专利名称：一种中心通孔落体质量块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量技术领域，更具体涉及一种小型快速绝对重力仪中的中心通 孔落体质量块。
背景技术：
绝对 重力测量在大地测量学和勘探地球物理学中有着广泛的应用，它不仅可获得 观测点的绝对重力值及其变化，还应用于建立国家重力绝对基准，提供地球物理学和地球 动力学研究所需的地球内部物质分布和运动信息，为海平面变化、地震监测与预报，以及军 事、航天、导航、资源勘探和开发等提供地球重力场参数。目前，国际上绝对重力仪的测量技 术主要还是以自由落体方式为主，其测量原理是通过精确测定落体质量块在重力场中的自 由落体运动过程中的距离和时间两个量。因此，测量仪器能否精确测定重力加速度g值，自 由落体的下落方式的选定起着关键作用。随着电子测量技术和计算机数据采集技术应用的 日益提高，使得落体在小型、快速观测以及在整体仪器便携等方面变为可能。
发明内容本实用新型的目的是在于提供了一种小型快速绝对重力仪中的中心通孔落体质 量块。该中心通孔落体质量块结构简单、连接稳固、落体质量块自由下落过程中平稳，行程 短，调试方便，成本低廉。与现有测量仪器相比较，提高观测速度8-10倍，落体下落装置的 体积可减小60%以上，且由于体积的缩小，观测速度的提高，可便于真空容器中的真空抽取 和维持，且能在很短的时间内取得观测结果。为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术措施本实用新型装置应用光学棱镜特性、利用光学加工和精密机械等技术，在光学棱 镜中心和落体外壳中心处开孔，并以它们的孔径为基准，再将光学通孔棱镜与落体外壳组 装成——中心通孔落体质量块。将导向杆穿入通孔棱镜与落体外壳组件的中心通孔落体质 量块中心孔内，利用真空容器外部传动装置，通过过真空传动机构将旋转力矩传给真空容 器内的抬升落体转轴机构(“双叶曲面轮式……”专利号ZL200820068175.6)上，使中心通 孔落体质量块只能沿导向杆向上运动，并将该中心通孔落体质量块送到顶部的落体定位孔 内定位，此时传动装置机构随即脱离开中心通孔落体质量块底部，中心通孔落体质量块在 重力的作用下作自由落体运动。为保证中心通孔落体质量块在抬升过程中能顺利进入顶部落体定位孔内进行定 位，申请人将落体质量块上部前端设计成球面圆弧形状，这样可便于落体质量块在抬升过 程中顺利地导入落体定位孔内。另外，在导向杆两端采用锥形体过渡方式，使其导向杆的中 间部分的轴径尺寸设计成小于落体质量块上孔径方式，这样可避免中心通孔落体质量块在 下落过程中与导向杆发生擦撞。小型快速绝对重力仪中心通孔落体质量块由导向杆、落体定位孔、落体外壳、通孔 棱镜、减震垫、落体座和抬升落体转轴机构等零件组成。其特征在于中心通孔落体质量块下落装置安放在一个真空容器内，通孔棱镜安装于落体外壳中固定，减震垫安装于落体座端面上，在落体定位孔、落体外壳和通孔棱镜组件上的中心孔内放入导向杆，导向杆一端与 落体定位孔相连，导向杆另一端与落体座连接，导向杆垂直于大地水准面后两端固紧。所述的导向杆与落体座连接，落体外壳、通孔棱镜沿导向杆竖直向上，落体外壳、 通孔棱镜上部顶端的落体定位孔的孔内。所述的转轴机构通过一个隔震套的一端与旋转轴连接，另一端与与抬升落体转轴 机构连接并两端固紧。
图1为小型快速绝对重力仪中心通孔落体质量块结构示意图。其中1_导向杆、2-落体定位孔、3-落体外壳、4-通孔棱镜、5-减震垫、6-落体座、 7-真空容器、8-抬升落体转轴机构。注上述1-7零部件均为本领域的普通技术人员常见部件，该部件本领域的普通 技术人员不会出任何创造性劳动均能自行加工制造。上述8-抬升落体转轴机构是“双叶曲面式绝对重力仪落体下落装置”专利号 ZL200820068175. 具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述根据图1可知，小型快速绝对重力仪中心通孔落体质量块由导向杆1、落体定位孔 2、落体外壳3、通孔棱镜4、减震垫5、落体座6、真空容器7、抬升落体转轴机构8组成。