Электрокинетический преобразователь угловых ускорений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 2 10 2 7 7 (21) 2 4 5 4 36 9/1 8-10 (51 )М. Кл.2

G 01 P 15/08 с присоединением заявки М2

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 531. 768 (088. 8) Опубликовано 050879. Бюллетень Мо 29

Дата опубликования описания 0508.79

Н.С.Лидоренко, Б.И.Ильин, Н.В.Петькин, В.В.Дубасов, А.С.Комаров и С.С.Альмухаметов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВ!зХ

УСКОРЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения углового ускорения и угловой скорости, и может быть использовано в качестве чувствительного элемента инерциальных систем навигации.

Известны электрокинетические преобразователи углового ускорения (1), линейного ускорения (2) и угловой скорости (31, регистрирующие потенциал протекания полярной жидкости через пористое тело. Однако каждый

--.из этих преобразователей позволяет измерять только один соответствующий 15 параметр. Известны также устройства, совмещающие различные датчики и .--позволяющие измерять одновременно

- несколько параметров движения, например линейного и углового ускорения 20 (4 ). Наиболее близким по технической сущности является преобразователь угловых ускорений (5). Датчик представляет собой полый тороидальный корпус, заполненный рабочей (полярной) жидкостью. Внутри полости кон.— тура установлены пористые преобразующие перегородки, с обеих сторон каждой в непосредственной близости от ее торцовых поверхностей расположены 30 перфорированные электроды. Преобр«зующие перегородки и рабочая жидкость составляют электрокинетическую пар

При наличии углового ускорения за счет инерции жидкости возникает перепад давления дР на пористой перегородке, равный ьР=2кр Ф где р — плотность рабочей жидкости;

R — внешний радиус тора; (т — угловое ускорение.

Так как электрокинетнческий потенциал пропорционален перепаду давления, то на электродах будет возникать выходной электрический сигнал

D p 3,Е= где D — диэлектрическая постоянная жидкости; с, — потенциал протекания, лзетапотенциал; вязкость жидкости;

y — удельная электропроводность жидкости °

Известный преобразователь, таким образом, может измерять переменные и постоянные углсвые ускорения. Однако в ряде практических задач навигации необходимо одним датчиком измерять однанременно угловое, -.кор.-.3 67 ние и угловую скорость. Известный преобразователь не позволяет решать эту задачу.

Целью изобретения является расши-, рение. функциональйых возможностей за счет измерения угловой скорости и обеспечения возможности одновременного измерения углового ускорения и угловой скорости. Поставленная цель достигается тем, что иэвестный электрокинетический преобразователь угловых ускорений снабжен двумя заполненными рабочей жидкостью трубками, одна,из которых установлена в плоскости, перпендикулярной к плоскости тороидального корпуса и сообщается с ним двумя своими концами перпендикулярно к полости корпуса, - а вторая трубка в виде полукольца

" "установлена перпендикулярно к первой трубке и соединена своими концами с полостью корпуса с противоположных относительно плоскости корпуса сторон, при этом в полости каждой трубки установлена преобразующая перегородка с измерительными электродами, а в полости тороидального корпуса установлены равномерно чередующиеся разнополярные электроды.

На фиг. 1 схематически .показан электрокинетический преобразователь; на фиг. 2 — эпюры распределения ускорений Кориолиса.

Электрокинетический преобразователь содержит тороидальный корпус 1, заполненный жидкостью 2, и две трубkH 3 и 4. Трубка 3 установлена в плоскости перпендикулярно к плоскости . тороидального корпуса 1 и сообщается с его полостью двумя своими концами. перпендикулярно к плоскости корпуса. Трубка 4 в виде полукольца установлена перпендикулярно к плоСкости корпуса. Трубка 4 сообщается с полостью корпуса с противоположных относительно плоскости корпуса сторон так, чтобы линия, проходящая через место соединения трубки 5, была перпендикулярна к трубке 3. В трубках 4 и 3 установлены соответственно йбристые преобразующйе перегородки

5 и 7 с электродами б и 8. Корпус

1, трубки 3 и 4 заполнены рабочей жидкостью, например ацетоном, составляющим с материалом диэлектрической перегородки электрокинетическую пару. В,полости корпуса 1 установлены равномерно чередующиеся разнополярные электроды 9, подключенные к соответствующим полюсам источника постоянного напряжения. Ось чувствительности 03 преобразователя расположена по оси пересечения плоскости корпуса 1 с плоскостью трубки 3.

