Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерителям параметров движения подвижных объектов и может быть применено для отсчета пути, пройденного объектом путем двукратного интегрирования линейных ускорений.

Известны интергнрующие акселерометры, содержащие корпус, измерительный орган в виде маятника, в качестве которого служит электродвигатель с маховиком, подвешенный в корпусе в поворотных опорах, датчик угла поворота маятника, усилитель обратной связи. Эти акселерометры имеют выходной сигнал, представленный в виде электрического сигнала (например, в виде импульсов от тахогенератора ) (1).

Недостатком данных акселерометров является повышенная погрешность в случае необходимости представления выходного сигнала в виде механического угла поворота вала с моментом нагрузки, например, контактной группой.

Указанный недостаток устранен в компенсационных интегрирующих акселерометрах, где погрешность иэмерения не зависит от нагрузки на валу двигателя.

Известен также интегрирующий акселерометр, содержащий .вращающуюся платформу с установленными на поворотных опорах маятником и инерционными грузами, датчик угла поворота маятника, соединенный с усилителем, на валу которого закреплена платформа и исцолнительныя механизм (2).

Недостатком известного устройства является ограНиченный диапазон и погрешность измерения, связанные с действием центробежных сил на инерционные грузы, Центробежные силы, действующие на инерционные грузы являются сбалансированными относительно оси маятника, но вызывают давление на опоры, пропорциональное квадрату скорости вращения платформы (а следовательно, и скорости движения оьъекта). Это приводит к повышенному трению в опорах маятника осоьенно при повьхаении скорости движения объекта, Кроме того, эта пара центробежных сил, приложенных к грузам, вызывает динамическую несбалансированность. всей под" вижной платформы в целом, что ограЗО ничивает скорость вращения платформы

8837 44 вследствие резонансных явлений динамически несбалансированной подвижной системы.

Цель изобретения вЂ” повышение точности и расширение диапазона измерений.

Укаэанная цель достигается тем

f что инерционные грузы выполнены в виде маховика, кинематически связанного с поворотными опорами, при этом ось вращения маховика соосна с осью платформы.

При этом момент маятника, пропорциональный измеряемому линейному ускорению, уравновешивается моментом( маховика, пропорциональным угловому ускорению платформы с помощью кине- 15 матической связи, выполненной в ниде поводка, взаимодействующего с поворотными опорами и с маховиком по его периферии.

Таким образом, центробежные силы, ур действующие на инерционную массу (маховик) полностью уравновешены и не вызывают дополнительного давления на опоры маховика и маятника пропорционально квадрату скорости платформы, чем устраняются моменты трения маятника и маховика, вызванные угловой скоростью вращения платформы. Отсутствуют также ограничения по скорости вращения платформы, обусловленные центробежными силами, действующими на инерционные грузы.

На фиг. 1 схематично представлен акселерометр, общий вид; на фиг.2 диаграмма сил, действующих на маятник и поводок; на фиг. 3 " диаграм- ЗЗ ма сил, действующих на маховик.

Устройство состоит иэ корпуса 1, маятника 2, нращающегося на поворотных опорах 3, поводка 4, датчика угла поворота маятника 5, махоника 6 4() с пазом 7, вращающегося в поворотных опорах 8, платформы 9, расположенной на оси 10 двигателя 11, усилителя 12 обратной связи, исполнительного механизма 13.

Ось подвеса маятника Х, перпендикулярна измерительной оси Е, совпадающей с осью вращения платформы 9 и маховика 6. Центр масс маятника 0 расположен на расстоянии 8> (плеча маятника) от оси маятника Х.

Цоводок 4, ось которого параллельна оси маховика, входит в зацепление с маховиком при помощи шарового наконечника на конце поводка и стенок паза 7 маховика 6. Платформа 9 жестко закреплена на оси 10 двигателя 11.

Ось 2 платформа соосна с осью вала 10 двигателя 11. Исполнительный механизм 13 представляет собой механический счетчик оборотов двига- ц теля или кулачково-контактную систему, связанную через редуктор с двигателем н срабатывающую через определ нную величину угла поворота двигателя. 65

Устройство работает следующим образом.

При воздействии линейного ускорения а по оси 2 маятник 2 под действием инерционного момента, равного М(= mP>a, стремится повернуться, датчик 5 угла поворота маятника вырабатывает сигнал рассогласования, который усиливается усилителем 12 обратной связи и подается на двигатель 11. Вал двигателя вращается с угловым ускорением E,„ таким что инерционный момент маховика

ME уравновешивает инерционный момент М, развиваемый маятником от линейного ускорения.

Равновесие происходит при некотором угле рассогласонания маятника . достаточно малом за счет выбора соответствующего коэффициента усиления усилителя 12. Рассмотрим ураннения равновесия системы маятник-маховик относительно системы координат, связанной с платформой. Уравнение равнонесия маятника (фиг.2). М. = mal>-N Е,= 0, (1) где () вЂ” реакция стенки паза 7 махоника на поводок.

