RU2216834C2 - Board socket - Google Patents

Abstract

FIELD: energy and/or information communication between object-transmitter and object-receiver, board sockets of aircraft. SUBSTANCE: board socket ensures passage of instructions from control center to board of aircraft to conduct operations of preflight preparation. Technical result of proposed invention consists in formation of contact-free energy-information communication between transmitter ( for instance, " ground " ) and receiver ( for instance, " board "). In this case standby power supply of board can be avoided during preflight storage and standby duty of aircraft in " cold " state ( receivers and transmitters in sealed bodies included ). Above-mentioned technical result is achieved as board socket includes information channel of optical communication between transmitter and receiver and has additional energy channel of receiver which comes in the form of photoelectric element with converter of energy of luminous flux from transmitter to energy of power supply of aboard consumer-receiver. Transmitter and receiver have insulation bodies and luminous flux is transmitted through optically clear portholes made in bodies. Feedback channel can be added to energy and information channels which shall have form of light source ( optical signaling device ) observed from outside of object- receiver energized from energy channel of receiver and/or controlled by information channel of receiver. EFFECT: formation of contact-free energyinformation communication between transmitter and receiver. 1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам энергетической и/или информационной связи между объектом-передатчиком и объектом-приемником, а более конкретно - к бортовым разъемам летательных аппаратов (ЛА), обеспечивающим прохождение команд с пункта управления на борт ЛА для проведения операций предстартовой подготовки. The invention relates to devices for energy and / or information communication between a transmitter object and a receiver object, and more particularly, to on-board connectors of aircraft (LA), which ensure the passage of commands from the control point to the aircraft for prelaunch operations.

Известны конструкции разъемов, обеспечивающих энергоинформационную связь между передатчиком (ПРД) и приемником (ПРМ) - см., например, В.П.Савостьянов, Г.А.Филатова, В.В.Филатов "Расчет и конструирование деталей аппаратуры САУ", М., Машиностроение, 1982 г., стр. 174-176; В.В.Джамай, И.П.Плево, Г.И. Рощин, И.Б.Федюк "Курсовое проектирование механизмов РЭС", М.: Высшая школа, 1991 г., стр. 229-232 (разъемы электрические). Known designs of connectors that provide energy-information communication between the transmitter (Rx) and the receiver (Rx) - see, for example, V.P. Savostyanov, G.A. Filatova, V.V. Filatov "Calculation and design of parts of equipment for self-propelled guns", M ., Engineering, 1982, pp. 174-176; V.V. Dzhamay, I.P. Plevo, G.I. Roshchin, IB Fedyuk "Course design of RES mechanisms", Moscow: Vysshaya Shkola, 1991, pp. 229-232 (electrical connectors).

При этом необходимым условием является механическая стыковка через разъем токопроводящих наземных и бортовых кабельных электросетей, что накладывает известные ограничения на конструктивно-компоновочные схемы ЛА. In this case, a mechanical condition is the mechanical docking through the connector of conductive terrestrial and onboard cable electrical networks, which imposes well-known limitations on the structural layout of aircraft.

Кроме электрических бортразъемов, применяются также оптические системы прицеливания ЛА, включающие согласование бортовых средств ЛА (например, начальную выставку гиростабилизированной платформы) посредством оптической связи с наземными реперами - см., например, Б.П.Воронин, Н.А.Столяров "Подготовка к пуску и пуск ракет", М.: Воениздат, 1972 г., стр. 45-52; А.В. Репников "Начальная выставка гироскопических систем ориентации", М., издательство МАИ (ротапринт), 1983 г., стр. 45-49. В данном случае следует отметить, что связь базируемых элементов осуществляется бесконтактным образом (без механических связей), но решается исключительно узкая задача прицеливания без широкого энергоинформационного обмена между ПРД и ПРМ. In addition to the electrical airborne connectors, optical aircraft aiming systems are also used, including matching on-board aircraft means (for example, the initial exhibition of a gyro-stabilized platform) through optical communication with ground rappers - see, for example, B.P. Voronin, N.A. Stolyarov "Preparation for the launch and launch of missiles ", M .: Military Publishing House, 1972, pp. 45-52; A.V. Repnikov "The initial exhibition of gyroscopic orientation systems", M., publishing house MAI (rotaprint), 1983, pp. 45-49. In this case, it should be noted that the communication of the based elements is carried out in a non-contact manner (without mechanical connections), but the extremely narrow aiming problem is solved without a wide energy-information exchange between the PRD and PFP.

