RU2807982C1 - Измеритель вектора напряженности электрического поля для системы грозозащиты летательных аппаратов - Google Patents
Измеритель вектора напряженности электрического поля для системы грозозащиты летательных аппаратов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807982C1 RU2807982C1 RU2023122978A RU2023122978A RU2807982C1 RU 2807982 C1 RU2807982 C1 RU 2807982C1 RU 2023122978 A RU2023122978 A RU 2023122978A RU 2023122978 A RU2023122978 A RU 2023122978A RU 2807982 C1 RU2807982 C1 RU 2807982C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- rod
- meters
- gimbal
- meter
- Prior art date
Links
- 230000005684 electric field Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к авиакосмической технике и направлено на обеспечение безопасности полётов в предгрозовой обстановке. Измеритель вектора напряжённости электрического поля включает основной одноосный измеритель напряжённости электрического поля, установленный на торце штанги так, что его измерительная ось совпадает с осью штанги. Штанга установлена в кардановом подвесе, внешняя ось которого связана с основанием прибора. По каждой оси карданова подвеса установлены двигатели двух следящих систем и измерители двух углов поворота штанги относительно основания прибора. На штанге установлены четыре одноосных вспомогательных измерителя напряжённости электрического поля так, что их взаимоперпендикулярные измерительные оси перпендикулярны оси штанги и попарно направлены в разные стороны. Измерительные оси двух вспомогательных измерителей, оси которых параллельны плоскости основания прибора, также параллельны внутренней оси карданова подвеса, а выходы этих вспомогательных измерителей через первый вычитатель-усилитель связаны со входом двигателя первой следящей системы, установленного на внутренней оси карданова подвеса; выходы двух других вспомогательных измерителей через второй вычитатель-усилитель связаны с двигателем второй следящей системы, установленным на внешней оси карданова подвеса. Выходы основного измерителя и выходы первого и второго измерителей углов карданова подвеса связаны с выходным разъемом измерителя. Прибор измеряет вектор напряжённости в сферической системе координат и может быть установлен на летательном аппарате. Техническим результатом при реализации заявленного изобретения является измерение вектора напряжённости в сферической системе координат и возможность размещения на летательном аппарате в точке, где эквипотенциальные линии напряжённости имеют форму усечённого эллипсоида, например, на носу летательного аппарата. 1 ил.
Description
Изобретение относится к авиакосмической технике и направлено на обеспечение безопасности полётов в предгрозовой обстановке, а также может быть использовано при производстве плёночных материалов, при транспортировании порошков и жидкостей, производстве взрывчатых веществ и других отраслях техники, связанной с образованием статического электричества.
Известны одноосные или двухосные измерители напряжённости электрического поля, классификация которых приводится в книге [Болдырев В.Г., Бочаров В.В. Булеков В.П. Резников С.Б. Электротехническая совместимость электрооборудования автономных систем, Москва, Электроатомиздат 1995, стр. 320-322]. Такие измерители реагируют на одну или две составляющие вектора напряжённости поля. К одноосным относятся ротационно-торцевые дисковые и вибрационные измерители, к двуосным относятся ротационно-радиальные сферические или цилиндрические измерители. Такие измерители дают информацию об одной или двух проекциях вектора поля в физическом (земном) пространстве.
Известен «трёхкоординатный датчик напряжённости электростатического поля» [Болдырев В.Г., Бочаров В.В. Булеков В.П. Резников С.Б. Электротехническая совместимость электрооборудования автономных систем, Москва, Электроатомиздат 1995, стр.324-333], который включает три одноосных датчика, которые измеряют три координаты вектора поля в декартовой прямоугольной земной системе координат. Оси чувствительности трёх датчиков определяют оси системы координат. Недостатком этого датчика является требование сферичности его формы, что должно требовать сферичность формы летательного аппарата при измерении вектора напряжённости в полёте. Для летательного аппарата это требование невыполнимо.
За прототип выбран одноосный ротационно-торцевой дисковый или вибрационный измеритель, одним из представителей этого класса приборов является ИНЭП, разработанный для измерения напряжённости электрического поля на поверхности Земли (https://all-pribors.ru/opisanie/19811-00-inep-8-15101).
Технический результат изобретения заключается в том, что предлагаемый прибор измеряет вектор напряжённости в сферической системе координат и может быть установлен на летательном аппарате в точке, где эквипотенциальные линии напряжённости имеют форму усечённого эллипсоида, например, на носу летательного аппарата.
