УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КУРСОВОГО УГЛА МОБИЛЬНОЙ МАШИНЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК G01C17/34 

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при кратковременных экспериментальных исследованиях движения мобильных машин, например, при оценке устойчивости, управляемости, во время которого изменяется курсовой угол.

Известно устройство для определения курсовых углов мобильных машин, включающее гирополукомпас, быстровращающийся ротор которого, установленный на подвесе, связан с электродвигателем и устойчиво сохраняет первоначальное положение своей горизонтальной оси. Поскольку длительность испытаний сравнительно невелика, возможно использование гирополукомпаса без сложной системы компенсации ухода от суточного вращения Земли (см. книгу Курова Б.А., Лаптева С. А. , Балабина И.В. Испытания автомобилей. - М.: Машиностроение, 1976, с. 177).

К числу недостатков описанного устройства относятся высокая стоимость, сложность конструкции и повышенная энергоемкость из-за необходимости наличия специальной сети электропитания, обусловленные использованием гирополукомпаса.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является солнечный компас для аварийного снабжения спасательных средств, содержащий горизонтальный планшет с нанесенной по окружности угловой шкалой, визирную планку, соосную с угловой шкалой, биологическую вертикаль, азимутальный диск и указатель курса, соосный с угловой шкалой. В области вертикальной оси горизонтального планшета размещен элемент, создающий при внешнем освещении светотеневые границы, исходящие из центра угловой шкалы. Этот элемент выполнен в виде стержня (см. патент RU 2105266, МПК⁶ G 01 C 17/34).

Основными недостатками данного солнечного компаса являются длительность процедуры определения курсового угла, поскольку для его однократного определения необходимо установить штрих визирной планки поворотом ее вокруг оси, навести весь компас так, чтобы тень от стержня, расположенного в заданной позиции, накрывала штрих визирной планки до конца, отметить в отверстие биологической вертикали приметный объект на линии север-юг, далее установить искомый угол но азимутальному диску и указателю курса; узкие эксплуатационные возможности вследствие отсутствия условий, способствующих передаче значений курсового угла блоку регистрации при проведении экспериментальных исследований для последующего анализа и изучения. Кроме этого, устойчивость и точность работы солнечного компаса являются недостаточно высокими ввиду недостаточной контрастности светотеневой границы, создаваемой при различном внешнем освещении.

Предлагаемым изобретением решается задача сокращения длительности определения курсового угла мобильной машины и расширения эксплуатационных возможностей устройства путем передачи значений курсового угла на блок регистрации для последующего анализа и изучения при проведении экспериментальных исследований.

Для достижения названного технического результата предлагаемое устройство для измерения курсового угла мобильной машины, содержащее горизонтальный планшет с нанесенной по окружности угловой шкалой и размещенный в области вертикальной оси горизонтального планшета элемент, создающий при внешнем освещении светотеневые границы, исходящие из центра угловой шкалы, снабжено расположенными соответственно углам шкалы светочувствительными датчиками, связанными с блоком регистрации положения светочувствительного датчика относительно светотеневой границы.

Также для достижения названного технического результата предлагаемое устройство для измерения курсового угла мобильной машины, содержащее горизонтальный планшет с нанесенной по окружности угловой шкалой и размещенный в области вертикальной оси горизонтального планшета элемент, создающий при внешнем освещении светотеневые границы, исходящие из центра угловой шкалы, снабжено расположенными соответственно углам шкалы светочувствительными датчиками, связанными с блоком регистрации положения светочувствительного датчика относительно светотеневой границы, а элемент, создающий при внешнем освещении светотеневую границу, выполнен в виде непрозрачного экрана, один из концов которого размещен в центре угловой шкалы.

Также для достижения названного технического результата предлагаемое устройство для измерения курсового угла мобильной машины, содержащее горизонтальный планшет с нанесенной по окружности угловой шкалой и размещенный в области вертикальной оси горизонтального планшета элемент, создающий при внешнем освещении светотеневые границы, исходящие из центра угловой шкалы, снабжено расположенными соответственно углам шкалы светочувствительными датчиками, связанными с блоком регистрации положения светочувствительного датчика относительно светотеневой границы, а элемент, создающий при внешнем освещении светотеневую границу, выполнен в виде экранирующего короба с вертикальной прорезью в одной из стенок, охватывающего светочувствительные датчики, находящиеся внутри короба.