其特征在于中心通孔落体质量块下落装置安放在一个真空容器7内。利用通孔 棱镜中心孔和落体外壳中心孔为基准，将通孔棱镜4安装于落体外壳3中并固定，使之成 为——中心通孔落体质量块。将减震垫5安装于落体座6端面上，该减震垫5是为了落体 外壳3、通孔棱镜4自由落体到底部时，为避免中心通孔落体质量块因下落惯性与落体座6 发生硬碰撞而起缓冲作用(软着陆)。为防止该落体质量块在抬升过程中发生翻转，申请 人通过在落体定位孔2、落体外壳3，通孔棱镜4的中心孔内放入导向杆1，然后再将导向杆 1的一端与落体定位孔2相连，而另一端则与落体座6连接，这时调整导向杆1垂直于大地 水准面后再将导向杆1的两端固紧，这样落体外壳3，通孔棱镜4就只能沿导向杆1上下移 动。关于转轴机构8的连接是通过轴传动使抬升中心通孔落体质量底部的装置转轴 机构8的旋转，转轴机构8通过一个隔震套的一端与旋转轴连接，另一端与抬升落体转轴机 构8连接并两端固紧，这样可使旋转轴力矩传递给抬升中心通孔落体质量底部的装置转轴 机构8 ( “双叶曲面轮式……”专利号ZL200820068175. 6)上，使之一起旋转，使落体外壳3， 通孔棱镜4 一起沿导向杆1竖直向上抬升。为保证中心通孔落体质量块顺利进入顶部落体 定位孔进行定位，申请人将落体质量块上部前端设计成球面圆弧形状，这样可便于中心落 体质量块顺利导入落体定位孔定位内。当整个落体外壳3，通孔棱镜4的前端被完全推送进 落体定位孔2的孔内时，此时抬升落体转轴机构8随即与落体外壳3，通孔棱镜4脱离，此时 落体外壳3、通孔棱镜4由于受到地心引力的作用而作自由下落运动。为避免落体质量块下落后与落体座6发生硬性碰撞，申请者在落体座上设计了减震垫5，使落体质量块通过减震 垫5软着陆于落体座6上，等待下一次抬升动作。 在中心落体质量块的抬升和下落运动过程中，为避免落体外壳3，通孔棱镜4在下 落过程中与导向杆1发生擦撞而影响观测，申请人将导向杆1的中间部分的轴径尺寸设计 成小于落体外壳3、通孔棱镜4上中心孔径方式，以及在导向杆1两端设计了锥形体过渡方 式，这样确保落体外壳3，通孔棱镜4在抬升过程中平稳，下落过程中不会与导向杆发生触 碰。
权利要求一种中心通孔落体质量块，包括导向杆(1)、通孔棱镜(4)、减震垫(5)、真空容器(7)、抬升落体转轴机构(8)，其特征在于中心通孔落体质量块下落装置安放在一个真空容器(7)内，通孔棱镜(4)安装于落体外壳(3)中固定，减震垫(5)安装于落体座(6)端面上，在落体定位孔(2)、落体外壳(3)和通孔棱镜(4)组件上的中心孔内放入导向杆(1)，导向杆一端与落体定位孔(2)相连，导向杆(1)另一端与落体座(6)连接，导向杆(1)垂直于大地水准面后两端固紧。
2.根据权利要求1所述的一种中心通孔落体质量块，其特征在于所述的导向杆(1) 与落体座(6)连接，落体外壳(3)、通孔棱镜(4)沿导向杆(1)竖直向上，落体外壳(3)、通 孔棱镜(4)上部顶端的落体定位孔(2)的孔内。
3.根据权利要求1所述的一种中心通孔落体质量块，其特征在于所述的转轴机构(8) 通过一个隔震套的一端与旋转轴连接，另一端与与抬升落体转轴机构(8)连接并两端固 紧。
专利摘要本实用新型公开了一种中心通孔落体质量块，包括导向杆、通孔棱镜、减震垫、真空容器、抬升落体转轴机构，中心通孔落体质量块下落装置安放在一个真空容器内，通孔棱镜安装于落体外壳中固定，在落体定位孔、落体外壳和通孔棱镜组件上的中心孔内放入导向杆，导向杆一端与落体定位孔相连，导向杆另一端与落体座连接，导向杆垂直于大地水准面后两端固紧。导向杆与落体座连接，落体外壳、通孔棱镜沿导向杆竖直向上，落体外壳、通孔棱镜上部顶端的落体定位孔的孔内。该落体下落装置适用于小型快速绝对重力仪测量系统中的落体质量下落装置，具有落体行程短、结构简单、快速观测、连接稳固、重量轻，体积小、调试拆装简便、造价低廉。
文档编号G01V7/02GK201600464SQ20092026974
公开日2010年10月6日 申请日期2009年10月24日 优先权日2009年10月24日
发明者张为民 申请人:中国科学院测量与地球物理研究所