Устройство для измерения линейных скоростей и ускорений

 

Изобретение относится к области средств инерциальной навигации. Сущность: струнный акселерометр содержит корпус, инерционную массу и струну. Концы струны закреплены в инерционной массе и узле заделки, который имеет возможность перемещения по корпусу по взаимно пригнанным поверхностям. Кроме того, поверхность корпуса в области соприкосновения с узлом заделки выполнена в виде цилиндрической поверхности, радиус и центр которой совпадают с радиусом и центром поворота концевого сечения пружины. Технический результат: исключение относительного смещения заделок струн при перемещении узла заделки. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области средств инерциальной навигации.

Известен струнный акселерометр, в котором применены две металлические струны, скрепленные с инертной массой таким образом, что при появлении ускорения, направленного вдоль струн (направления оси чувствительности), натяжение одной из них увеличивается, а другой - уменьшается.

От смещений, направленных перпендикулярно направлению измеряемого ускорения, инертная масса удерживается дополнительными растяжками.

Указанная механическая схема ведет к весьма сложной конструкции измерительной головки и предъявляет жесткие требования к физическим свойствам применяемых материалов.

Предлагаемое устройство в значительной степени лишено перечисленных недостатков.

Конструкция устройства изображена на прилагаемых чертежах:

на фиг.1 показан общий вид;

на фиг.2 показано терморихтовочное приспособление;

Устройство (см. фиг.1) состоит из двух одинаковых задатчиков частоты 1, закрепленных на общем кронштейне 2.

Задатчик частоты состоит из основания 3, имеющего сегментную рабочую часть и крепежную часть, связанную с рабочей перемычкой, благодаря чему напряжения, возникающие в крепежной части от винтов крепления основания к кронштейну, не передаются на рабочую часть, на которой установлены детали рабочего контура: струна 4 с заделками 5 и 6, (заделка 6 является инертной массой), пружина 7, прикрепленная одним концом к заделке 6 струны, а другим - к основанию 3; ползун 8, на котором закреплена заделка 5 струны.

Основание и все детали рабочего контура изготовлены из материала, имеющего температурный коэффициент линейного расширения близкий к температурному коэффициенту струны.

При помощи специального устройства в струне каждого задатчика поддерживаются поперечные колебания с частотой, равной ее собственной частоте. При наличии ускорения вдоль оси чувствительности задатчиков, натяжения струн, вследствие действия инерционных сил на массы, будут меняться: одного - увеличиваться, другого - уменьшаться; соответственно будут меняться частоты поперечных колебаний струн задатчиков. Разность частот колебаний струн задатчиков будет пропорциональна действующему ускорению.

Пара задатчиков устанавливается на общем кронштейне 2 повернутыми друг относительно друга на 180° вокруг оси, перпендикулярной плоскости, содержащей продольные оси симметрии струны и пружины. При такой установке исключается ошибка от поперечных ускорений при действии продольного ускорения, которая возникнет из-за упругой деформации струны и, вследствие этого, перемещения центра тяжести инертной массы относительно заделки пружины (т.е. поворота оси чувствительности). При описанной выше установке задатчиков, приращение натяжения струн обеих задатчиков от поперечных ускорений будет иметь один знак и разность их частот не изменится.

Пружина 7 (фиг.1) задатчика при изготовлении заневоливается таким образом, что при приложении расчетного усилия к точке, в которой при сборке прикрепляется к ней струна, пружина становится прямолинейной.

Регулировка натяжения струны осуществляется перемещением ползуна по дуговой рабочей части основания 3 (фиг.1). При этом меняется величина напряжения в пружине, а взаимное положение заделок струны остается неизменным, если центр кривизны основания выбрать соответствующим образом.

При малых деформациях консольной балки (в данном случае пружины задатчика) перемещение концевого сечения можно представить как поворот вокруг некоторого центра, расположенного на оси балки, на расстоянии от консоли "r" (см. фиг.3), определяемым из соотношения:

где: Y - перемещение конца балки,

Y' - угол поворота концевого сечения.

При повороте заделки балки вокруг этого центра будет меняться напряжение в ней при неподвижном концевом сечении.

Формула изобретения

Струнный акселерометр, содержащий корпус, инерционную массу, установленную в корпусе на пружине и струну, концы, которой закреплены в инерционной массе и узле заделки, имеющем возможность перемещения по корпусу по взаимно пригнанным поверхностям, отличающийся тем, что, с целью исключения относительного смещения заделок струн при перемещении узла заделки, поверхность корпуса в области соприкосновения с узлом заделки выполнена в виде цилиндрической поверхности, радиус и центр которой совпадают с радиусом и центром поворота концевого сечения пружины.

РИСУНКИ