При подключении электродов 9 к источнику постоянного напряжения в полости тороидального корпуса 1 возникает циркуляционное движение жидкости 2. При наличии угловой"скорос ти, направленной пб..оси Oz, вектор

842б 4 линейной скорости относительного двиЬ— жения V жидкости 2 н корпусе 1 меняет свое направление в пространстве.

Вследствие этого возникает ускорение Кориолиса, направленное перпендикулярно к плоскости расположения

5 векторов измеряемых угловой скорос Т ти ю и линейной скорости V движения. ак как ускорение Кориолиса определяется выражением W„--=(ÆV1, то эпюры распределения ускорения Кориолиса

10 будут соответствовать эпюрам, показанным на фиг.2, и подчиняться косинусу угла, отсчитываемого от оси вращения. Максимальное ускорение W будет в месте пересечения трубки 3

К с к опусом 1, а минимальное значение — в местах пересечения трубки 4 и корпуса 1. В связи с этим в трубке

3 возникает перепад давления, вызывающий переток рабочей жидкости через пористую перегородку 5. А это приведет к возникновению электрокинетического потенциала на электродах б.

Перепад давления в трубке 4 будет ра вен нулю, т.е. перетока жидкости не будет, и вйходной сигнал с электродов 8 также будет равен нулю.

При наличий углового ускорения относительно измерительной оси в трубке 4 возникает инерционный перепад давления жидкости и на электро30 дах появится сигнал, пропорциональный угловому ускорению. Чтобы не было влияния угловой скорости на показания углового ускорения, места соединений трубки 4 с корпусом 1 распо35 ложены с двух сторон полости корпуса.При этом направления ускорения Кориолиса в трубке 4 будут встречными.

Тогда перепад давления от ускорения

Кбриолиса будет равным рулю,а следо40 вательно, и выходной сигнал от угловой скорости в тракте преобразования углового ускорения будет равен нулю.

Таким образом, исключается вэаимное влияние измерительных каналов, а это не будет вносить погрешности при измерении.

Использование электрокинетического преобразователя позволит измерять одним датчиком и угловую скорость, и угловое ускорение, что значительно расширит класс измерительных приборов в инерциальных системах навигации.

S5

Формула изобретения

Электрокинетический преобразователь угловых ускорений, содержащий заполненный рабочей жидкостью торо60 идальный корпус и пористые преобразующие перегородки с измерительными электродами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения одновременного измерения угловой скорости и углового ускорения, Составитель А.Аликберов

Редактор Л.Тюрина Техред М. Келемещ Корректор

Заказ 4550/35 Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

В.Синицкая филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4 в него введены заполненные той же жидкостью трубки, одна иэ которых установлена в плоскости, перпендикулярной к плоскости корпуса и соединяется с ним двумя своими концами перпендикулярно к плоскости корпуса, вторая трубка в виде полукольца установлена перпендикулярно к первой трубке и соединена своими концами с полостью корпуса с противопложных от- "" " носительно плоскости корпуса сторон, при этом в полости каждой трубки установлена преобразующая перегородка c иHз мMеeрpиHтTе ль нHы мMи H э л е кKтTрpоoд а ми, а в полости тороидального корпуса уста84?6 6 новлены равномерно чередую @неся разнополярные электроды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 92644901, У

5 кл, 310"2, 1953.

2. Авторское свидетельство СССР

950В741, кл. G 01 P 15/08, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

Р228359, кл. G 01 P 15/08, 1967.

4. Авторское свидетельство СССР 488143, кл. G 01 P 15/08, 1973.

5. Авторское свидетельство СССР

9381033, кл, G 01 P 15/08, 1971.