一种适应低气压环境的指北针的制作方法

本发明涉及一种便携式观测装备，特别是涉及一种能在低气压环境中正常工作的流线型指北针。

背景技术：

一般含阻尼液罗盘的指北针主要由罗盘组合、壳体组、里程系、反光镜等组成，能实施标定地图、测量方位角、测量俯仰角、测量地图任意两点之间的曲线里程和直线距离、估测实地距离以及一般物件的几何尺寸测量等主要功能。一般含阻尼液罗盘的指北针在低气压环境中（即高山高原地区）使用时，密封罗盘外壳因大气压差产生变形，罗盘内出现真空气泡，导致罗盘内的磁针转动受到阻碍，从而指北针罗盘内磁针不能准确指向。一般含阻尼液罗盘的指北针轮廓为棱角，边角处损害人体。

技术实现要素：

本发明为解决上述不足，特提出一种以高刚度罗盘（内置阻尼液）为主体的流线型指北针。其原理是利用地球自身磁场进行定位，不需任何能源，在没有受到磁场干扰的情况下简单可靠。

本发明指北针罗盘选用弹性模量高的PMMA-021注塑材料, 同时增加罗盘盖、罗盘底组的厚度。本发明指北针壳体组轮廓呈流线型，手持舒适。

本发明的指北针包括：里程系1（含齿轮传动机构、里程显示机构等）、壳体组2（含测量地图直线距离用的比例尺、实地距离估测机构、毫米尺、地形坡度尺、扎针孔等）、罗盘组合3（含磁偏角调节机构、俯仰角测量机构）、水准泡4、发光圈5及反光镜6。壳体组包括壳盖及壳身，罗盘组合通过螺钉连接固定在指北针壳身内，里程系通过螺钉连接固定在指北针壳盖内部。

所述里程系1配装在壳体组2壳盖上，包括里程轮、齿轮系、里程表指示针、里程表牌及齿轮盖，能实施曲线距离测量。里程轮在地图上滚动，通过三级直齿圆柱齿轮传动，带动里程表指示针转动，在里程表牌上显示行程公里数。齿轮盖是齿轮系的外壳，密封防尘。

所述壳体组2采用铸铝合金，包括壳身、壳盖、提环、铰链销，能实施直线距离测量、地图上地形坡度测量、实地距离估测、划定扇形区域。壳身、壳盖通过铰链销连接在一起，，壳身、壳盖是指北针的基体，壳身、壳盖边角轮廓呈流线型；提环通过锥销连接在壳身的端面，壳体组2展开侧尺边设有比例尺、坡度尺、毫米尺、两端设有瞄准缺口，扎针孔位于壳身侧面。用比例尺量取地图上两地之间直线距离，根据计算公式M=（地图上两点之间毫米数/地图比例）×（单位为m）求得两地之间的实际距离。1：50000军用地图的等高距为10m，等高线的间距为A，根据公式A=(10m/tanα)×计算坡度尺的间距。因为坡度尺是根据1：50000地图的等高线密度设置的，所以可直接测量地图上地形坡度。毫米尺用于测量一般小件物体的几何尺寸。实地距离估测是依据数系上的相似三角形原理，即瞄准缺口、准星缺口的连线长度与准星缺口处的两格刻线长度的比例为100:1，测量已知被测物体的任一尺寸B（如物体的长、宽、高），根据公式计算目标距离L。其中扎针孔用于定圆心，划定扇形覆盖区域角度，确定炮击所打的范围，相当于量角器。

所述罗盘组合3通过弹簧圈与螺钉连接在壳体组2的壳身上，采用弹性模量高的PMMA-021注塑材料和高刚度的几何结构，包括罗盘盖、罗盘底组（含轴尖）、俯仰摆、磁针组、磁偏角调节板组、齿轮盖板等零部件，可以任意旋转，能实施标定地图、方位角测量、俯仰角测量。将轴尖放置于罗盘底模芯定位孔内，与罗盘底注塑成一体，构成罗盘底组。将俯仰摆（24）挂置在罗盘底组（23）轴尖底部及把磁针组（22）放置在轴尖顶端，然后罗盘盖（21）与罗盘底组（23）通过胶粘接，注油后用密封锥销密封组装成指北针上的罗盘。磁偏角调节板组（26）固定在罗盘底组（23）底部中心轴上。用齿轮盖板（25）密封罗盘上的磁偏角调节板组（26）构成罗盘组合3。罗盘组合3可以任意旋转，是一种旋读式表盘。根据地球磁场作用，磁针静止时北端指向地球的磁北方向；指北针放置在水平面上，将指北针与地图一同转动，使磁偏角调节板上的红色指向箭头与磁针北端指向相同且平行，地图标定完毕。肉眼通过壳体组2两端的瞄准缺口与准星缺口瞄准目标，磁针静止时北端所指方位在红色标示线处的读数即为实地方位角。利用俯仰摆依靠重力下竖，进行俯仰角测量。