Сокращение длительности определения курсового угла достигается тем, что в каждый момент времени текущее значение курсового угла определяется блоком регистрации по положению светочувствительного датчика, находящегося на светотеневой границе, при выполнении элемента, создающего при внешнем освещении светотеневые границы, исходящие из центра угловой шкалы, по любому варианту выполнения устройства.

Передача значений курсового угла на блок регистрации для последующего анализа и изучения при проведении экспериментальных исследований обеспечивается соединением блока регистрации со светочувствительными датчиками при выполнении элемента, создающего при внешнем освещении светотеневые границы, исходящие из центра угловой шкалы, по любому варианту устройства.

Дополнительное повышение устойчивости и точности работы устройства обусловлено повышением контрастности светотеневой границы путем уменьшения количества света, поступающего на теневую часть от освещенных участков неба и окружающих предметов, при выполнении элемента, создающего при внешнем освещении светотеневые границы, в виде непрозрачного экрана, один из концов которого размещен в центре угловой шкалы, или в виде экранирующего короба, охватывающего все светочувствительные элементы, с вертикальной прорезью в одной из стенок.

Конструкция устройства для измерения курсового угла мобильной машины поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для измерения курсового угла мобильной машины с элементом, создающим при внешнем освещении светотеневые границы, выполненным в виде вертикального стержня (первый вариант устройства), на фиг.2 - общий вид устройства для измерения курсового угла мобильной машины с элементом, создающим светотеневые границы, в виде вертикального непрозрачного экрана (второй вариант устройства), на фиг.3 - общий вид устройства с элементом, создающим светотеневые границы, в виде экранирующего короба с вертикальной прорезью в одной из стенок (третий вариант устройства).

Устройство для измерения курсового угла мобильной машины, выполненное по первому варианту, содержит горизонтальный планшет 1 с нанесенной по окружности угловой градусной шкалой 2, размещенный в области вертикальной оси горизонтального планшета 1 элемент, создающий при внешнем освещении от источника 3, например, Солнца, светотеневые границы 4, исходящие из центра угловой шкалы 2. Названный элемент выполнен в виде вертикального стержня 5, отбрасывающего тень 6 на угловую шкалу 2, вдоль которой размещены светочувствительные датчики 7. В качестве датчиков 7 могут быть использованы фотодиоды. Положение каждого светочувствительного датчика 7 соответствует определенному углу шкалы 2. Светочувствительные датчики 7 при помощи проводников 8 соединены с блоком регистрации 9 положения светочувствительного датчика относительно светотеневой границы в общую цепь таким образом, чтобы блок регистрации 9 определял тот светочувствительный датчик 7, по которому проходит светотеневая граница 4. Блок регистрации 9 может состоять, например, из приоритетного шифратора, выдающего код старшего светочувствительного датчика, находящегося на светотеневой границе; дешифратора, преобразующего двоично-десятичный код шифратора в десятичную форму; табло индикации, показывающего текущее значение курсового угла.

Устройство для измерения курсового угла мобильной машины, выполненное по второму варианту, содержит горизонтальный планшет 1 с нанесенной по окружности угловой градусной шкалой 2, размещенный в области вертикальной оси горизонтального планшета 1 элемент, создающий при внешнем освещении от источника 3, например, Солнца, светотеневые границы 10, исходящие из центра угловой шкалы 2. Названный элемент выполнен в виде вертикального непрозрачного экрана 11, один из концов 12 которого установлен в центре угловой шкалы 2. Экран 11 отбрасывает тень 13 на угловую шкалу 2. Вдоль шкалы 2 размещены светочувствительные датчики 7. В качестве датчиков 7 могут быть использованы фотодиоды. Положение каждого светочувствительного датчика 7 соответствует определенному углу шкалы 2. Светочувствительные датчики 7 при помощи проводников 8 соединены с блоком регистрации 9 положения светочувствительного датчика относительно светотеневой границы в общую цепь таким образом, чтобы блок регистрации 9 определял тот светочувствительный датчик 7, по которому проходит светотеневая граница 4. Блок регистрации 9 может состоять, например, из приоритетного шифратора, выдающего код старшего светочувствительного датчика, находящегося на светотеневой границе; дешифратора, преобразующего двоично-десятичный код шифратора в десятичную форму; табло индификации, показывающего текущее значение курсового угла.

