雙葉曲面輪式絕對重力儀落體質量下落裝置的製作方法
2023-06-25 09:15:31
專利名稱：雙葉曲面輪式絕對重力儀落體質量下落裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及測量裝置，更具體涉及一種絕對重力儀落體質量塊快速下落裝置。
背景技術：
在大地測量學和勘探地球物理學中，絕對重力測量不僅可獲得觀測點的絕對重 力值及其變化，還應用於建立國家重力絕對基準，提供地球物理學和地球動力學研 究所需的地球內部物質分布和運動信息，為海平面變化、地震監測與預報，以及軍 事、航天、導航、資源勘探和開發等提供地球重力場參數。因此，開展絕對重力測 量一直受到國內外同行的高度重視。目前，國際上絕對重力儀的測量技術主要還是 以雷射幹涉自由落體方式為主，其測量原理是通過高精度的雷射測距系統、原子鐘 時間測量系統、自動控制系統精確測定落體質量塊塊在重力場中的自由落體運動過 程中的距離和時間兩個量，從而實現重力加速度g的測定。隨著電子測量技術和計 算機數據採集技術應用的日益提高，可使得落體在縮短行程、快速觀測以及在整體 儀器便攜等方面變為可能。發明內容本發明的目的是在於提供一種雙葉曲面輪式絕對重力儀落體質量下落裝置，該 裝置具有結構簡單、連接穩固、體積小、快速觀測、落體質量塊自由下落過程中平穩，調試方便，成本低廉。為了達到上述目的，本發明裝置應用光學一精密機械一電子測量技術，使用直 流電機驅動雙葉輪作勻速圓周轉動。將雙葉曲面輪間的落體質量塊沿主、輔助導向 杆向上託起並平穩送至頂部，當轉動的雙葉曲面輪離開落體質量後，由於該質量塊 受到地球引力作用而作自由落體運動，與此同時，通過安裝在導向孔上的光電轉換， 通知計算機記錄落體質量下落過程中多個某一時刻所經過距離，從而實現落體質量塊下落裝置的小型化和快速測定。 技術方案如下-
落體質量塊下落裝置它包括上支承板、立柱、下支承板、中心定位導向孔、落 體質量塊、滑向柱、曲面葉輪、落體接收座、轉軸、電機支架、直流，電機，其特 徵在於落體質量塊安裝在一個密封真空艙內，上支承板、下支承板之間通過三根 圓形立柱連接並固定，穩定的框架結構。落體質量塊通過直流電機和轉軸裝在轉軸 兩端上的雙曲面葉輪上，落體質量塊連接在主導向杆和輔助導向杆±，落體質量塊 裝在中心定位導向孔內。主導向杆、輔助導向杆分別穿入上支承板，落體質量塊與 落體接收座連接，主導向杆與落體質量塊中心滑動連接。
直流電機、轉軸、雙葉曲面輪、落體質量塊以及落體質量接收座安裝於下支承 板上。為了保證雙葉曲面輪轉動時平穩地將落體質量託起並送達到頂部，申請者採 用兩個相同曲面葉輪，同時在在落體質量塊上中心處打一中心導向孔，並以該孔為 基準，在其對稱的兩邊各開一輔助導向孔，在上支承板上也加工出相同的孔，將加 工好的主導向杆和兩根輔助導向杆從上支承板向下放置，穿過上支承板的孔，再穿 過落體質量塊上的中心孔和兩對稱孔，然後將其主、輔助導向杆與落體體質量接收 座連接。這樣落體質量塊就只能在主、輔助導向杆之間作上下運動。當直流電機勻 速轉動後，帶動安裝在轉軸兩端上的葉輪轉動，從而使雙葉曲面輪間的落體質量塊 沿主導向杆和兩個輔助導向杆向上運動，並平穩送至頂部上支承板下面的導向孔內， 這樣可確保落體質量塊每次開始下落時都能在同一高度和同一軸線上。
落體質量塊的下落初始階段至關重要，它關係到落體下落過程中落體質量塊的 穩定和平穩。由於雙葉曲面輪在抬起落體質量塊向上運動時，落體質量塊受雙葉曲 面輪摩擦力的影響會使落體質量塊發生旋轉，從而導致雷射光路偏移，造成測量誤 差偏大甚至使儀器無法正常工作。為此，申請人設計了主、輔助導向杆兩頭豕取了 工字型結構,即主、輔助導向杆兩頭軸徑與落體質量塊上孔徑配合釆用錐形體過渡 型式，而導向杆的中間部分的軸徑尺寸小於落體質量塊上各孔孔徑，這樣可避免落 體下落過程中通孔與各導向杆發生擦撞，從而影響到觀測結果及測量精度。同時， 當雙葉曲面輪將落體質量塊託到頂端後，隨著雙葉曲面輪的繼續轉動隨即脫離落體 質量塊，落體質量塊將作自由落體運動，但此時落體質量塊上端的導向柱還在導向 孔內起著導向，穩定落體質量塊姿態的作用，從而確保隨後落體質量塊塊脫離導向孔後的下落過程中始終處於平穩狀態。另外，由於申請者在落體質量塊中心部位預 置導向孔，從而使落體質量大為減輕，簡化了落體接收減震結構。
申請者在落體質量塊下端面上安裝了三個定位球，當落體質量塊下落一段時間 後，最終停留在落體質量塊接收座上的三個V型槽內，並為下一次自由落體準備。 且整個落體質量塊下落裝置安放在一個密封艙內。
為了防止因黑色金屬(鋼、鐵)在加工過程中產生磁化的現象發生，同時也可減 輕絕對重力自由落體裝置的重量，整個落體裝置基本採用有色金屬加工而成。
本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果結構簡單、體積小，重量輕、 連接穩固、落體質量塊下落平穩、調試簡便、造價低廉。
