Измерительная система для контроля технологических систем аэродинамической трубы

Изобретение относится к области измерительной техники и промышленной электроники и может быть использовано для управления оборудованием технологических систем аэродинамической трубы (АДТ). Устройство содержит измерительные датчики, установленные в модель летательного аппарата, испытываемой в аэродинамической трубе, измерительные датчики и датчики дискретных сигналов, установленные в технологических системах аэродинамической трубы, оборудование, включающее компьютер, блок питания, 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь для измерения сигналов с тензорезисторных датчиков, 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь для измерения сигналов датчиков, имеющих нормированное выходное напряжение, 4-канальный измеритель частоты для измерения сигналов датчиков с частотным выходом, 8-канальный блок вывода дискретных сигналов для управления первичными измерительными преобразователями, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя для измерения сигналов датчиков температуры технологических систем, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя токовых сигналов датчиков давления технологических систем, два 64-канальных блока ввода дискретных сигналов, два 64-канальных блока вывода дискретных сигналов, интерфейсный блок выдачи дискретных сигналов переменного напряжения с гальваническим барьером, подключенный к блокам вывода дискретных сигналов и к исполнительным механизмам технологических систем для их управления, интерфейсный блок приема дискретных сигналов переменного напряжения с гальваническим барьером, подключенный к блокам ввода дискретных сигналов и к исполнительным механизмам технологических систем для контроля готовности механизмов к работе. Технический результат заключается в повышении надежности, безопасности и эффективности испытаний моделей летательных аппаратов в аэродинамической трубе. 2 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и промышленной электроники и служит для измерения, контроля параметров, диагностики и автоматического управления оборудованием технологических систем аэродинамической трубы (АДТ).

Технологическое оборудование АДТ представляет собой комплекс сложных систем, создающих в АДТ необходимые условия для проведения аэродинамического эксперимента.

Для безаварийной работы АДТ необходимо знать значения определенных физических параметров, характеризующих процессы, протекающие в технологических системах в течение всего аэродинамического эксперимента.

Известны системы контроля работы технологического оборудования АДТ, построенные на аналоговых показывающих приборах, установленных на пультах ручного управления оборудованием АДТ. На эти приборы выводятся электрические сигналы датчиков, концевых выключателей, задвижек, затворов, включателей электродвигателей.

Системы сигнализации состояния технологического оборудования на базе аналоговых приборов морально и физически устарели, выработали свой ресурс. Неудовлетворительная работа таких систем приводит к уменьшению экспериментальных возможностей, снижению экономической эффективности АДТ, а в отдельных случаях к невозможности проведения эксперимента.

Известна измерительная информационная система, функционально распределенная на подсистемы, обеспечивающие основные виды измерений и испытаний объектов в аэродинамических установках (см. Беклемищев А.И., Блокин-Мечталин Ю.К., Богданов В.В. Структура распределенной ИИС для аэродинамических испытаний. Сборник работ по измерительным системам для исследования аэродинамики, динамики и прочности аппаратов. Труды ЦАГИ, 1995, вып. 2567, с.3-8).

Система построена на базе промышленного измерительно-вычислительного комплекса ИВК Л70, представляющего собой совокупность измерительных, вычислительных и программных средств, организованных на базе центрального управляющего вычислительного комплекса УВК (СМ 1420.02) и систем сбора информации ССИ-1, ССИ-2, ССИ-3, содержащих цифровые измерительные приборы (ЦИП) и периферийные УВК («Электроника МС 0125») с блоком интерфейсных карт (БИК) для связи с измерительным оборудованием. УВК включает также нормализаторы сигналов тензометрических, потенциометрических и термометрических первичных измерительных преобразователей (датчиков).

