SU981831A1 - Устройство дл измерени массы тела в невесомости - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  массы тел в невесомости , преимущественно деформируемых тел со сложной формой, (в частности животных).

Известны устройства аналогичного назначени , содержащие держатель тела , св занный с колебательной системой , и анализатор параметров колебаний l.

Устройства, основанные на колебательном принципе, непригодны или дают низкую точность в случае деформируемых тел или при определении массы живых объектов с активными внутренними силами, из-за перераспределени  энергии колебаний между внешними и внутренними св з 1 1и тела.

Наиболее близким к предлагаемому,  вл етс  устройство дл  измерени  массы тела в невесомости, содержащее держатель тела, корпус, установлен- : ные в корпусе привод вращени , преобразователь вращательного движени  в ускоренное поступательное, взаимодействующий с приводом и кинематически св занный с держателем, а также измеритель параметра движени  держател , св занный с регистрирующей .аппаратурой.2.

Данное устройство позвол ет умень шить, взаимодействие колебаний на

Claims (2)

10 внешних и внутренних св зах, однако в силу своих конструктивных особенностей- (выполнени  преобразовател  в виде спиральной пружины, а кинематической св зи - в виде жесткой 5 планки), это устройство ограничено по диапазону измер емых масс и продолжительности переходного процесса . Кроме того, ввиду существенной упругости преобразовател , затруд 20 ненс) обеспечение посто нного уровн  ускорени , а значит - точности изме-; рений в случае тел со значительной деформируемостью, в особенности жи39 вых существ. Наконец, ступенчатый х рактер включени  ускор ющей силы мо жет вызвать нежелательную реакцию последних. Целью изобретени   вл етс  расши рение диапазона измер емых масс и повышение точности измерений за сче уменьшени  вли ни  деформаций тела на ;эежим работы устройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, содержащем держатель тела, корпус, установленные в корпусе привод вращени , преобразователь вращательного движени  в ускоренное поступ тельное, взаимодействующий с приводом и кинематически св занный с держателем, а так же измеритель параметра движени  де жател , св занный с.регистрирующей аппаратурой, преобразователь выполн в виде вариатора, содержащего задающее колесо, св занное через редуктор с приводом, закрепленный на валу барабан и передаточный механиз взаимодействующий с колесом и валом причем держатель тела св зан с бара баном посредством гибкого звена, а измеритель параметра движени  держа тел  выполнен в виде датчика нат жени  этого звена. Кроме того, на торце задающего колеса выполнена канавка с профилир ванным контуром, вдоль кромки которой образована зубчата  направл юща , а передаточный механизм содержит водило с роликом, размещенным в канавке, установленный в опорах на раме корпуса ведущий вал и шесте ню, посаженную на га  с возможность перемещени  вдоль него, зафиксирова ную от проворачивани  на валу и вза модействующую с зубчатой направл ющей , причем водило установлено на раме с возможностью поступательного перемещени  параллельно плоскости торца задающего колеса и соединено с шестерней, а на ведущем валу закреплено коническое зубчатое колесо введенное в зацепление с ответным .зубчатым колесом, закрепленным на валу барабана. С целью повышени  эксплуатационных качеств устройства, в нем рама может быть шарнирно св зана с корпусом и снабжена фиксатором ее рабочего положени , а редуктор может быть снабжен переключателем на нейтральную ступень. Дл  торможени  держател  с телом может быть предусмотрена демпфирующа  сетка, размещенна  между корпусом и держателем, а гибкое звено пропущено сквозь  чейку сетки. Дл  предотвращени  отскока вал барабана снабжен храповым механизмом , блокирующим его вращение в сторюну разматывани  гибкого звена. На поверхности барабана может быть выполнена винтова  канавка дл  укладки гибкого звена, а в корпусе отверстие, сквозь которое пропущено, с обеспечением сопротивлени  прот гиванию , гибкое звено. При проведении некоторых измерений держатель тела может быть снаб- , жен направл ющими его поступательного перемещени  относительно корпуса устройства, причем направл ющие целесообразно выполнить в виде струн. На фиг. 1 представлена кинематическа  схема устройства дл  измерени  массы тела в невесомости, основанного на применении лобового вариат тора с программно измен емым коэффициентом передачи J на фиг. 2 - фор-, ма контура канавки задающего колеса, реализующего программное управление | передаточным числом лобового вариатора; на фиг, 3 направл ющие в виде струн, по которым движетс  платформа с телом, массу которого определ ют . Устройство дл  измерени  массы в услови х невесомости содержит корпус 1, в котором укреплен стабилизированный двигатель посто нного тока 2, соединенный через