Заявленный технический результат достигается тем, что измеритель вектора напряжённости электрического поля для системы грозозащиты летательного аппарата включает основной одноосный измеритель напряжённости электрического поля, установленный на торце штанги так, что его измерительная ось совпадает с осью штанги; штанга установлена в кардановом подвесе, внешняя ось которого связана с основанием прибора; по каждой из двух осей карданова подвеса установлены двигатели двух следящих систем и измерители двух углов поворота штанги относительно основания прибора; на штанге установлены четыре одноосных вспомогательных измерителя напряжённости электрического поля так, что их взаимоперпендикулярные измерительные оси перпендикулярны оси штанги и попарно направлены в разные стороны; измерительные оси двух вспомогательных измерителей, оси которых параллельны плоскости основания прибора, также параллельны внутренней оси карданова подвеса, а выходы этих вспомогательных измерителей через первый вычитатель-усилитель связаны со входом двигателя первой следящей системы, установленного на внутренней оси карданова подвеса; выходы двух других вспомогательных измерителей через второй вычитатель-усилитель связаны с двигателем второй следящей системы, установленным на внешней оси карданова подвеса; выходы основного измерителя и выходы первого и второго измерителей углов карданова подвеса связаны с выходным разъемом измерителя.
Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на которой изображена схема измерителя.
Основной одноосный измеритель 1 устанавливается на торце штанги 2 так, что измерительная ось его совпадает с осью штанги 2, при этом штанга 2 помещена в карданов подвес с рамами 3 и 4, дающий возможность выставить ось штанги 2 по измеряемому вектору напряжённости 5. Основание карданова подвеса 6 связано с корпусом летательного аппарата. Измерению подлежат величина Е с основного одноосного измерителя 1 и два угла γ и ɛ положения штанги относительно координатных осей летательного аппарата, снимаемых с карданова подвеса. Для выставки (определения положения оси штанги относительно измеряемого вектора) используются четыре дополнительных одноосных измерителя 7, 8 и 9, 10, установленных на штанге так, что их измерительные оси перпендикулярны оси штанги, но противоположны по направлению, оси двух дополнительных измерителей 7 и 8 параллельны, но противоположны по направлению осей чувствительности и перпендикулярны осям двух других дополнительных измерителей 9 и 10, так же с противоположным направлением осей чувствительности. Сигналы с двух дополнительных противолежащих измерителей 7 и 8 или 9 и 10 вычитаются между собой соответственно в вычитателях 11 и 12 и подаются на входы усилителей двух следящих систем, первая из которых состоит из блоков 7,8,11,13, а вторая из блоков 9, 10, 12, 15, где блоки 11 и 12 – вычитатели поступающих на них сигналов, а 13 или 15 усилители-двигатели следящих систем, которые установлены на осях карданова подвеса, оси которых перпендикулярны измерительным осям дополнительных измерителей 7 и 8 или 9 и 10. Следящая система поворачивает штангу до момента равенства нулю сигналов разности показаний с двух дополнительных противолежащих измерителей 7 и 8 или 9 и 10. На выход прибора поступают сигналы с выхода измерителя 1- модуль вектора напряжённости и с двух датчиков углов 14 и 16: углы γ и ε -углы положения вектора Е относительно осей ЛА.
Измерение вектора напряжённости электрического поля позволяет вычислить положение эквипотенциальной плоскости напряжённости (которая перпендикулярна направлению измеренного вектора Е) и вычислить градиент поля. При напряжённостях, близких к появлению молний, следует изменить маршрут (двигаться перпендикулярно вектору Е), что позволит избежать попадания ЛА в область с высокой напряжённостью поля. В авиации предлагаемый измеритель вектора напряжённости может применяться для обучения системы искусственного интеллекта (ИИ), которая по показаниям одноосных датчиков, установленных в разных местах обшивки самолёта, должна определять направление и величину вектора напряжённости и не менять аэродинамику самолёта. Предлагаемый измеритель и группа одноосных датчиков монтируются на ЛА на время испытательных полётов. Показания всех датчиков поступают в систему ИИ. Проектировщики должны по показаниям всех датчиков определить алгоритмы определения вектора по показаниям только группы одноосных датчиков и заложить их в систему ИИ. В регулярных полётах предлагаемый измеритель устанавливается только в случаях, когда его установка не ведёт к ухудшению аэродинамики самолёта.
