RU2286582C2

RU2286582C2 - Fluid-jet accelerometer with digital output

Info

Publication number: RU2286582C2
Application number: RU2004136128/28A
Authority: RU
Inventors: вский Леонид Тимофеевич Черн (RU); Леонид Тимофеевич Чернявский; Андрей Васильевич Коротков (RU); Андрей Васильевич Коротков; Вадим Юрьевич Горшенин (RU); Вадим Юрьевич Горшенин; Асим Мустафаевич Касимов (RU); Асим Мустафаевич Касимов; Александр Иванович Попов (RU); Александр Иванович Попов; Павел Анатольевич Харитонов (RU); Павел Анатольевич Харитонов; Алексей Викторович Невмержицкий (RU); Алексей Викторович Невмержицкий
Original assignee: 4 Центральный Научно-исследовательский институт Минобороны России
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-10-27
Also published as: RU2004136128A

Abstract

FIELD: fluid-jet accelerometers for combination control systems of flying vehicles.

SUBSTANCE: proposed accelerometer has pendulum with inertial mass and two fluid-jet differential amplifiers connected in series and provided with two channels; first output channel of second amplifier is connected with first bellows on side of its stationary part and its movable part is rigidly connected with movable part of first link which is connected in break of flexible feedback channel of first frequency oscillator whose second output is connected with outside medium; first output of the same oscillator is connected to first input of digital fluid-jet computer whose second output channel is connected second bellows on side of its stationary part; its movable part is rigidly connected with movable part of second link which is connected in break of flexible feedback channel of frequency oscillator; its second output is connected with outside medium; first output of the same oscillator is connected to second input of digital fluid-jet computer; two fluid-jet amplifiers and two frequency oscillators are supplied from single gas source.

EFFECT: possibility of obtaining digital output signal.

2 dwg

Description

Изобретение относится к классу струйных акселерометров (СА), которые могут входить в состав комбинированных систем управления (КСУ) летательных аппаратов (ЛА), содержащих, наряду с электронными каналами управления, резервный канал неэлектрической природы, обеспечивающий сохранение на время сбоя и восстановления электронного канала или полного его отказа, вызванных действием естественных и организованных дестабилизирующих факторов, работоспособности и непрерывности управления вследствие инвариантности резервного канала к указанным воздействиям.The invention relates to a class of jet accelerometers (SA), which can be part of the combined control systems (KSU) of aircraft (LA), containing, along with electronic control channels, a backup channel of non-electric nature, ensuring the preservation of the time of failure and restoration of the electronic channel or its complete failure caused by the action of natural and organized destabilizing factors, the operability and continuity of control due to the invariance of the backup channel to the specified impacts.

Разработано множество различных вариантов схем построения пневматических акселерометров с инерционными массами [1].Many different options have been developed for constructing pneumatic accelerometers with inertial masses [1].