Известны также светотелефоны, обеспечивающие связь посредством модуляции передатчиком и демодуляции приемником светового потока - см., например, У.Ф. Стейнберг, У.Б.Форд "Электро- и радиотехника для всех", М., Советское радио, 1972 г., стр. 410-412; В.Т.Поляков "Посвящение в радиоэлектронику", М., Радио и связь, 1988 г., стр. 148-150 - ближайший аналог. Light telephones are also known that provide communication through modulation by a transmitter and demodulation by a receiver of light flux - see, for example, U.F. Steinberg, WB Ford “Electrical and Radio Engineering for All,” M., Soviet Radio, 1972, pp. 410-412; V.T.Polyakov "Initiation in Radio Electronics", M., Radio and Communications, 1988, pp. 148-150 - the closest analogue.

Однако светотелефон обеспечивает передачу только информационных сигналов, которые после приема необходимо усиливать с использованием бортовых средств энергопитания. However, the telephone can transmit only information signals, which, after reception, must be amplified using on-board power supplies.

Целью предлагаемого изобретения является создание бесконтактной энергоинформационной связи между передатчиком (например, "землей") и приемником (например, "бортом", при этом может быть исключено "дежурное" электропитание "борта" в период предполетного хранения и дежурства ЛА в "холодном" состоянии (в т.ч. для ПРД и ПРМ в герметичных корпусах). The aim of the invention is to create a non-contact energy-information connection between the transmitter (for example, "ground") and the receiver (for example, "board", while the "standby" power supply of the "board" during the pre-flight storage and on-duty of the aircraft in the "cold" state can be excluded (including for the front end and front end in sealed enclosures).

Указанная цель достигается тем, что в состав бортового разъема, включающего информационный канал оптической связи между ПРД и ПРМ, дополнительно к информационному каналу вводят энергетический канал ПРМ, который выполняют в виде фотоэлектрического элемента (батареи) с преобразователем (преобразователем/накопителем) энергии светового потока от ПРД в электроэнергию питания бортовых потребителей объекта - ПРМ. This goal is achieved by the fact that in the composition of the on-board connector, which includes an information channel for optical communication between the PST and PFP, in addition to the information channel, the PFP power channel is introduced, which is implemented as a photoelectric element (battery) with a light flux energy converter (converter / accumulator) from Tx in the electric power supply of on-board consumers of the facility - Tx.

Отметим, что передатчик и/или приемник могут быть выполнены в изолированных (в т. ч. герметичных) корпусах, при этом прохождение светового потока производится через выполненные в корпусах оптически прозрачные иллюминаторы. Note that the transmitter and / or receiver can be made in isolated (including sealed) cases, while the passage of the light flux is made through optically transparent portholes made in the cases.

Кроме того, дополнительно к энергетическому и информационному каналам может быть введен канал обратной связи, выполненный в виде наблюдаемого извне объекта - ПРМ источника света (оптического сигнализатора), запитываемого от энергетического канала ПРМ и/или управляемого от информационного канала ПРМ. In addition, in addition to the energy and information channels, a feedback channel can be introduced, made in the form of an externally observable object - a PFP light source (optical signaling device), fed from a PFP energy channel and / or controlled from a PFP information channel.

В некоторых случаях (например, при необходимости передать на борт большую электрическую мощность) энергетический канал может быть выполнен в виде т. н. "сухих контактов" прямой передачи электроэнергии от ПРД к ПРМ (от "земли" - "борту". In some cases (for example, if it is necessary to transfer large electric power on board), the energy channel can be made in the form of the so-called. "dry contacts" direct transmission of electricity from the power switch to the power switch (from "ground" - "board".

Принципиальная схема простейшего бесконтактного разъема (БР) по предлагаемому техническому решению представлена на фиг.1. Приняты следующие обозначения:
1 - источник света,
2 - модулятор светового потока,
3 - фотоэлектрический преобразователь,
4 - демодулятор светового потока.Schematic diagram of a simple contactless connector (BR) according to the proposed technical solution is presented in figure 1. The following notation is accepted:
1 - light source
2 - light modulator,
3 - photoelectric converter,
4 - light flux demodulator.

На фиг. 2 показана схема бесконтактного разъема с накопителем электроэнергии; здесь поз. 1-4 аналогичны фиг.1, поз. 5 - накопитель электроэнергии (например, конденсатор и/или аккумулятор). In FIG. 2 shows a diagram of a contactless connector with a power storage device; here pos. 1-4 are similar to figure 1, pos. 5 - electric energy storage device (for example, a capacitor and / or battery).

Принципиальная схема БР с каналом обратной связи представлена на фиг.3. Позиции 1-4 аналогичны фиг.1, поз. 6 - оптический сигнальный элемент, поз. 7 - приемник излучения оптического сигнального элемента. Schematic diagram of BR with a feedback channel is presented in figure 3. Positions 1-4 are similar to figure 1, pos. 6 - optical signal element, pos. 7 - radiation receiver of the optical signal element.