редуктор 3 с задающим колесом t вариатора, причем колесо k выполнено в виде шестерни и закреплено на валу 5 подвижную раму 6, способную вращатьс  в шарнирах 7 жестко св занных с корпусом 1, в плоскости, нормальной плоскости колеса 4, рабочее полсжение которой фиксируетс  прижимной руко ткой 8, передачу, состо щую из зубчатой направл ющей 9 и ведущего колеса вариатора 10, канавку 11, котора  задает требуемый профиль, причем колесо 10 образует поступательную пару с валом 12 вариатора, укрепленным в опорах на подвижной раме б, водило 13 с роликом 14, причем в рабочем положении рамы 6 ролик размещаетс  внутри канавки 11, соприкаса сь с ее внутрен ,ней стенкой, а водило 13 образует цилиндрическую пару со стержнем 15, соедин ющим противоположные стороны рамы 6, и вращательную пару с трубчатым валом колеса 10, ось которой совпадает с осью вала 12, барабан 16 неподвижно закрепленный на валу 17, вращение которому передаетс  от вЭла 12 через конические шестерни 18 и 19 храповой механизм 20 с подпружиненной собачкой, св занной с валом 17, наматываемую на барабан нить 21, котора  одним своим концом прикреплена к барабану 16, а другим - к силовому датчику 22, держатель (сетку) 23 дл  размещени  тела 2, массу которого измер ют, отверстие в корпусе или ушко 25 дл  принудительного нат га нити при ез наматывании и сма тывании с барабана 16, кронштейн 26 дл  креплени  демпфирующей сетки 27 к корпусу 1, легкий м гкий кабель 28 дл  передачи электрического сигнала от датчика 22 к электронному блоку обработки и отображени  информации 29 Устройство работаетследующим образом . Задающее колесо k, водило 13 и св занное с ним зубчатое колесо 10 в развернутом положении подвижной рамы 6 устанавливаютс  в исходное положение так, что при обратном повороте рамы 6 и фиксации ее в рабочем положении руко ткой 8, ролик И заходит внутрь канавки 11, в ее начало, коле со 10 сцепл етс  с направл ющей 9 э шестерн  18 - с шестерней 19. На редукторе 3 устанавливаетс  пе редаточное число, пересчитанное в единицах линейного ускорени  окружных точек барабана 16, а на электрон ном блоке 29 задаетс  продолжительность измерений, соответствующа  это му ускорению. Подлежащее измерению тело 2 понецают в сетку 23 и, отключив храпо:врй механизм 20, отвод т в пространство напротив демпфирующей сетки 27 на рассто ние, равное длине полностью размотанной нити 21, после чего последовательно включают храповой механизм 20, электронный блок 29 и электродвигатель 2 (предусмотрено дистанционное включение). Вращение вала двигател  2 через редуктор 3 передаетс  задающему колесу {, которое за короткийпромежуток времени приобретает посто нную угловую скорость. При вращении боко31 11 набегает на ва  стенка канавки ролик 1k водила 13 и смешает его колесом 10 в радиальном навместе с правлении по закону, установленному спиралевидной формой канг&ки 11. После преобразовани  вращени  от вала 12 к валу 17 окружные точки барабана 16 посредством нити 21 придают объекту 2 заданное программой линейное ускорение. Сила нат жени  нити 21 замер етс  датчиком 22, сигнал от которого по кабелю 28 поступает в блок 29 и обрабатываетс  . Работа устройства прекращаетс  следующим образом. Ролик Т доходит до наружного радиуса колеса и покидает канавку. Зацепление колеей 10 с направл ющей 9 прекращаетс . Этому моменту соответствует срабатывание реле времени, встроенного в схему блока 29i которое отключает электродвигатель 2, датчик 22 и включает табло блока 23, отображающее величину измеренной массы . В следующие моменты времени барабан 16 продолжает вращение по инерции , но тормозитс  наматываемой на него нитью по мере того, как тело 24 тер ет скорость и останавливаетс  в результате действи  демпфирующей сетки 27. Обратного движени  теле 2 не происходит за счет действи  храпового механизма, и оно оказываетс  зафиксированным. Линейное ускорение окружных точек барабана устанавливаетс  равным заданному в течение определенного промежутка времени. Используют два способа регулирорать его длительность. Первый из них основан на инерционных свойствах. Второй, используеьшй на последующих стади х разгона тела, ос-. нован на том, что начальный криволинейный отрезок канавки рассчитывают таким образом, чтобы при равномерном вращении задающего колеса угловое ускорение ведомого вала нарастало бы по определенному, например синусоидальному закону и плавно переходило по истечении заданного времени в посто нное. На фиг. 2 изображено задающее колесо k с зубь ми на боковой цилиндрической поверхности, в плоскости (х, yj которого прорезана спирале- . видна  канавка 11 пр моугольного сечени . К внешней стенке канавки при79 мыкает расположенна  на поверхности зубчата  направл юща  9. Ролик Н ка титс  по внутренней стенке канавки, враща сь-вокруг оси, нормальной к плоскости (х, у). в данном случае равноускоренное вращение ведомого вала обеспечиваетс  в течение