Вариометр

 

ВАРИОМЕТР, содержащий последовательно соединенные мембранную коробку, рычажный механизм с осью, передаточно-множительный механизм в виде вилки и поводка и отсчетное устройство с осью, на которой укреплен электромагнитный преобразователь, отличающийся тем, что, с целью уменьшения запаздывания, он снабжен последовательно соединенными датчиком угла, укрепленным на оси рычажного механизма, и дифференщфующим усилителем, выход которого подклбчен к входу злектромагнитного преобразователя, при этом поводок передаточно-множительного механизма выполнен в виде упругого злемента с жесткостью намного меньше, чем жесткость мембранной коробки. (П о 10

„,Я0„„1007012

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИ(ТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

315Ц 6 01 Р 5/00

"а.

М е

Фь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

CO М

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3309472/18 — 10 (22) 29.06.81 (46) 23.03.83. Бюл. Р 11 (72) А. И. Иоффе (53) 531. 767 (088.8) (56) 1. Браславский Д. А. Приборы и датчики летательных аппаратов. М., "Машиностроение", 1970, с. 335 — 340;

2. Авторское свидетельство СССР Р 594457,. кл. G 01 P 5/00, 1977 (прототип) (54) (57) ВАРИОМЕТР, содержащий последовательно соединенные мембранную коробку, рычажный механизм с осью, передаточно-множительный механизм в виде вилки и поводка и отсчетное устройство с осью, на которой укреплен электромагнитный преобразователь, отличающийся тем,что,с целью уменьшения .запаздывания, он снабжен последовательно соединенными датчиком угла, укрепленным на оси рычажного механизма, и дифференцирующим усилителем, выход которого подклбчен к входу электромагнитного преобразователя, при этом поводок передаточно-множительного механизма выполнен в виде упругого элемента с жесткостью намного меньше, чем жесткость мембранной коробки.

7012

1О!

1 100

Изобретение относится к приборостроению . и может быть использовано для измерения вертикальной скорости летательного аппарата.

Известны вариометры, предназначенные для измерения вертикальной скорости (1/у) летательных аппаратов,, содержащее герметичный корпус, манометр рический чувствительный элемент, внутренняя полость которого связана с атмосферой и через капилляр с внутренней полостью корпуса, рычажный механизм и отсчетное устройство 11) .

Основным недостатком этих вариометров является запаздывание (инерционность) выдачи показателей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является вариометр, содержащий последовательно соединенные мембранную коробку, рь!чажный механизм с осью, перецаточно-множительный механизм в виде вилки и поводка и отсчетное устройство с осью, на которой укреплен электромагнитный преобразователь. При этом с целью коррекции в электромагнитный преобразователь поступает сигнал от электрического измерителя вертикальной скорости системы воздушных сигналов (2).

Недостатком известного вариометра является то, что при корректировании запаздывания по сигналам измерителя вертикальной скорости происходит сильное искажение показателей вариометра в установившемся режиме работы прибора (Vy = const) и не обеспечивается уменьшение запаздывания при входе в горизонтальный полет, что исключает практическое использование известного вариометра.

Целью изобретения является уменьшение запаздывания показаний вариометра.

Поставленная цель достигается тем, что вариометр, содержащий последовательно сое диненные мембранную коробку, рычажный механизм с осью, передаточно-множительный механизм в виде вилки и поводка и отсчетное устройство с осью, на которой укреплен электромагнитный преобразователь, снабжен последовательно соединенными датчиком угла, укрепленным на оси рычажного механизма, и дифференцирующим усилителем, выход которого подключен к входу электромагнитного преобразователя, при этом поводок пфедаточно-множительного .механизма выпол:, нен в виде упругого элемента с жесткостью, намного меньцieh, чем жесткость мембранной коробки.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема вариометра; на фиг. 2 —.графики, поясняющие принцип его работы.

Вариометр содержит герметичный корпус

1, капилляр 2, манометрический упругий чувствительный элемент в виде мембранной

2 коробки 3, трубопровод 4, трансформаторный датчик 5 угла, состоящий из якоря 6, магнитопровода 7, обмотки 8 возбуждения и выходных обмоток 9 и 10,соединенных встречно; электромагнитный преобразователь

11, состоящий из постоянного магнита 12, в кольцевом- зазоре которого расположена катушка 13; передаточно-множительный механизм 14, состоящий из вилки, образуемой стержнями 15 и 16, которые закреплены на оси 17, и поводка в виде упругого элемента

18, на котором закреплен поводковый палец

19, располагаемый между стержнями 15 и

16. Упругий элемент 18 закреплен на оси

20. На оси 20 закреплены также секто р 21, зацепленный с трибкой 22, и рычаг 23, на котором закреплена катушка 13 электромагнитного преобразователя 11; рычажный механизм, на оси 17 которого закреплен рычаг 24, к концу которого через шарнирную передачу подсоединен чувствительный элемент

3, и якорь 6 трансформаторного датчика 5 ула; отсчетное устройство 25, "îñòîÿùåå из шкалы 26 и стрелки 27, закрепленной на оси трубки 22, фазочувствительный выпрямитель 28, собранный на диодах D1 и О2 и сопротивлениях Я.1и R2, к которым подключена емкость С.1 служащая для сглаживания пульсаций; дифференцирующий усилитель 29, включающий в себя операционный усилитель 30, емкость С.Z и сопротивление

ВЗ

Вход дифференцирующего усилителя 29 подключен к выходу фазочувствительного выпрямителя 28, а выход — к катушке 13

35 электромагнитного преобразователя 11.