Недостатки известной измерительной информационной системы заложены в ее архитектуре, имеющей радиальную сетевую двухуровневую структуру управления и обработки информации, ограничивающую скорость обмена данными, а также недостаточную точность и значительные объемы оборудования.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, принятым за прототип, является измерительно-вычислительный комплекс (ИВК М2), предназначенный для автоматизации экспериментальных исследований в авиационно-космической и других отраслях промышленности, выполненный в виде каркаса (крейта) с набором измерительных и управляющих модулей и оборудования, необходимого для их работы (Блокин-Мечталин Ю.К., Петроневич В.В., Чумаченко Е.К. Научно-технический производственный журнал «Датчики и системы», №3, редакция ОАО «СенСиДат», 2004, стр.14-17). Данный комплекс содержит измерительные датчики (сил, моментов, давлений, температуры, перемещений), установленные в объект испытаний (модель летательного аппарата), оборудование в стандарте VME, включающее 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь (ADC6), 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь (ADC32), 4-канальный измеритель частоты (FDC4), 8-канальный блок вывода дискретных сигналов (DO8), компьютер (VP7), импульсный блок питания (PW). Стандарт VME устанавливает требования к конструкции, электрической схеме и интерфейсу для взаимного соединения устройств, обеспечивая работу оборудования в едином аппаратно-программном комплексе. Данный стандарт описан в ГОСТ Р МЭК 821-2000. Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками предлагаемого технического решения, являются: измерительные датчики (сил, моментов, давлений, температуры, перемещений), установленные в объект испытаний, оборудование в стандарте VME, включающее 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь (ADC6), 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь (ADC32), 4-канальный измеритель частоты (FDC4), 8-канальный блок вывода дискретных сигналов (DO8), компьютер (VP7), блок питания (PW).

К недостаткам прототипа относятся ограниченные функциональные возможности комплекса ИВК М2, не позволяющие осуществлять измерение, контроль параметров, диагностику и автоматическое управление оборудованием технологических систем АДТ: электродвигателями, задвижками, запорами и другими исполнительными механизмами.

Предлагаемое изобретение решает задачи получения измерительной информации о физических параметрах, характеризующих процессы, протекающие в технологических системах в течение всего аэродинамического эксперимента и автоматизированного управления оборудованием технологических систем. Техническим результатом изобретения является контроль параметров, диагностика оборудования технологических систем, повышение надежности, безопасности и эффективности испытаний изделий в АДТ.

Решение поставленных задач и технический результат достигаются тем, что в состав измерительной системы, содержащей измерительные датчики, установленные в объект испытаний, оборудование, включающее 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь), 4-канальный измеритель частоты, 8-канальный блок вывода дискретных сигналов, компьютер и блок питания, дополнительно введены измерительные датчики и датчики дискретных сигналов, установленные в технологических системах аэродинамической трубы, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя сигналов измерительных датчиков температуры, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя стандартных токовых сигналов датчиков давления, два 64-канальных блока ввода дискретных сигналов, два 64-канальных блока вывода дискретных сигналов, подключенных к объединительной плате, интерфейсный блок выдачи дискретных сигналов переменного напряжения ~220 В с гальваническим барьером, подключенного к блокам вывода дискретных сигналов и к исполнительным механизмам технологических систем для их управления, интерфейсный блок приема дискретных сигналов переменного напряжения ~220 В с гальваническим барьером, подключенный к блокам ввода дискретных сигналов и к исполнительным механизмам технологических систем для контроля готовности механизмов к работе.

Благодаря наличию указанных отличительных признаков, в совокупности с известными (указанными в ограничительной части формулы), достигается следующий технический результат:

- измерение, контроль и мониторинг параметров технологических систем;

- получение информации о физических процессах, протекающих в технологических системах в течение всего аэродинамического эксперимента;

- возможность автоматизированного управления и диагностики оборудования технологических систем;

- повышение надежности, безопасности и эффективности испытаний моделей летательных аппаратов в АДТ.

Предлагаемое техническое решение может найти применение в различных областях техники. Таким образом, изобретение соответствует критерию охраноспособности «промышленно применима».

Изобретение поясняется следующими чертежами:

На фиг.1 показана структурно-функциональная схема предлагаемой измерительной системы.