Наиболее предпочтительной с точки зрения обеспечения требуемого диапазона измерений и точностных характеристик является схема построения маятникового компенсационного газоструйного акселерометра с инерционной массой (см. фиг.1). Работа данного акселерометра состоит в следующем. При действии кажущегося ускорения вдоль положительного направления оси чувствительности акселерометра маятник (1) за счет силы инерции отклоняется от своего нулевого положения влево. При этом за счет усиления дроссельного эффекта (повышения сопротивления газовому потоку при приближении маятника к входному отверстию) в левом плече первого струйного усилителя дифференциального типа (2) создается повышенное давление, а за счет снижения дроссельного эффекта (понижения сопротивления потоку при удалении маятника от входного отверстия) в правом плече этого же усилителя давление понижается. Повышение и снижение давления в левом и правом плечах усилителя (2) соответственно приводит к тому, что питающий поток (с давлением Р_п) усилителя (2) разделяется на две части, основная из которых направляется в правое плечо второго струйного усилителя дифференциального типа (3), а остальная меньшая - в его левое плечо. Повышение давление в правом плече усилителя (3) приводит к отклонению основной части питающего потока (с давлением Р_п) этого усилителя к левому выходу акселерометра. При этом создаваемое повышенное давление p₁ в канале обратной связи (5) формирует силу, противодействующую силе инерции, действующей на маятник (1). В правом выходе СА формируется пониженное давление р₂. Разность давлений на выходах акселерометра (1', 2') δp=p₁-p₂ является аналоговым сигналом, пропорциональным действующему кажущемуся ускорению [2].The most preferable from the point of view of ensuring the required measurement range and accuracy characteristics is the construction scheme of the pendulum compensation gas-jet accelerometer with inertial mass (see figure 1). The operation of this accelerometer is as follows. Under the action of apparent acceleration along the positive direction of the sensitivity axis of the accelerometer, the pendulum (1) deviates from its zero position to the left due to the inertia force. At the same time, by increasing the throttle effect (increasing the resistance to gas flow when the pendulum approaches the inlet), increased pressure is created in the left shoulder of the first differential-type jet amplifier (2), and by reducing the throttle effect (lowering the flow resistance when the pendulum is removed from the inlet ) in the right shoulder of the same amplifier, the pressure decreases. The increase and decrease in pressure in the left and right shoulders of the amplifier (2), respectively, leads to the fact that the supply stream (with pressure P _p ) of the amplifier (2) is divided into two parts, the main of which is directed to the right shoulder of the second differential-type jet amplifier (3) ), and the rest is smaller - in his left shoulder. The increase in pressure in the right shoulder of the amplifier (3) leads to the deviation of the main part of the supply stream (with pressure P _p ) of this amplifier to the left output of the accelerometer. In this case, the increased pressure p _{1 created} in the feedback channel (5) generates a force that counteracts the inertia force acting on the pendulum (1). In the right exit of the CA, a reduced pressure p _{2 is formed} . The pressure difference at the outputs of the accelerometer (1 ', 2') δp = p ₁ -p ₂ is an analog signal proportional to the apparent apparent acceleration [2].

При такой схеме построения СА исключается влияние давления питания на маятниковость СА и существует возможность использования для подвеса инерционной массы технологий, применяемых в существующих высокоточных электромеханических акселерометрах.With such a scheme for constructing a SA, the influence of supply pressure on the pendulum of the SA is eliminated and there is the possibility of using technologies used in existing high-precision electromechanical accelerometers for suspension of inertial mass.

Однако для широкого использования данных СА в составе КСУ ЛА, построенных на основе цифровых вычислителей (бортовой цифровой вычислительной машине (БЦВМ) и цифровом струйном вычислителе (ЦСВ)), требуется его усовершенствовать с целью получения цифрового выходного сигнала, что не реализовано в существующих СА данного типа [2].However, for the widespread use of SA data as part of the aircraft KSU built on the basis of digital computers (on-board digital computer (BCVM) and digital inkjet computer (DSV)), it is necessary to improve it in order to obtain a digital output signal, which is not implemented in existing SAs type [2].

Для этого предлагается ввести в его схему два преобразователя "давление-частота", построенных на основе струйных генераторов частоты.To this end, it is proposed to introduce two pressure-frequency converters, built on the basis of jet frequency generators, into his circuit.

Выходным сигналом такого цифрового СА является разность частот генераторов, пропорциональная действующему ускорению (фиг.2).The output signal of such a digital SA is the frequency difference of the generators proportional to the current acceleration (figure 2).

Преобразование аналогового сигнала δр в цифровую форму осуществляется следующим образом. Газовый поток с давлением p₁, поступающий в сильфон (7), приводит к изменению (в рассматриваемом случае к увеличению) его линейного размера на величину Δl. Так как основание сильфона жестко связано с корпусом акселерометра, а подвижная часть - с кулисой (9) с помощью жесткого крепления (20), то происходит изменение (уменьшение) длины гибкого канала обратной связи (12) генератора частоты (11) на величину Δl, что приводит к увеличению частоты f₁ на выходах (16, 18) этого генератора согласно формулеThe conversion of the analog signal δp into digital form is as follows. A gas stream with pressure p ₁ entering the bellows (7) leads to a change (in the case under consideration, to increase) of its linear size by Δl. Since the base of the bellows is rigidly connected to the accelerometer body, and the moving part is connected to the wings (9) using a rigid mount (20), the length (flexible) of the flexible feedback channel (12) of the frequency generator (11) changes (decreases) by Δl, which leads to an increase in the frequency f ₁ at the outputs (16, 18) of this generator according to the formula