Устройство для измерения курсового угла мобильной машины, выполненное по третьему варианту, содержит горизонтальный планшет 1 с нанесенной по окружности угловой градусной шкалой 2, размещенный в области вертикальной оси горизонтального планшета 1 элемент, создающий при внешнем освещении от источника Солнца светотеневые границы 14, исходящие из центра угловой шкалы 2. Названный элемент выполнен в виде экранирующего короба 15, охватывающего находящиеся внутри короба 15 светочувствительные датчики 7, с вертикальной прорезью 16 в одной из стенок короба 15. Прорезь 16 проходит через центр угловой шкалы 2 внутри короба 15. Короб 15 отбрасывает тень 17 на угловую шкалу 2. Светочувствительные датчики 7 размещены вдоль угловой шкалы 2. В качестве светочувствительных датчиков 7 могут быть использованы фотодиоды.

Положение каждого светочувствительного датчика 7 соответствует определенному углу шкалы 2. Светочувствительные датчика 7 при помощи проводников 8 соединены с блоком регистрации 9 положения светочувствительного датчика относительно светотеневой границы в общую цепь таким образом, чтобы блок регистрации 9 определял тот светочувствительный датчик 7, по которому проходит светотеневая граница 14. Блок регистрации 9 может состоять, например, из приоритетного шифратора, выдающего код старшего светочувствительного датчика, находящегося на светотеневой границе; дешифратора, преобразующего двоично-десятичный код шифратора в десятичную форму; табло индикации, показывающего текущее значение курсового угла.

Устройство для измерения курсового угла мобильной машины, выполненное по первому варианту, работает следующим образом. Устройство устанавливается на мобильной машине так, чтобы планшет 1 был жестко связан с кузовом машины. При внешнем освещении от источника 3, например, Солнца, вертикальный стержень 5 отбрасывает тень 6 на угловую шкалу 2 и светочувствительные датчики 7. На каждой стороне тени 6 на шкале 2 образуется светотеневая граница 4. Положение светотеневой границы 4 относительно шкалы 2 определяется одним из светочувствительных датчиков 7 при помощи блока регистрации 9, освещенного с светочувствительными датчиками 7 проводниками 8. Это положение соответствует начальному курсовому углу мобильной машины. При движении машины в случае изменения курсового угла произойдет соответственное перемещение световой границы 4 относительно шкалы 2 и светочувствительных датчиков 7 и определение текущего курсового угла блоком регистрации 9 по сигналам светочувствительных датчиков 7, находящихся на светотеневых границах 4.

Устройство для измерения курсового угла мобильной машины, выполненное по второму варианту, работает следующим образом. Устройство устанавливается на мобильной машине так, чтобы планшет 1 был жестко связан с кузовом машины. При внешнем освещении от источника 3, например, Солнца, вертикальный непрозрачный экран 11 отбрасывает тень 13 на угловую шкалу 2 и светочувствительные датчики 7, на каждой стороне тени 13 на шкале 2 образуется светотеневая граница 10, положение светотеневой границы 10 относительно шкалы 2 определяется одним из светочувствительных датчиков 7 при помощи блока регистрации 9, связанного проводниками 8 со светочувствительными датчиками 7. Это положение соответствует начальному курсовому углу мобильной машины. При движении машины в случае изменения курсового угла произойдет соответственное перемещение светотеневой границы 10 относительно шкалы 2 и светочувствительных датчиков 7 и определение текущего курсового угла блоком регистрации 9 по сигналам светочувствительных датчиков 7, находящихся на светотеневой границе 10.