На фиг.2 представлен алгоритм работы предлагаемой измерительной системы.

Предлагаемая измерительная система содержит (фиг.1) измерительные датчики (сил, давлений, температуры, перемещений) 1 (ДОИ), установленные в объект испытаний (модель летательного аппарата), датчики температуры 2 (ДТ), давления 3 (ДД), датчики дискретных сигналов 4 (ДС), установленные в технологических системах (ДТС) аэродинамической трубы (АДТ), крейт измерительной аппаратуры в стандарте VME 5, компьютер 6 (VP7), 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь 7 (ADC6), позволяющий проводить измерения сигналов с тензорезисторных датчиков, 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь 8 (ADC32), осуществляющий измерение сигналов датчиков, имеющих на выходе нормированное постоянное напряжение, 4-канальный измеритель частоты 9 (FDC4), позволяющий проводить измерения сигналов датчиков с частотным выходом, 8-канальный блок вывода дискретных сигналов 10 (DO8), позволяющий управлять первичными измерительными преобразователями, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя 11 (ADCRTD32), позволяющих измерять сигналы датчиков температуры 2 (термометров сопротивления), установленных в технологических системах, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя стандартных токовых сигналов 12 (ADCI32), позволяющих измерять сигналы датчиков давления, установленных в технологических системах, два 64-канальных блока ввода дискретных сигналов 13 (DI64), позволяющих принимать дискретные сигналы от интерфейсного блока 14 (IMI/220) приема сигналов переменного напряжения ~220 В от исполнительных механизмов 15 и дискретных датчиков 4 (ДС) технологических систем, два 64-канальных блока вывода дискретных сигналов 16 (DO64), позволяющих выдавать дискретные сигналы в интерфейсный блок 17 (IMO/220) выдачи сигналов переменного напряжения ~220 В на исполнительные механизмы технологических систем, объединительную плату 18 (магистраль VME bus), импульсный блок питания 19 (PW), интерфейсный блок приема сигналов переменного напряжения ~220 В 14 (IMI/220) с гальваническим барьером от исполнительных механизмов технологических систем и выдачи дискретных сигналов на блок ввода дискретных сигналов 13 (DI64), интерфейсный блок выдачи сигналов переменного напряжения ~220 В 17 (IMO/220) с гальваническим барьером на исполнительные механизмы технологических систем и приема дискретных сигналов от блока вывода дискретных сигналов 16 (DO64).

Предлагаемая измерительная система работает по следующему алгоритму (фиг.2). Вначале в компьютер 6 (VP7) задаются параметры технологических систем АДТ и программа испытаний объекта. Затем осуществляется запуск технологических систем АДТ после подачи оператором команды «Запуск ТС». Запуск технологических систем состоит из последовательности операций, выполняемых измерительной системой под управлением программных модулей: включение исполнительных механизмов, установка технологических параметров. Далее выполняются сбор данных технологических параметров, программный контроль и мониторинг заданных параметров в виде мнемосхем и графиков на мониторе компьютера.

При достижении рабочего уровня технологических параметров (температуры, давления и др.) измерительная система формирует сигнал «Готовность», разрешающий пуск аэродинамической трубы и выполнение программы испытаний. В противном случае исполнительные механизмы выключаются и вновь выполняется процедура задания параметров и запуска технологических систем. При готовности технологических систем к работе выполняется программа испытаний объекта.

В процессе испытаний осуществляются сбор данных с объекта испытаний, сбор данных параметров технологических систем, программный контроль и мониторинг технологических параметров. При соответствии текущих параметров заданным выполнение программы испытаний объекта продолжается. При наличии минимального уровня параметров по сравнению с заданными формируется сигнал «Аварийный останов АДТ». По окончании программы испытаний формируются сигнал «Остановка АДТ» и сигналы выключения исполнительных механизмов технологических систем.