,

где с - скорость звука в газе, l₀ - начальная суммарная длина двух каналов обратной связи (12, 14) генератора частоты (10). Симметричный канал обратной связи (14) того же генератора имеет постоянную длину.where c is the speed of sound in the gas, l ₀ is the initial total length of two feedback channels (12, 14) of the frequency generator (10). The symmetric feedback channel (14) of the same generator has a constant length.

Аналогичные процессы происходят во втором выходном канале СА с той лишь разницей, что давление р₂ ниже начального значения, линейный размер сильфона (6), жестко связанного с корпусом акселерометра и с кулисой (8) с помощью крепления (21), уменьшается, длина гибкого канала обратной связи (13) генератора частоты (10) увеличивается, соответственно частота на его выходах (17, 19) уменьшается и равняетсяSimilar processes occur in the second output channel of the SA with the only difference being that the pressure p _{2 is} lower than the initial value, the linear size of the bellows (6), rigidly connected to the accelerometer body and the link (8) using the fastener (21), decreases, the length of the flexible the feedback channel (13) of the frequency generator (10) increases, respectively, the frequency at its outputs (17, 19) decreases and equals

Второй канал обратной связи (15) этого генератора также имеет постоянную длину.The second feedback channel (15) of this generator also has a constant length.

Для обеспечения требуемых динамических характеристик сильфона (скорости сжатия и растяжения) в его конструкцию введены подпружиненная пластина (22) и дроссельные отверстия (23).To ensure the required dynamic characteristics of the bellows (compression and tensile speeds), a spring-loaded plate (22) and throttle holes (23) are introduced into its design.

При изменении направления действия кажущегося ускорения в противоположную сторону по отношению к рассмотренному случаю процессы в каналах СА имеют симметричную к рассмотренному процессу картину.When the direction of action of the apparent acceleration changes in the opposite direction with respect to the considered case, the processes in the SA channels have a picture symmetrical to the considered process.

На основе разности полученных частот f₁ и f₂, поступающих на входы ЦСВ (1", 2"), в вычислителе формируется значение кажущейся скорости, действующей вдоль оси чувствительности СА.Based on the difference between the frequencies f ₁ and f ₂ received at the inputs of the DSC (1 ", 2"), the value of the apparent speed acting along the sensitivity axis CA is formed in the computer.

Источники информацииInformation sources

1. Залманзон Л.А. Аэрогидродинамические методы измерения входящих параметров автоматизированных систем. - М.: Наука, 1973.1. Zalmanzon L.A. Aerohydrodynamic methods for measuring the input parameters of automated systems. - M .: Nauka, 1973.

2. Bauer P. Uniaxial accelerometer controlled fluidic amplifier. Патент США №3543782 от 21.05.1965, опубликован 01.12.1970.2. Bauer P. Uniaxial accelerometer controlled fluidic amplifier. US patent No. 3543782 dated 05/21/1965, published 01/12/1970.

Claims

A jet accelerometer comprising a pendulum with an inertial mass, two differential-type jet amplifiers in series with two output channels, characterized in that two pressure-frequency converters made in the form of jet frequency generators are introduced into it, the first output channel of the second amplifier is connected to the first bellows from the side of its fixed part, and its movable part is rigidly connected to the movable part of the first link, which is included in the gap of the flexible feedback channel of the first generator frequency, while its second output is connected to the external environment, and the first output of the same generator is connected to the first input of the digital inkjet calculator, the second output channel of the second amplifier is connected to the second bellows from the side of its fixed part, and its moving part is rigidly connected to the moving part of the second backstage, which is included in the gap of the flexible feedback channel of the second frequency generator, while its second output is connected to the external environment, and the first output of the same generator is connected to the second input of the digital uynogo calculator, power amplifiers and two inkjet two frequency generators provided from a single source of gas supply.