Схема с информационным оптическим каналом и энергетическим проводным каналом показана на фиг.4. Здесь позиции 1, 2, 4 - аналогичны фиг.1. A circuit with an information optical channel and a power wire channel is shown in FIG. 4. Here, the positions 1, 2, 4 are similar to FIG.

Функционирование (работа) устройства по предлагаемому техническому решению осуществляется следующим образом. Передатчик ("земля") и приемник ("борт") БР располагаются так, чтобы максимизировать на ПРМ уровень поступающей от ПРД световой энергии (в варианте без переотражающих элементов - ПРД и ПРМ друг против друга, допускается использование специализированных ламп "электрической накачки"). При этом фотоэлектрический преобразователь ПРМ поз. 3 начинает выдавать в сеть бортовых потребителей объекта-приемника ток электропитания. Одновременно с демодулятора светового потока ПРМ поз. 4 на борт ЛА поступает кодированная командная (управляющая) информация (см. фиг.1). В случае, когда через БР выдается команда на задействование (запуск) ампульных, либо термохимических батарей (либо иных устройств, требующих мощного начального электроимпульса), в схеме ПРМ может использоваться накопитель энергии поз. 5, поступающей с фотоэлектрического преобразователя поз. 3 (например, конденсатор и/или аккумулятор); при этом срабатывание накопителя поз. 5 осуществляется либо автономно (по факту наличия заданного заряда), либо по управляющей команде от демодулятора поз. 4 (см. фиг.2). The functioning (work) of the device according to the proposed technical solution is as follows. The transmitter ("ground") and the receiver ("board") of the BR are located so as to maximize the level of light energy received from the PRD on the PFP (in the version without reflecting elements - PFP and PFP against each other, the use of specialized "electric pump" lamps is allowed) . In this case, the photoelectric converter PRM pos. 3 starts to supply current to the network of on-board consumers of the receiving object. Simultaneously with the PWM light flux demodulator pos. 4, coded command (control) information arrives on board the aircraft (see FIG. 1). In the case when a command is issued through the BR to activate (start) ampoule or thermochemical batteries (or other devices requiring a powerful initial electrical pulse), an energy storage device pos. 5 coming from the photoelectric converter pos. 3 (e.g., capacitor and / or battery); in this case, the operation of the drive pos. 5 is carried out either autonomously (upon the presence of a given charge), or by a control command from the demodulator pos. 4 (see figure 2).

В ряде случаев целесообразно иметь канал обратной связи, например, о готовности систем бортового радиоэлектронного оборудования ЛА к штатному функционированию. Для этого в состав ПРМ может быть введен специальный оптический сигнальный элемент поз. 6, в простейшем случае запитываемый от энергетической сети фотоэлектрического преобразователя поз. 3 (в этом случае сигнальный элемент поз. 6 является индикатором расчетного функционирования только энергетического канала связи ПРД - ПРМ). При использовании сигнального элемента поз. 6 для передачи по каналу обратной связи больших массивов информации о состоянии бортовых систем, возможно управление оптическими параметрами сигнального элемента ПРМ поз. 6 посредством их модулирования (кодирования) в соответствии с вырабатываемым на борту информационным сигналом - "квитанцией". В составе ПРД в данном случае необходимо иметь приемник излучения поз. 7 оптического сигнального элемента ПРМ поз. 6 (см. фиг.3). Мощный сигнальный элемент ПРМ поз. 6 может запитываться через накопитель электроэнергии поз. 5 (на фиг. не показано). Таким образом, на фиг.3 представлен общий случай схемы устройства БР с каналом энергоинформационной связи ПРД - ПРМ и каналом информационной обратной связи ПРМ - ПРД. In some cases, it is advisable to have a feedback channel, for example, on the readiness of the aircraft avionics equipment systems for normal operation. For this purpose, a special optical signal element pos. 6, in the simplest case, powered by the photoelectric converter pos. 3 (in this case, the signal element of pos. 6 is an indicator of the calculated functioning of only the energy communication channel of the Rx - Rx). When using the signal element pos. 6 for transmitting through the feedback channel large arrays of information about the state of on-board systems, it is possible to control the optical parameters of the PFP signal element pos. 6 through their modulation (coding) in accordance with the information signal generated on board - “receipt”. In this case, it is necessary to have a radiation receiver pos. 7 optical signal element PFP pos. 6 (see figure 3). Powerful signaling element PFP pos. 6 can be powered through the energy storage pos. 5 (not shown in FIG.). Thus, figure 3 presents the General case of the device BR with the channel energy-information communication PRD - PFP and channel information feedback PFP - PRE.