Измерительная система для контроля технологических систем аэродинамической трубы (АДТ), содержащая измерительные датчики (сил, давлений, температуры, перемещений), установленные в объект испытаний, оборудование, включающее 6-канальный тензометрический интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, установленный с возможностью проведения измерений сигналов с тензорезисторных датчиков, 32-канальный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь, установленный с возможностью измерения сигналов датчиков, имеющих на выходе нормированное постоянное напряжение, 4-канальный измеритель частоты, установленный с возможностью проведения измерений сигналов датчиков с частотным выходом, 8-канальный блок вывода дискретных сигналов, установленный с возможностью управления первичными измерительными преобразователями, компьютер и блок питания, отличающаяся тем, что в ее состав дополнительно введены измерительные датчики и датчики дискретных сигналов, установленные в технологических системах АДТ, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя сигналов датчиков температуры, установленных с возможностью измерения сигналов датчиков температуры, установленных в технологических системах АДТ, два 32-канальных аналого-цифровых преобразователя стандартных токовых сигналов датчиков давления, установленных с возможностью измерения сигналов датчиков давления, установленных в технологических системах АДТ, два 64-канальных блока ввода дискретных сигналов, установленные с возможностью приема дискретных сигналов от интерфейсного блока приема сигналов переменного напряжения ~220 В от исполнительных механизмов и дискретных датчиков технологических систем АДТ, два 64-канальных блока вывода дискретных сигналов, подключенных к объединительной плате, установленных с возможностью выдачи дискретных сигналов в интерфейсный блок выдачи дискретных сигналов переменного напряжения ~220 В на исполнительные механизмы технологических систем АДТ, интерфейсный блок приема дискретных сигналов переменного напряжения ~220 В с гальваническим барьером, подключенный к блокам ввода дискретных сигналов и к исполнительным механизмам технологических систем АДТ для контроля готовности механизмов к работе, интерфейсный блок выдачи дискретных сигналов переменного напряжения ~220 В с гальваническим барьером, подключенный к блокам вывода дискретных сигналов и к исполнительным механизмам технологических систем АДТ для их управления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области экспериментальной аэро- и гидродинамики, в частности к оптическим способам исследований структуры потока газа или жидкости на поверхности объектов, и может быть использовано для визуализации течения газа или жидкости на поверхности подвижных объектов.

Изобретение относится к области экспериментальной аэро- и гидродинамики, в частности к оптическим способам исследований структуры потока газа или жидкости на поверхности объектов, и может быть использовано для визуализации течения газа или жидкости на поверхности подвижных объектов.

Изобретение относится к области аэродинамических испытаний и может быть использовано для измерения аэродинамических сил, действующих на модель летательного аппарата (ЛА) в процессе эксперимента.

Изобретение относится к области экспериментальной аэро- и гидродинамики, в частности к оптическим способам исследований структуры потока газа или жидкости на поверхности объектов, и может быть использовано для визуализации течения газа или жидкости на поверхности подвижных объектов.

Изобретение относится к области экспериментальной аэро- и гидродинамики, в частности к оптическим способам исследований структуры потока газа или жидкости на поверхности объектов, и может быть использовано для визуализации течения газа или жидкости на поверхности подвижных объектов.

Изобретение относится к области экспериментальной аэро- и гидродинамики, в частности к оптическим способам исследований структуры потока газа или жидкости на поверхности объектов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента, действующих на модели летательных аппаратов в потоке аэродинамической трубы.

Изобретение относится к области аэромеханических измерений и может быть использовано для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента, действующих на модели летательных аппаратов в потоке аэродинамической трубы.

Изобретение относится к области аэромеханических измерений и может быть использовано для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента, действующих на модели летательных аппаратов в потоке аэродинамической трубы.