圖1為雙葉曲面輪式絕對重力儀落體質量下落裝置結構示意圖。
圖2為圖1的俯視圖。
其中l一上支承板、2—立柱、3—下支承板、4一主導向杆鎖緊螺母、5 —中 心定位導向孔、6—光電位置探測器、7—落體質量塊、8—主導向杆、9一輔助導向 杆、IO—曲面葉輪、ll一落體接收座、12 —轉軸、13 —透視窗鏡、14一電機支架、 15—直流電機、16—真空艙。
註上述15個零部件中15-直流電機——型號為ZYM-37B500,其餘零部件為 本領域的普通技術人員常見部件，該部件本領域的普通技術人員不會出任何創造性 勞動均能自行加工製造。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步的描述
根據圖1、圖2可知，雙葉曲面輪式絕對重力儀落體質量下落裝置由上支承板1、 立柱2、下支承板3、主導向杆鎖緊螺母4、中心定位導向孔5、光電位置探測器6、 落體質量塊7、主導向杆8、輔助導向杆9、曲面葉輪IO、落體接收座ll、轉軸12、 透視窗鏡13、電機支架14、直流電機15和真空艙16組成。
首先將中心定位導向孔5安裝於上支承板下端面上並固緊，再由上支承板1、 下支承板3之間通過三根圓柱形立柱2連接，使之形成一個穩定的框架結構。在電機支架15上安裝直流電機16，將兩個葉輪11分別安裝於轉軸13的兩端 上固緊，再將帶有雙葉輪的轉軸組件安裝於直流電機15傳動軸上並固緊。將上述組 件與下支承板3連接並固定，然後再將落體接收座11安裝並固定於位於雙葉曲面輪 中間的下支承板3上。
將一根主導向杆8和兩根輔助導向杆9分別從上支承板1預留孔和定位孔4中 間孔穿過，再穿過落體質量塊組件7上預留孔與安裝在下支承板3上的落體質量接 收座11連接。
將位置監測器6安裝固定於中心定位導向孔5兩旁，調整主導向杆張緊度並通 過主導向杆鎖緊螺母4固緊主導向杆。
當所有零部件安裝調試到位後，接通直流電機15電源，通過轉軸12上兩端曲 面輪10隨電機主軸一起轉動。隨著雙葉曲面輪10的旋轉，雙葉曲面輪10曲面將從 落體質量塊7底部開始接觸，其後將其落體質量塊7沿主導向杆8和輔助導向杆9 被向上抬起，並且雙曲面與落體質量下端面的接觸點始終保持在落體軸心上，直至 落體質量塊7上部導向軸完全被推進中心定位導向孔5內，此時，安裝在中心定位 導向孔5兩邊的光電轉換位置監測器6中的光信號將被進入孔內的落體質量塊7上 部導向軸遮擋，這時也是雙葉曲面輪10轉動的最高點位。隨著雙葉曲面輪10的繼 續運轉，雙葉曲面輪10曲面隨即脫離落體質量塊7的下端面，此時落體質量塊7 由於受地心引力作用而作自由落體運動，質量塊下落過程中，由於落體質量塊7上 部導柱滑出中心定位導向孔5時，位置監測器6中的光信號將被重新接通。該光電 信號的變化為下步計算機接收、記錄、解算觀測值提供保證。
整個落體質量塊下落裝置安放在一個密封艙16內，雷射可通過透視窗鏡13進出。
權利要求
1、一種雙葉曲面輪式絕對重力儀落體質量下落裝置，它包括上支承板(1)、下支承板(3)、落體質量塊(7)、落體接收座(11)、電機支架(14)、直流電機(15)，其特徵在於落體質量塊(7)安裝在一個密封真空艙內(16)，上支承板(1)、下支承板(3)之間通過三根圓形立柱(2)連接，落體質量塊(7)通過直流電機(15)和轉軸(12)裝在轉軸兩端上的雙曲面葉輪(10)上，落體質量塊(7)連接在主導向杆(8)和輔助導向杆(9)上，落體質量塊(7)裝在中心定位導向孔(5)內。
2、 根據權利要求1所述的雙葉曲面輪式絕對重力儀落體質量下落裝置，其特徵 在於所述的主導向杆(8)、輔助導向杆(9)分別穿入上支承板(1),落體質量塊(7)與 落體接收座(ll)連接。
3、根據權利要求1所述的雙葉曲面輪式絕對重力儀落體質量下落裝置，其特 徵在於所述的主導向杆(8)與落體質量塊(7)中心孔滑動連接。
全文摘要
本發明公開了一種雙葉曲面輪式絕對重力儀落體質量塊下落裝置，包括上支承板、下支承板、落體質量塊、曲面葉輪、落體接收座、轉軸、電機支架、直流電機，落體質量塊下落裝置安放在一個密封艙內，上支承板、下支承板之間通過三根圓形立柱連接，落體質量塊向上運動方式是通過直流電機帶動轉軸及其安裝在轉軸兩端上的雙曲面葉輪轉動，將落體質量塊沿主導向杆和輔助導向杆向上託起，並運送到頂端的中心定位導向孔內。該落體下落裝置具有結構簡單、連接穩固、重量輕，體積小、落體行程短、快速觀測、調試拆裝簡便、造價低廉，適用於自由落體式絕對重力儀測量系統中的落體質量下落裝置。
文檔編號G01V7/00GK101320097SQ20081004821
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月27日 優先權日2008年6月27日
發明者張為民 申請人:中國科學院測量與地球物理研究所