Устройство измерения высоты полета маловысотного летательного аппарата

Номер патента: U 4652

Опубликовано: 30.08.2008

Авторы: Мокринский Владимир Валерьевич, Воинов Валерий Васильевич

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ ПОЛЕТА МАЛОВЫСОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Мокринский Владимир Валерьевич Воинов Валерий Васильевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство измерения высоты полета маловысотного летательного аппарата, содержащее первый, второй и третий измерительные электроды, первый экран, электрически и механически соединенный с заземленным валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй амплитудные детекторы, первый формирователь отношения, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, индикатор, в котором второй и третий измерительные электроды выполнены в виде разрезанного пополам цилиндра, закрепленного соосно с валом электродвигателя и электрически изолированного от него, первый измерительный электрод соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого заземлен, а выход соединен со входом первого амплитудного детектора, второй и третий измерительные электроды подключены к первому и второму входам второго дифференциального усилителя соответственно, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом второго амплитудного детектора, выходы первого и второго амплитудных детекторов соединены с первым и вторым соответственно входами первого формирователя отношения, отличающееся тем, что в него включены четвертый измерительный электрод, второй экран, третий, четвертый и пятый дифференциальные усилители, второй формирователь отношения, третий амплитудный детектор, квадратор, усилитель с коэффициентом усиления, равным двум, устройство извлечения квадратного корня, причем четвертый измерительный электрод соединен 46522008.08.30 с первым входом третьего дифференциального усилителя, второй вход которого заземлен,выходы первого и третьего дифференциальных усилителей соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого дифференциального усилителя, выход которого соединен со входом третьего амплитудного детектора, выходы первого и третьего амплитудных детекторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго формирователя отношения, выход первого формирователя отношения соединен последовательно с квадратором и усилителем с коэффициентом усиления, равным двум, выход которого соединен со вторым входом пятого дифференциального усилителя, первый вход которого соединен с выходом второго формирователя отношения, выход пятого дифференциального усилителя соединен последовательно в порядке перечисления с устройством извлечения квадратного корня, усилителем с регулируемым коэффициентом усиления и индикатором.(56) 1. А.с. СССР 1129560, МПК 01 29/12, 1984. 2. Патент РБ 3888, МПК 01 29/12, 2007. 3. Имянитов И.М. Электризация самолетов в облаках и осадках. - Л. Гидрометеоиздат, 1970. - С. 43-67. 4. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 5. Электричество и магнетизм. - М. Мир, 1966. - С. 120-126. Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерителям напряженности электрического поля, и может быть использована для определения высоты полета маловысотного летательного аппарата. Известен электростатический флюксметр 1, содержащий первую и вторую измерительные пластины, экран, электрически и механически соединенный с заземленным валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, сумматор, усилитель с коэффициентом усиления, равным трем, в котором первая и вторая измерительные пластины соединены с первым и вторым входами первого дифференциального усилителя и первым и вторым входами сумматора, выход которого через усилитель с коэффициентом усиления, равным трем, подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а измерительные пластины расположены на разных в соотношении 12 высотах от заземленного экрана. Недостатком известного устройства являются ограниченные технические возможности, так как с его помощью нельзя определить высоту полета маловысотного летательного аппарата, несущего электрический заряд. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является устройство измерения дальности маловысотного летательного аппарата 2, содержащее первый, второй и третий измерительные электроды, экран, электрически и механически связанный с заземленным валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй амплитудные детекторы, формирователь отношения, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, индикатор, в котором второй и третий измерительные электроды выполнены в виде разрезанного пополам цилиндра, закрепленного соосно с валом электродвигателя и электрически изолированного от него, первый измерительный электрод соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого заземлен, а выход соединен со входом первого амплитудного детектора, второй и третий измерительный электроды подключены к первому и второму входам второго дифференциального усилителя соответственно, выход 2 46522008.08.30 второго дифференциального усилителя соединен со входом второго амплитудного детектора, выходы первого и второго амплитудных детекторов соединены с первым и вторым соответственно входами формирователя отношения, выход которого соединен со входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а выход усилителя соединен со входом индикатора. Недостатком этого устройства являются ограниченные технические возможности, так как с его помощью невозможно определить высоту полета маловысотного летательного аппарата. Задачей полезной модели является расширение технических возможностей устройства. Техническим результатом осуществления полезной модели является определение высоты полета маловысотного летательного аппарата. Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в устройство определения высоты полета маловысотного летательного аппарата, содержащее первый,второй и третий измерительные электроды, первый экран, электрически и механически соединенный с заземленным валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй амплитудные детекторы, первый формирователь отношения, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, индикатор, в котором второй и третий измерительные электроды выполнены в виде разрезанного пополам цилиндра, закрепленного соосно с валом электродвигателя и электрически изолированного от него, первый измерительный электрод соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого заземлен, а выход соединен со входом первого амплитудного детектора, второй и третий измерительные электроды подключены к первому и второму входам второго дифференциального усилителя соответственно, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом второго амплитудного детектора, выходы первого и второго амплитудных детекторов соединены с первым и вторым соответственно входами первого формирователя отношения включены четвертый измерительный электрод, второй экран, третий, четвертый и пятый дифференциальные усилители, второй формирователь отношения, третий амплитудный детектор, квадратор,усилитель с коэффициентом усиления, равным двум, устройство извлечения квадратного корня, причем четвертый измерительный электрод соединен с первым входом третьего дифференциального усилителя, второй вход которого заземлен, выходы первого и третьего дифференциальных усилителей соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого дифференциального усилителя, выход которого соединен со входом третьего амплитудного детектора, выходы первого и третьего амплитудных детекторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго формирователя отношения, выход первого формирователя отношения соединен последовательно с квадратором и усилителем с коэффициентом усиления, равным двум, выход которого соединен со вторым входом пятого дифференциального усилителя, первый вход которого соединен с выходом второго формирователя отношения, выход пятого дифференциального усилителя соединен последовательно в порядке перечисления с устройством извлечения квадратного корня, усилителем с регулируемым коэффициентом усиления и индикатором. На фиг. 1 показано электрическое поле маловысотного летательного аппарата в точке наблюдения. Обозначения на фиг. 1 следующие 1 - заряд маловысотного летательного аппарата 2 - зеркальное изображение заряда 1 в проводящей поверхности земли 2-1,- горизонтальная дальность и высота полета маловысотного летательного аппарата соответственно 1, 2 - расстояния от точки измерения до зарядов 1 и 2 соответственно- высота точки измерения над поверхностью земли 3 46522008.08.301 ,2 - напряженности электрического поля, создаваемые в точке наблюдения зарядами 1 и 2 соответственно- вертикальная ось прямоугольной системы координат с началом в точке наблюдения,- вертикальная и горизонтальная составляющие напряженности результирующего электрического поля в точке наблюдения соответственно 1 и 2 - углы между векторами 1 ,2 и горизонтальной плоскостью соответственно. На фиг. 2 приведена схема заявляемого устройства. Обозначения на фиг. 2 следующие 1, 2, 3, 4 - первый, второй, третий и четвертый измерительные электроды соответственно 5, 6 - первый и второй экраны соответственно 7, 8, 9, 10, 11 - первый, второй, третий, четвертый и пятый соответственно дифференциальные усилители, выполненные, например, на микросхемах К 140 УД 7 12, 13, 14 - первый, второй и третий соответственно амплитудные детекторы, выполненные, например, на микросхемах К 140 УД 8 Б и транзисторах КТ 201 А и КТ 203 А 15, 16 - первый и второй соответственно формирователи отношения, выполненные,например, на микросхеме КР 1006 ВИ 1 17 - квадратор, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 1 А и двух транзисторах КП 103 Л 18 - усилитель с коэффициентом усиления, равным двум, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 8 19 - устройство извлечения квадратного корня, выполненное, например, на микросхемах К 140 УД 7 20 - усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 8 21 - индикатор, например стрелочный. Устройство функционирует следующим образом. Маловысотный летательный аппарат, несущий заряд 1 3, создает в точке наблюдения, находящейся на высотенад землей, электрическое поле, характеристики которого рассчитываются методом зеркальных изображений 4. В соответствии с этим методом напряженность электрического поля в точке наблюденияравна векторной сумме напряженностей полей заряда аппарата 1 и его зеркального изображения в проводящей поверхности земли 2 (фиг. 1) Вертикальная составляющая вектораравна 12- электрическая постоянная Ф- модуль заряда маловысотного летательного аппарата и его зеркального изображения в земной поверхности 12 . Горизонтальная составляющая вектораравна 12 При 0 на основании выражения (5) вертикальную составляющую напряженности электрического поля маловысотного летательного аппарата 0 можно определить по формуле 202(2 ) 3 / 2 В практически применимых случаях выполняется условие 2222 2-2,(8) позволяющее преобразовать формулу (5) к виду(11)0 Математическое моделирование показало, что при условии 5 Н выражения (7) и (6) можно преобразовать к виду 20 Математическое моделирование показало, что для рассматриваемых условий при определении высоты полета маловысотного летательного аппарата по формуле (15) присутствует систематическая ошибка порядка, зависящая от внешних условий. Эту ошибку 4,5 ( 46522008.08.30 можно учесть введением поправочного коэффициента . Тогда выражение для определения высоты полета маловысотного летательного аппарата приобретает вид 020 Сигнал с первого измерительного электрода 1 (фиг. 2), поступающий на первый вход первого дифференциального усилителя 7, имеет вид(17) 120102 ,где 0 - диэлектрическая постоянная вакуума 1 - площадь пластины первого измерительного электрода 1- частота вращения экрана 5 такой же площади. Второй вход первого дифференциального усилителя 7 заземлен для снижения уровня помех. На его выходе действует сигнал, прямо пропорциональный входному сигналу (17),который поступает на первый амплитудный детектор 12, на выходе которого действует напряжение, прямо пропорциональное амплитуде сигнала (17)(18) 12212010,где 12 - постоянная величина, имеющая размерность сопротивления. Сигнал с выхода первого амплитудного детектора 12 поступает на первые входы первого 15 и второго 16 формирователей отношения. Сигналы с выходов второго 2 и третьего 3 измерительных электродов поступают на первый и второй входы второго дифференциального усилителя 8 соответственно. Величина сигнала на выходе этого усилителя прямо пропорциональна току(19) 232022 ,где 2 - площади второго 2 и третьего 3 измерительных электродов. Этот сигнал подается на вход второго амплитудного детектора 13, напряжение на выходе которого равно(20) 1321302,где 13 - постоянная величина, имеющая размерность сопротивления. С выхода второго амплитудного детектора 13 сигнал поступает на второй вход первого формирователя отношения 15, на выходе которого действует сигнал(21) 13 При выполнении конструктивных условий 1213 12 выходной сигнал первого формирователя отношения 15 будет равен С выхода первого формирователя отношения 15 сигнал поступает на вход квадратора 17, на выходе которого сигнал равен 2(24) 170.Этот сигнал усиливается усилителем 18 с коэффициентом усиления, равным двум, на выходе которого сигнал равен 2 46522008.08.30 Сигнал с четвертого измерительного электрода 4 поступает на первый вход третьего дифференциального усилителя 9, второй вход которого заземлен для снижения уровня помех. Четвертый измерительный электрод 4, а также и второй 2 с третьим 3 расположены на высотенад поверхностью земли. Величина сигнала на выходе третьего дифференциального усилителя 9 прямо пропорциональна току четвертого измерительного электрода 4(26) 4202 ,то есть вертикальной составляющей напряженности электрического поля на высотенад поверхностью земли. Площадь четвертого измерительного электрода 4 положим равной площади остальных измерительных электродов. С выхода третьего дифференциального усилителя 9 сигнал поступает на первый вход четвертого дифференциального усилителя 10, на второй вход которого подается сигнал с выхода первого дифференциального усилителя 7. На выходе четвертого дифференциального усилителя 10 действует сигнал, прямо пропорциональный разности токов (17) и (26)(27)1 - 420 (0 - )2 . С выхода четвертого дифференциального усилителя 10 сигнал поступает на третий амплитудный детектор 14, на выходе которого действует напряжение, прямо пропорциональное амплитуде сигнала (27)(28) 1420 (0 - ) . С выхода третьего амплитудного детектора 14 сигнал поступает на второй вход второго формирователя отношения 16, на выходе которого действует сигнал 0(29) 140 С выхода второго формирователя отношения 16 сигнал поступает на первый вход четвертого дифференциального усилителя 11, на второй вход которого подается напряжение с выхода усилителя 18. На выходе четвертого дифференциального усилителя 11 действует сигнал 2(30)20. 1116180 Этот сигнал подается на вход устройства извлечения квадратного корня 19, на выходе которого сигнал равен 2(31) 191120.0 Этот сигнал подается на вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 20. Величина коэффициента усиления усилителя 20 устанавливается равной , и на его выходе действует сигнал 0 2 Полученное значение фиксируется индикатором 21, на вход которого с выхода усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 20 поступает сигнал 20. Таким образом, за счет введения четвертого измерительного электрода, второго экрана, третьего, четвертого и пятого дифференциальных усилителей, второго формирователя отношения, третьего амплитудного детектора, квадратора, усилителя с коэффициентом усиления, равным двум, устройства извлечения квадратного корня обеспечивается измерение высоты полета маловысотного летательного аппарата, чем расширяются технические возможности устройства-прототипа.20 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.

МПК / Метки

МПК: G01R 29/12

Метки: измерения, полета, аппарата, маловысотного, устройство, летательного, высоты

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/8-u4652-ustrojjstvo-izmereniya-vysoty-poleta-malovysotnogo-letatelnogo-apparata.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство измерения высоты полета маловысотного летательного аппарата</a>

Похожие патенты