Вариометр работает следующим образом.

При наличии вертикальной скорости атмосферное давление P „будет изменяться и поступать во внутреннюю полость чувстви49 тельного элемент 3 и через капиляр 2 в корпус 1. В результате наличия капилляра 2 давление s корпусе 1 будет запаздывать по сравнению с давлением во внутренней по лости чувствительного элемента 3 и на чувстl5 вительном элементе 3 возникает перепад давлений, пропорциональный вертикальной скорости, под действием которого центр чувствительного элемента перемещается и с помощью рычага 24 поворачивает ось 17 и стержни 15 и 16, которые перемещают палец 19 и через упругий элемент 18 повора. чивают ось 20 и сектор 12, при этом пово,— рачиваются трибка 22 и стрелка 27. Угол поворота стрелки 27 пропорционален вертикальной скорости, отсчитываемой по шкале

26; Как только подьем (спуск) самолета прекратится, атмосферное давление перестанет изменяться, давление внутри корпуса 1 срав ; 4е* ярд

Фиск

3 10070 няется с атмосферным давлением и стрелка

27 возвратится на нуль. Однако прн переходе от горизонтального полета к набору высоты или снижению разность давлений, измеряемая упругим чувствительным элементом 3, устанав5 ливается не сразу, а нарастает с течением времени, приближаясь к установившемуся значению. При переходе к горизонтальному полету разность давлений также не сразу становится равной нулю, а постепенно. В динамическом1 отношении капиллярный вариометр является апериодическим звеном. Изменение показателей вариометра при скачкообразном изменении вертикальной скорости происходит по экспоненте, что иллюстрируется графиком Ч (t) (фиг. 2). Отметим, что запаздывание пока-.заний является методической ошибкой капиллярных вариометров.

Покажем, каким образом в устройстве происходит уменьшение запаздывания показаний. При повороте оси 17 будет поворачиваться якорь в датчике 5 угла, на выходе датчика 5 появится напряжение пропорциональное углу поворота оси 17 или перемещения чувствительного элемента 3, т. е. ! выходное напряжение датчика 5 будетоизменяться по экспоненте при скачкообразном изменении вертикальной .снорости. Выходное напряжение датчика угла 5 преобразуется с помощью выпрямителя 28 в напряжение постоянного тока, которое поступает на дифференпирующий усилитель 29, и на выходе усилителя 29 будет напряжение, пропорциональное производной от перемещения чувствительного элемента 1. При наличии напряжения на выходе усилителя 29 через катушку 13 электромагнитного преобразователя 11 потечет ток 1, который пропорционален Ч (t) (фиг. 2). Прн протекании тока через катушку

13 возникает электромагнитная сила, пропор- 40 циональная току 1. Эта сила вызовет дополнительный поворот оси 20 и, следовательно, стрелки 27 в переходном режиме работы вариометра. Поворот оси 20 будет происхо12 ф дить до тех < пор, пока электромагнитная сила не уравновесится силой пружины 18.

Поскольку жесткость упругого элемента

18 намного меньше жесткости мембранной коробки 3, то ось 17 «поворачиватьсяпракти-1 чески не будет. Таким образом, поворот оси.

20 и стрелки 27 будет пропорционален сумме перемещений упругого чувствительного элемента 3 (ЬЭ„,1), которая пропорциональна;

h<, Угол поворота стрелки 27 а = (1 13+ 1 Эц) К1 (1) где К.1 — постоянный коэффициент.

В динамическом режиме работы устройства при скачкообразном изменении вертикальной скорости (Чу) чувствительный элемент вследствие запаздывания изменения давления от вертикальной скорости будет перемещаться по экспоненте

hÄ (т) = 1 . (1 — Р т), (2) где h÷ý à перемещение уввьного элемента при установившемся, значении вертикальной скорости;

Т вЂ” постоянная времени вариометра; — текущее значение времени.

4, О чз ч т

Ьум К2 н Ьчэ К 7 а

Подобрав масштабный коэффициент

K> = Т, получим

hЭМ= ЛЧЭ 2

Т (3)

Подставив (2) и (3) в (1), получим

a(т) К hц, 1

r т. е. показания вариометра не имеют шшамической погрешности (запаздывания) и пропорциональны перемещению чувствительного элемента 3 в установившемся режиме, которое соответствует истинному значению вертикальной скорости. Компенсация .запаздывания показаний в приборе илшострируется графиками (фиг. 2).

Проведенные экспертиментальные исследования вариометра показали, что цо сравнению с известным запаздывание показаний уменьшается в 10-20 раз.. ВНИИПИ Заказ 2129/67

Тяраж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент, r.Óæãoðoä, ул. Проектная,4