В отдельных конструктивно-компоновочных схемах сопряжения бортового оборудования ЛА и наземных комплексов предстартовой подготовки представляется целесообразным осуществлять энергопитание "борта" посредством т.н. "сухих контактов" (т.е. по типу реализованного в электроразъемах), сохранив за оптическим каналом БР только информационную связь. Почему это может быть удобно? Поскольку изделие на пусковой установке (стартовом устройстве) имеет с этой установкой (стартовым устройством) какое-то число силовых связей, существует принципиальная возможность через эти связи (как правило, металлические и с сечениями значительных размеров) подавать на борт ЛА внешнее электропитание. С одной стороны, здесь явное упрощение электромеханических связей по сравнению с многоштырьковым электроразъемом, "дополнительно" используются уже имеющиеся узлы, с другой стороны, это упрощает общую схему разъема, позволяя исключить фотоэлектрический преобразователь ПРМ поз. 3 (с заменой его на проводную линию энергетического канала связи - см. фиг.4). In separate structural and layout schemes for interfacing onboard equipment of aircraft and ground-based prelaunch systems, it seems advisable to provide power to the “board” through the so-called “dry contacts” (that is, as implemented in electrical connectors), retaining only the communication link behind the BR optical channel. Why can this be convenient? Since the product on the launcher (starter device) has a certain number of power connections with this installation (starter device), it is possible in principle through these connections (usually metal and with significant cross-sections) to supply external power to the aircraft. On the one hand, there is a clear simplification of electromechanical connections in comparison with a multi-pin electrical connector, the existing nodes are "used" additionally, on the other hand, this simplifies the general connector circuit, eliminating the PFP photoelectric converter pos. 3 (with replacing it with a wire line of the energy communication channel - see figure 4).

Применение предложенного технического решения представляется целесообразным, в первую очередь, для вновь разрабатываемых и модернизируемых ЛА с жесткими ограничениями по компоновке бортразъемов, изделий типа "торпеда" и "ракета-торпеда", для связи гермоконтуров космических и глубоководных аппаратов и т.п. The application of the proposed technical solution seems appropriate, first of all, for newly developed and modernized aircraft with severe restrictions on the layout of airborne connectors, products such as "torpedo" and "rocket-torpedo", for the connection of pressurized circuits of space and deep-sea vehicles, etc.

Технико-экономические преимущества разработки и применения БР по предложенному техническому решению заключаются в возможности создания качественно нового "беспроводного" энергоинформационного канала связи между ПРД и ПРМ, при этом на борту объекта-приемника отсутствуют бортовые источники электропитания для поддержания ПРМ в дежурном режиме (экономия на бортовых источниках электропитания в течение всего жизненного цикла изделия; общее повышение надежности функционирования изделия в связи с упразднением относительно "нежных" устройств типа электромеханических многоштырьковых разъемов, в т.ч. в гермоконтурах; в перспективе - полная технологическая совместимость с новыми оптико-электронными системами управления и связи и т.д.). The technical and economic advantages of the development and use of BRs according to the proposed technical solution lie in the possibility of creating a qualitatively new “wireless” energy-information communication channel between the PST and PFP, while there are no on-board power sources on board the receiving facility to maintain PFP in standby mode (saving on-board power sources throughout the entire product life cycle; an overall increase in the reliability of the product’s functioning due to the abolition of relatively “delicate” devices a type of electromechanical multi-pin connectors, including in pressure circuits; in the future - full technological compatibility with new optoelectronic control and communication systems, etc.).

Claims (2)

1. Разъем бортовой, включающий информационный канал оптической связи между передатчиком (ПРД) и приемником (ПРМ), отличающийся тем, что дополнительно к информационному каналу введен энергетический канал ПРМ, который выполнен в виде фотоэлектрического элемента с преобразователем энергии светового потока от ПРД в электроэнергию питания бортовых потребителей объекта - ПРМ, причем передатчик и/или приемник выполнены в изолированных корпусах, при этом прохождение светового потока производится через выполненные в корпусах оптически прозрачные иллюминаторы. 1. On-board connector, including an optical communication information channel between the transmitter (Rx) and the receiver (Rx), characterized in that in addition to the information channel, the Rx energy channel is introduced, which is made in the form of a photovoltaic cell with a light flux energy converter from the Rx to the power supply on-board consumers of the object - PFP, with the transmitter and / or receiver made in insulated buildings, while the passage of the light flux is made through optical transparency made in the buildings s portholes. 2. Разъем бортовой по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно к энергетическому и информационному каналам введен канал обратной связи, выполненный в виде наблюдаемого извне объекта - ПРМ источника света, запитываемого от энергетического канала ПРМ и/или управляемого от информационного канала ПРМ. 2. The on-board connector according to claim 1, characterized in that, in addition to the energy and information channels, a feedback channel is introduced, made in the form of an object observed from the outside - a PFR of a light source fed from a PFP energy channel and / or controlled from a PFP information channel.

Images