所述水准泡4通过3#胶粘接在指北针壳体组壳身上，实现调校水平。

所述发光圈5采用储能无放射性发光材料，嵌入壳身端面圆限位槽内，充光后，可实现夜间判读。

所述反光镜6采用铜质件镀铬抛光，通过铰链销联接在壳身与壳盖结合处，既可方便读数，又可通过光的反射信号用于野外求生救助。

所述磁偏角调节板组（26）由磁偏角调节板和调节齿轮组成，东偏90°～西偏90°连续可调，用来校准磁座偏角，精确测量方位角。

主要创新点：①罗盘注塑件选用弹性模量高的PMMA-021注塑材料，同时增加罗盘盖、罗盘底组的厚度；②磁针采用强力磁钢，磁针灵敏度极高；③采用高真空油式防水阻尼可旋转表盘，设置了磁偏角调节机构；④采用新型储能无放射性发光材料，满足夜间判读；⑤采用高强度铸铝合金基体。

本发明的指北针具有如下优点：①罗盘外壳刚度高，该指北针在高山高原地区使用，罗盘内未出现真空气泡，能适应低气压环境，使用范围更广；②磁针灵敏度高，磁针组转动灵活、稳定，减少方位测量误差；③旋转表盘，可直接在红色标志线处读数，提高部队快速反映能力；设置磁偏角调节机构，校准实地磁座偏角，精确测量实地方位角；④壳体及罗盘上的夜光标志采用新型储能无放射性发光材料，“充光”后，指北针夜间可正常使用，提高了部队夜间作战能力；⑤采用高强度铸铝合金基体，坚固轻巧，结构紧凑，可承受各种恶劣环境考验。

附图说明

图1高原指北针主要组成部分示意图，

图2罗盘组合结构示意图，

图3-图4高原指北针结构示意图，准星缺口31；距离估测器32； 里程轮保护罩33 ；里程轮34；毫米尺35；反光镜36；磁子午线（MN线）红色箭头37；坡度尺38 ；罗盘组合3；提环 310；瞄准缺口311；扎针孔312；水平泡313；俯仰摆314；磁针组315；红色指标线316；比例尺317；里程表指示针18；里程表牌19；磁偏角调节板组20；改锥21；丝带22。

具体实施方式

该流线型指北针能够实现方位测量、里程测量、俯仰角测量、实地距离估测等功能。

1、方位测量机构

如图3方位测量机构包括罗盘组合3、准星缺口31、瞄准缺口311及反观镜36。为测量方位角，指北针罗盘组合39刻有度和密位两种刻度，分别适用于0°～360°和0～60-00密位两种标称值的测定，内圈分划值为360°，刻线间隔为2°，外圈分划值为60-00密位，刻线间隔为0-20密位。手持指北针展开成180°，先校准磁坐偏角，然后将反光镜6折向观测者成45°, 单眼通过瞄准缺口311与准星缺口31之间的瞄准基线瞄准目标；手指旋转罗盘组合3，使罗盘组合3底部的MN红线与磁针组315上的磁针平行，且磁子午线（MN线）红色箭头37与磁针组315上的磁针北端同向；透过反光镜36，在红色标志线316处读出的密位值或度数即为被测目标方位角之值。

2、里程测量机构

如图3、4，里程测量机构包括里程轮34、里程表指示针18、里程表牌19。里程表牌上刻1:100000；1:50000；1:25000三种比例尺分划线，单位为公里。测量精度：。展开指北针成180°，打开里程轮保护罩33，手指拨动里程轮34，使里程表指示针318顺时针转到与红线重合，以消除空回；将里程轮4停放在地图起始点，且使里程轮34上方的白线垂直地图；（注意：里程轮34只能滚动，不能滑动；里程表指示针18应顺时针方向转动）；里程轮34沿着地图上的行进路线向前滚动至目标点，根据相应地图比例从里程表牌19读出里程表指示针18所指示的数值即为行进公里数。

3、俯仰角测量机构

如图3俯仰角测量机构包括俯仰摆314、平视镜36、罗盘组合3上的俯仰表盘等组成。俯仰角测量由俯仰摆314依靠自身重力实现。俯仰摆的刻度值范围为±90°，刻线间隔为2°。可分为实地俯仰角测量、站立点与目标之间的俯仰角测量及远距离地形俯仰角测量。测量前需展开指北针成180°，打开里程轮保护罩33，旋转罗盘组合3，使罗盘组合3表盘面上的的270°（W）线与红色指标线316重合。然后左手持指北针，使坡度尺面38紧靠被测物坡面，俯仰摆314处于竖直向下状态，此时罗盘组合3内俯仰摆314红色箭头所指刻度即为实地俯仰角度

4、实地距离估测机构

如图3壳盖的准星缺口31处有一组刻线为距离估定线，已知观测目标长度，利用距离估定线，可推测目标与观测点的距离。手持指北针，肉眼通过瞄准缺口311与准星缺口之间的瞄准基线瞄准目标，目标占准星缺口31处的刻线格数为n，已知目标长度为B（m），目标距离为L（m）。则目标距离为目标长度与目标所占格数比值的100倍，公式为 。

实地距离估测的精度不高，并因人的肉眼视力所限，估测距离一般在400m以内为宜 ，且距离越远，其误差越大。

5、罗盘组合

如图2本发明针对所述罗盘组合中的罗盘刚度不好，易发生形变的问题，采用了以下方案进行解决：①选用弹性模量高的PMMA-021注塑材料，增强罗盘对环境的适应性；②改进罗盘零部件几何形状，增强罗盘结构刚度；③增加罗盘底组与罗盘盖的厚度，提高罗盘的抗变形能力。