Уравнение равновесия маховика (фиг.3)

ЕМ „=)(Г„ ЗЕ=О (2)

Решая совместно (1) и (2) находим з б=, р О (Ú )

Угол поворота вала двигателя или платформы будет равен

me„p fd< j6d< g. t fd< fad(, (4) т.е. угол поворота вала двигателя пропорционален двукратному интегралу от измеряемого угла ускорения.

Исполнительный механизм 13 срабатывает при повороте вала двигателя на определенный заданный угол.

Скорость вращения платформыЯ. будет пропорциональна перному интегралу от измеряемого ускорения е„е, Положительный эффект предлагаемого изобретения состоит в том, что устранение моментов трения в опорах маятника и маховика, пропорциональных квадрату угловой скорости приводит к снижению погрешности измерения.

Отсутствуют также ограничения по скорости вращения платформы, обусловленные динамическим небалансом центробежных сил, что приводит к расширению диапазона измерения, так как скорость вращения платформы пропорциональна первому интегралу оТ измеряемого линейного ускорения.

Формула изобретения

1. Интегрирующий акселерометр, содержащий вращающуюся платформу с

8837 44 фиг.1 установленными на поворотных опорах маятником и инерционными грузами, датчик угла поворота маятника, соединенный с усилителем, двигателем, на валу которого закреплена платформа и исполнительный механизм, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, инерционные грузы выполнены в виде маховика, кинематически связанного с поворотными опорами, при этом ось вращения маховика соосна с осью платформы.

2. Акселерометр по п. 1; о т л ич а ю шийся тем, что кинемати" ческая связь выполнена в виде связанного с поворотными опорами повод« ка, взаимодействующего с маховиком по его периферии, Источники информации, принятые :во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 501358, кл. G 01 Р 15/08, 1974. !

О 2 Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 2561745/10,G 01 Р 15/08р

197 8.

883744 фиг. 1 ФиеЗ

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 16213/66

Филиал ППП .Патент, г,.ужгород, ул..Проектная, 4

Составитель Б.Сычев

Редактор Г.Волкова ТехредМ.Ренвес Корректор C.Щомак

Гироинтегратор линейных ускорений // 442426

Патент 154042 // 154042

Центробежный тахометр // 34212

Интегрирующий акселерометр // 794540

Патент 182423 // 182423

Искусственный горизонт для самолета // 62246

Способ инерциальной навигации // 2107897

Изобретение относится к области инерциальной навигации, в частности к способам определения текущих значений координат движущегося объекта

Способ навигационного обследования трубопроводов (варианты) // 2183011

Изобретение относится к способам наблюдения за состоянием трубопровода большой протяженности

Устройство для измерения вертикальной качки судна // 2184675

Устройство для измерения вертикальной качки судна // 2234060

Изобретение относится к приборам, измеряющим вертикальное перемещение судна на качке

Бесплатформенная инерциальная курсовертикаль // 2249791

Изобретение относится к системам ориентации и навигации подвижных объектов

Оценка пространственного положения наклоняющегося тела с использованием модифицированного кватернионного представления данных // 2253092

Изобретение относится к отслеживанию и управлению наклоняющимися телами

Способ определения параметров ориентации и навигации и бесплатформенная инерциальная навигационная система для быстровращающихся объектов // 2256881

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах ориентации, определяющих параметры движения объекта, в частности перемещения, линейной скорости, угловой скорости относительно инерциальной, географической, стартовой или других систем координат

Бесплатформенная инерциальная навигационная система // 2309385

Изобретение относится к области навигации, а именно к области бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС), и может быть использовано при модернизации бортового оборудования (БО) беспилотных летательных аппаратов, имеющих в своем составе свободные гироскопы (ГС)

Способ инерциальной навигации и устройство для его осуществления // 2334198

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к навигации подвижных объектов: самолетов, ракет, кораблей, космических аппаратов

Бесплатформенная инерциальная система // 2337316

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для морских, воздушных и наземных объектов

Система определения кинематических параметров движения (варианты) // 2117300

Изобретение относится к измерительной технике

Способ определения составляющих ускорения электромагнитным подвесом ротора гироскопа // 2121695

Изобретение относится к области гироскопического приборостроения и может найти применение в гироскопах, гироскопических инклинометрах и гирокомпасах

Гироскоп-акселерометр с электростатическим подвесом ротора // 2158903

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах ориентации, навигации и управления таких подвижных объектов, как самолет, корабль, автомобиль, микроробот и другие, где требуется информация об угловых скоростях и кажущихся ускорениях

Способ измерения углов отклонения заданного направления от вертикали и поперечных ускорений посредством гидродинамических гироскопов, способ подвеса чувствительного элемента гидродинамического гироскопа с аксиальным смещением центра масс и способ определения его плавучести // 2269097

Изобретение относится к гироскопической технике