Изобретение относится к области аэромеханических измерений и может быть использовано для измерения составляющих векторов аэродинамической силы и момента, действующих на модели летательных аппаратов, судов, испытываемых в аэродинамических трубах, опытовых бассейнах и гидроканалах

Изобретение относится к способу повышения точности измерений в аэродинамической трубе, который обеспечивает коррекцию измерений с учетом влияния подвесного устройства, с помощью которого модель устанавливается в трубе и которое содержит несколько проволок, причем на каждой проволоке устанавливают по меньшей мере одну оболочку для того, чтобы увеличить диаметр проволоки до эффективного диаметра

Группа изобретений относится к авиации. Устройство для оценки аэродинамического коэффициента содержит средство (5) выработки командных сигналов угла отклонения. Средство (6) регистрации параметра движения управляющей поверхности на основании командного сигнала угла отклонения, средство (7) вычисления и средство (8) определения оценочного значения аэродинамического коэффициента. Устройство для обнаружения отказа/повреждения управляющей поверхности содержит средство оценки и устройство для оценки аэродинамического коэффициента. Группа изобретений направлена на выявление отказа/повреждения управляющей поверхности при одновременном уменьшении дискомфорта для пассажиров. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области авиации, к устройствам для определения параметров полета летательных аппаратов или параметров потока в аэродинамических трубах, в частности для измерения трех компонент вектора скорости и статического давления. Устройство состоит из головной части с расположенными на ней приемными отверстиями, соединенными каналами со штуцерами, и присоединенной к ней с тыльной стороны державки. На поверхностях головной части и державки расположены турбулизаторы потока. В качестве турбулизаторов могут служить расположенные на поверхности приемника воздушных давлений выемки или выступы различной формы, а также ребра, полученные в результате сопряжения образующих поверхность головной части и державки элементов плоских или криволинейных поверхностей. Технический результат заключается в упрощении конструкции, расширении диапазона измерений, расширении области практического применения. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аэродинамических экспериментах, в энергетике турбинных машин при исследовании структуры потока газа в жидкости. Конструкция датчика разработана на базе пленки из полиимида. На этой пленке формируют конструкцию датчика умеренных температур до 300°C на поверхности изделий способом катодного напыления металлов в вакууме. Катодный способ напыления позволяет напылить изоляционную пленку из алюминия оксида и защитную пленку для защиты изделий (модели) от окисления. Чувствительный элемент изготавливают, например, из никеля, токосъемные выводы формируют из золота или из других материалов. Элементы датчиков формируют, используя две маски или путем электрической гравировки. До металлизации поверхность пленки из полиимида активизируют способом тлеющего разряда. Выбирают оптимальные режимы металлизации в вакуумных установках. Изобретение обеспечивает расширение области применения, повышения точности и надежности измерения при исследовании структуры потока газа и жидкости. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности к устройствам, предназначенным для исследования аэродинамических характеристик летательных аппаратов (ЛА). Способ заключается в том, что АДХ ЛА определяются в гидродинамической трубе (ГТ) при использовании в качестве среды обтекания ЛА воды. Модель ЛА устанавливают в ГТ, закрепляют в верхней державке головную часть модели и в нижней державке хвостовую часть модели, при этом в державках устанавливают тензодатчики замера поперечной и боковой силы, а также замера момента, в ГТ устанавливают датчики замера скорости потока воды. Затем включают двигатель, создающий поток жидкости в трубе, устанавливают необходимую скорость потока воды и замеряют силы поперечную и боковую силы и момента. Верхняя часть ГТ имеет систему наддува до заданного давления, необходимого для моделирования по числу Эйлера в рабочем участке ГТ. Устройство содержит рабочий участок, двигатель, вращающий импеллерный агрегат, создающий скоростной напор среды на модель ЛА, аппаратуру, регулирующую скоростной напор среды, тензодатчики замера поперечной и боковой сил и момента, регистрирующую аппаратуру. Труба обдува выполнена в виде гидродинамической трубы, а в качестве среды обдува применена вода. Технический результат заключается в расширении возможностей по моделированию обтекания модели ЛА потоком, включая старт и движение у поверхности земли, повышение точности измерения сил и моментов, повышение безопасности испытаний. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технике исследования свойств и состава рабочего газа в высокоэнтальпийных установках кратковременного действия. Устройство для отбора пробы газа в высокоэнтальпийных установках кратковременного действия содержит герметично соединенные собственно пробоотборник с заостренной передней кромкой и расширяющимся внутренним каналом. Устройство включает также пироклапан, в корпусе которого размещены поршень клапана, узел подключения управляющих высоковольтных проводов для подрыва порохового заряда и выполнено перепускное отверстие в баллон для сбора и хранения пробы газа. Баллон для сбора пробы снабжен поршнем, а в канале пробоотборника установлена теплопроводная вставка с развитой площадью внутренних поверхностей. При этом узел подключения управляющих высоковольтных проводов для подрыва порохового заряда установлен в аэродинамической тени пироклапана и дополнительно снабжен двухэлектродной системой, а в корпусе пироклапана выполнено дренажное отверстие для сброса давления пороховых газов. Способ определения расхода газа с использованием данного устройства заключается в том, что проводят вакуумирование газодинамического тракта и полостей устройства до давления 10-2 мм рт.ст и через перепускное отверстие пробоотборника заполняют газом баллон для отбора пробы. При этом поршень баллона стопорят в крайнем правом положении, а затем герметично закрывают перепускное отверстие. Наполнившему баллон газу дают возможность остыть до комнатной температуры Тб, измеряют давление в баллоне с помощью манометра или датчика давления. Зная величину объема V баллона и перепускного отверстия, давление рб в полости баллона, время tб = tб2 - tб1 пребывания в открытом состоянии перепускного отверстия, определяют массу газа (Gб)э, поступившего в баллон за время tб (Gб)э=Vрб/(RTб), где R - удельная газовая постоянная, tб1, tб2 - время начала и окончания наполнения баллона, вычисляют расчетное значение массы, которая должна натечь в баллон за время tб. Изобретение обеспечивает повышение достоверности отобранной пробы газа, наполнившей баллон, а также обеспечивает возможность одновременного измерения расхода газа. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике. Устройство содержит модель объекта, установленную на хвостовой державке, закрепленной в стойке аэродинамической трубы, и измерительное весовое устройство, соединяющее державку с испытываемой моделью. Измерительное весовое устройство представляет собой тензовесы рулей и тензовесы крыльев, установленных в хвостовом и крыльевом отсеках модели соответственно. Измерительная поворотная консоль руля посажена на кронштейн, закрепленный в тензовесах руля, а измерительная поворотная консоль крыла посажена на кронштейн, закрепленный в тензовесах крыла. Остальные поворотные консоли оперений, кроме измерительных, жестко прикреплены к корпусу модели посредством соответственно рулевых и крыльевых кронштейнов. Кронштейны каждого из отсеков модели имеют унифицированные посадочные места для осуществления замены их местами, при этом закрепленные в тензовесах кронштейны установлены в основаниях соответствующих оперений с зазором. Технический результат заключается в возможности расширения диапазона исследований с высокой степенью достоверности при определении аэродинамических нагрузок, действующих на складные рули и крылья модели при различных вариациях их взаимного расположения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области стендовой доработки летательных аппаратов. Способ испытания высокоскоростного летательного аппарата на силоизмерительной платформе под заданным углом атаки в испытательной камере, где создают разряжение, продувают испытательную камеру рабочей средой с протоком через отключенный двигатель летательного аппарата. Затем летательный аппарат устанавливают на силоизмерительной платформе в положении, перевернутом на 180°. Продувают испытательную камеру рабочей средой с протоком через работающий двигатель летательного аппарата, измеряют величину газодинамического импульса потока на выходе из двигателя, силу сопротивления летательного аппарата, подъемную силу, величины крутящих моментов и давления на обтекаемых поверхностях. Дополнительно измеряют расход топлива двигателем. Определяют дальность маршевого участка полета летательного аппарата. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей при проведении исследований. 2 ил.
Наверх