Устройство для измерения курсового угла мобильной машины, выполненное по третьему варианту, работает следующим образом. Устройство устанавливается на мобильной машине так, чтобы планшет 1 был жестко связан с кузовом машины. При внешнем освещении от источника 3, например, Солнца, внутри экранирующего короба 15 через прорезь 16 поступает луч света, падающий на угловую шкалу 2 и светочувствительные датчики 7, создающий светотеневые границы 14.

Стенки короба 15 отбрасывают тень 17 на угловую шкалу 2 и светочувствительные датчики 7. Между освещенным светом, поступающим из прорези 16, участком и тенью 17 образуются светотеневые границы 14. Положение светотеневой границы 14 относительно шкалы 2 определяется одним из светочувствительных датчиков 7 при помощи блока регистрации 9, связанного проводниками 8 и светочувствительными датчиками 7. Это положение соответствует начальному курсовому углу мобильной машины. При движении машины в случае изменения курсового угла произойдет соответственное перемещение светотеневой границы 14 относительно шкалы 2 и светочувствительной шкалы 2 и светочувствительных датчиков 7 и определение текущего курсового угла блоком регистрации 9 по сигналам светочувствительных датчиков 7, находящихся на светотеневой границе 14.

Таким образом, использование предлагаемого изображения позволяет сократить длительность определения курсового угла мобильной машины и обеспечить расширение эксплуатационных возможностей путем передачи значений курсового угла на блок регистрации для последующего анализа и изучения при проведении экспериментальных исследований.

Изобретение используется при проведении экспериментальных исследований движения мобильных машин, например, при оценке устойчивости, управляемости, во время которых изменяется курсовой угол. На горизонтальном планшете по окружности нанесена угловая градусная шкала, в области вертикальной оси горизонтального планшета размещен элемент, создающий при внешнем освещении светотеневые границы, исходящие из центра угловой шкалы. Соответственно углам этой шкалы расположены светочувствительные датчики, связанные с блоком регистрации положения светочувствительного датчика относительно светотеневой границы. Планшет жестко связан с кузовом мобильной машины. По первому варианту выполнения устройства элемент, создающий при внешнем освещении светотеневые границы, выполнен в виде непрозрачного экрана, один из концов которого размещен в центре угловой шкалы. По второму варианту выполнения устройства элемент, создающий при внешнем освещении светотеневые границы, выполнен в виде экранирующего короба с вертикальной прорезью в одной из стенок, охватывающего светочувствительные датчики, находящиеся внутри короба. Изобретение обеспечивает сокращение длительности определения курсового угла и расширение эксплуатационных возможностей устройства путем передачи значений курсового угла на блок регистрации для последующего анализа и изучения. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для измерения курсового угла мобильной машины, содержащее жестко связанный с кузовом мобильной машины горизонтальный планшет с нанесенной по окружности угловой шкалой и размещенный в области вертикальной оси горизонтального планшета элемент, создающий при внешнем освещении светотеневые границы, исходящие из центра угловой шкалы, снабженное расположенными соответственно углам шкалы светочувствительными датчиками, связанными с блоком регистрации положения светочувствительного датчика относительно светотеневой границы, отличающееся тем, что элемент, создающий при внешнем освещении светотеневую границу, выполнен в виде непрозрачного экрана, один из концов которого размещен в центре угловой шкалы. 2. Устройство для измерения курсового угла мобильной машины, содержащее жестко связанный с кузовом мобильной машины горизонтальный планшет с нанесенной по окружности угловой шкалой и размещенный в области вертикальной оси горизонтального планшета элемент, создающий при внешнем освещении светотеневые границы, исходящие из центра угловой шкалы, снабженное расположенными соответственно углам шкалы светочувствительными датчиками, связанными с блоком регистрации положения светочувствительного датчика относительно светотеневой границы, отличающееся тем, что элемент, создающий при внешнем освещении светотеневую границу, выполнен в виде экранирующего короба с вертикальной прорезью в одной из стенок, охватывающего светочувствительные датчики, находящиеся внутри короба.