении цилиндрического груза с конусной частью 2 на расстояние δ от сердечника 7. При колебаниях цилиндрического груза с конусной частью 2 подвижной части отвеса, а, следовательно, и короткозамкнутого витка провода 8 в его рабочих сторонах 9 и 10 при пересечении магнитного поля кольцевого постоянного магнита 6 перпендикулярно магнитным силовым линиям с индукцией В (вектор магнитной индукции В на фигурах не показан, а вектором V указано направление движения подвижной части отвеса в данный момент времени), индуцируются электродвижущие силы электромагнитной индукции E и Е, вызывающие демпфирующие токи I и I, которые создают там же демпфирующие их силы F и F. Так как нерабочие стороны 11 и 12 короткозамкнутого витка 8 соединяют между собой противоположные концы его рабочих сторон 9 и 10 крест-накрест, то демпфирующие токи I и I складываются и поэтому демпфирующая сила, приложенная к короткозамкнутому витку провода подвижной части отвеса, будет равна сумме демпфирующих сил F и F, создаваемых каждым током, а, следовательно, на подвижную часть отвеса будет действовать результирующая демпфирующая сила, равная сумме демпфирующих сил F и F, поэтому колебания подвижной части отвеса прекращаются быстрее. Демпфирующий эффект проявляется тем сильнее, чем больше скорость V подвижной части отвеса, и исчезает тогда, когда подвижная часть отвеса находится в состоянии покоя, что соответствует строго вертикальному ее положению. При этом любое оборудование, окружающее отвес, не оказывает влияние на его функционирование, а отклонения демпфера от горизонтального положения и (или) от линии отвеса не оказывают влияния на неподвижный отвес. Сравнительные испытания опытного образца отвеса с предложенным техническим решением показали, что продолжительность демпфирования колебаний подвижной части отвеса сокращается более чем на одну треть.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволит повысить эффективность демпфирования колебаний подвижной части отвеса.