Claims (1)
- Измеритель вектора напряжённости электрического поля для системы грозозащиты летательного аппарата, включающий основной одноосный измеритель напряжённости электрического поля, установленный на торце штанги так, что его измерительная ось совпадает с осью штанги; штанга установлена в кардановом подвесе, внешняя ось которого связана с основанием прибора; по каждой из двух осей карданова подвеса установлены двигатели двух следящих систем и измерители двух углов поворота штанги относительно основания прибора; на штанге установлены четыре одноосных вспомогательных измерителя напряжённости электрического поля так, что их взаимоперпендикулярные измерительные оси перпендикулярны оси штанги и попарно направлены в разные стороны; измерительные оси двух вспомогательных измерителей, оси которых параллельны плоскости основания прибора, также параллельны внутренней оси карданова подвеса, а выходы этих вспомогательных измерителей через первый вычитатель-усилитель связаны со входом двигателя первой следящей системы, установленного на внутренней оси карданова подвеса; выходы двух других вспомогательных измерителей через второй вычитатель-усилитель связаны с двигателем второй следящей системы, установленным на внешней оси карданова подвеса; выходы основного измерителя и выходы первого и второго измерителей углов карданова подвеса связаны с выходным разъемом измерителя.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2807982C1 true RU2807982C1 (ru) | 2023-11-21 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2260198C9 (ru) * | 2003-12-16 | 2005-12-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" | Способ определения кратчайшего расстояния до высоковольтной линии электропередач с борта летательного аппарата |
CN106154082A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-23 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 一种负荷特性在线分析的智能测量采集装置 |
RU190511U1 (ru) * | 2019-04-25 | 2019-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Датчик напряженности электрического поля |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2260198C9 (ru) * | 2003-12-16 | 2005-12-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" | Способ определения кратчайшего расстояния до высоковольтной линии электропередач с борта летательного аппарата |
CN106154082A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-11-23 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 一种负荷特性在线分析的智能测量采集装置 |
RU190511U1 (ru) * | 2019-04-25 | 2019-07-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Датчик напряженности электрического поля |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
https://all-pribors.ru/opisanie/19811-00-inep-8-15101 . Статья: "ВОЗМОЖНОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ВОЗДУШНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПОЛЁТОВ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ", Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 12. Статья: "РАСЧЁТ НАПРЯЖЁННОСТИ ПЛОСКОМЕРИДИАННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ОСИ ВРАЩЕНИЯ КАК ФУНКЦИИ НАПРЯЖЁННОСТИ АНАЛОГИЧНОГО ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПОЛЯ", Ж. ЭЛЕКТРО. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, Номер: 2 Год: 2016 Страницы: 28-30. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cobleigh et al. | Flush airdata sensing (FADS) system calibration procedures and results for blunt forebodies | |
Sushchenko et al. | Nonorthogonal redundant configurations of inertial sensors | |
Xiang et al. | Three different attitude measurements of spinning projectile based on magnetic sensors | |
Sushchenko et al. | Dynamic analysis of nonorthogonal redundant inertial measuring units based on MEMS-sensors | |
Sushchenko et al. | Modelling of microelectromechanical inertial sensors | |
De Alteriis et al. | Accurate attitude inizialization procedure based on MEMS IMU and magnetometer integration | |
RU2807982C1 (ru) | Измеритель вектора напряженности электрического поля для системы грозозащиты летательных аппаратов | |
Getscher et al. | Magnetic gradient tensor framework for attitude-free position estimation | |
Yu et al. | Spinning projectile’s attitude measurement using background magnetic field compensation | |
Cho et al. | Novel methods of mitigating lever arm effect in redundant IMU | |
Sui et al. | Analysis and simulation of flight effects on an airborne magnetic gradient tensor measurement system | |
Kopecki et al. | Integrated modular measurement system for in-flight tests | |
Wang et al. | Integrated navigation method based on inertial and geomagnetic information fusion | |
Putin et al. | Study of microaccelerations onboard the International Space Station with the DAKON-M convection sensor | |
Bogatyrev et al. | Technology for calibration of measuring instruments of samsat nanosatellites' family | |
Ji et al. | Study on magnetohydrodynamics angular rate sensor under non-uniform magnetic field | |
CN111380476B (zh) | 一种基于应变测量数据的梁式结构变形测量方法和装置 | |
Vidya et al. | Differential presssure based angle of attack estimation in a Flush Air Data System (FADS) | |
RU2467288C1 (ru) | Блок ориентации пилотажно-навигационного комплекса | |
Paramonov et al. | Backup strapdown attitude control system on the Russian-made inertial sensors | |
Kaur et al. | MEMS based inertial navigation system: An exploratory analysis | |
Whitmore et al. | Comparing a 3-D Printed Hemispherical-Head and Rankine Body Probe Shapes for Very Low Speed Air Data Measurements | |
US3250133A (en) | Differential accelerometer | |
RU2634092C1 (ru) | Способ определения угловой ориентации беспилотного летательного аппарата | |
Sushchenko et al. | Assessment of Accuracy of Nonorthogonal Redundant Inertial Measuring Instruments |