времени, за которое задающее колесо проходит часть трека, ст гиваемую углом у. На участке трека , ст гиваемом углом об, скорость и ускорение тела контролируютс  инер ционными свойствами измерител , а на участке, ст гиваемом углом 3, возрас тают в соответствии с заданной программой . На фиг. 3 показана платформа 30, на которой размещено тело 2, массу которого определ ют-, движуща с  по направл ющим в виде струн 31, один конец которых пропускают через  чейки сетки 27 и набрасывают на крюки 32, установленные на корпусе 1 вблизи ушка 25, через которое пропускают нить 21. Другие концы струн жестко св зывают с рамкой 33, котора  через спиральную пружину 3 соедин етс  с крюком 35, установленным на элементе жесткости 36 отсека космического корабл . Торможение гтлатформы по-прежнему осуществл ет демпфирующа  сетка 27. Датчик силы 22 устанавливают на платформе 30. Измеритель массы дл  условий невесомости рассчитан на диапазон изме р емых масс 0,2-20 кг тел, обладающих широким спектром деформационных свойств, в том числе, животных. Использование лобового вариатора с программно измен емым коэффициенто передачи дл  реализации принципа равноускоренного движени  в качестве основы конструкции измерител  позвол ет обеспечить точность измерений, удовлетворительную дл  медикобиологических исследований, широкие возможности дл  определени  массы объектов , характеризуемых различными физи ческим состо нием и соотношением линейных размеров, малые массу и габаритные размеры устройства, его высокую надежность и эргономйчность, чт  делает измеритель пригодным дл  прИ менени  на борту орбитальных станций . Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  мастела в невесомости, содержащее 1 держатель тела, корпус, установленные в корпусе привод вращени , преобразователь вращательного движени  в ускоренное поступательное, взаимодействующий с приводом и кинематически св занный с держателем, а также измеритель параметра движени  держател , св занный с регистрирующей аппаратурой, о т л и ч а ю ще ес   тем, что, с целью расширени  диапазона измер емых масс и повышени  точности измерений за счет уменьшени  вли ни  деформаций тела на режим работы устройства, в нем преобразователь выполнен в виде вариатора , содержащего задающее колесо , св занное через редуктор с приводом , закрепленный на валу барабан и передаточный механизм, взаимодействующий с колесом и валом, причем держатель тела св зан с барабаном посредством гибкого звена, а измеритель параметра движени  держател  выполнен в виде датчика силы нат жени  этого звена. 2.Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что на торце задающего колеса выполнена канавка с профилированным контуром, вдоль кромки которой образована зубчата  направл юща , а передаточный механизм содержит водило с роликом, размещенным в канавке, установленный в опорах на раме корпуса ведущий вал : и шестерню, посаженную на вал с возможностью перемещени  вдоль него, зафиксированную от проворачивани  на валу и взаимодействующую с зубчатой направл ющей, причем водило установлено на раме .с возможностью поступательного перемещени  параллельно плоскости торца задающего колеса и соединено с шестерней, а на ведущем валу закреплено коническое зубчатое колесо, введенное в зацепление с ответным зубчатым колесом, закрепленным на валу барабана. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о тличающеес  тем, что, с целью повышени  его эксплуатационных качеств за счет обеспечени  возможности разобщени  задающего колеса , вала барабана и передаточного механизма, а также облегчени  переналадки , а нем рама корпуса шарнирно св зана с корпусом и снабжена фиксатором ее рабочего положени , а редуктор снабжен переключателем на .нейтральную ступень. . Устройство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что снабжено демпфирующей сеткой, рамещенной меж ду корпусом и держателем тела, а гибкое звено пропущено сквозь  чейку сетки. 5.Устройство по пп. 1 и , о тличающеес  тем, что вал барабана снабжен храповым механизмом , блокирующим его-вращение в сто рону разматывани  гибкого звена. 6.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что на поверхности барабана выполнена винтова  канавка дл  укладки гибкого звена, а в корпусе - отверстие, сквозь кот рое пропущено, с обеспечением сопротивлени  прот гиванию, гибкое зв но. 7.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что держатель тела снабжен направл ющими его поступательного перемещени  относительно корпуса. 8.Устройство по пп. 1 и 7, о тличающеес  тем, что направл ющие выполнены в виде струн.. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Сарычев В.А. и др. Исследование точностй прибора дл  измерени  массы в услови х невесомости. М., Препринт ИПМ АН СССРW 16, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР № 518639, кл. G 01 G 19/00, 1976 (прототип).

27 / - rv 2 .j /5 j