УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ МЕТАЕМОГО ЭЛЕМЕНТА Российский патент 2006 года по МПК G01P3/68 

Описание патента на изобретение RU2285268C1

Изобретение относится к контрольной измерительной технике и может быть использовано для определения скорости и ускорения метаемого элемента, например, при отработке конструкций метаемого элемента и метательных устройств.

Известно "Устройство для измерения скорости полета метаемого тела", патент РФ №2216025 от 17.07.2001 г., в котором индикатором прохождения метаемого элемента являются электрические контакты, замыкающие электрическую цепь, контакты выполнены подвижными и установлены на гибких пластинах, на которые опираются установленные на границах базового расстояния упругие лепестки, которые при воздействии метаемого элемента взаимодействуют с гибкими пластинами контактов и замыкают их, причем первая пара контактов при замыкании включает измерительный прибор, а вторая его выключает.

Недостатком данного технического решения является низкая точность определения заданных величин, а также необходимость замены после каждого пуска метаемого элемента упругих лепестков, повреждаемых метаемым элементом.

Наиболее близким техническим решением к заявленному и принятому за прототип является "Устройство для измерении скорости объекта", патент РФ №2046343 от 15.07.1992 г., содержащее размещенные на концах мерного участка трассы две опорные рамки с горизонтальными и вертикальными стенками, имеющими источники излучения и приемники излучения, которые связаны с регистрирующим устройством, полупрозрачные зеркала, установленные на горизонтальных и вертикальных сторонах каждой рамки.

Недостатком данного технического решения является сложность конструкции, высокая его стоимость, а также отсутствие возможности измерения ускорения объекта.

Технической задачей заявляемого технического решения является упрощение конструкции, повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей устройства.

Решение технической задачи заключается в том, что в устройстве для измерения скорости и ускорения метаемого элемента, содержащем размещенные на концах мерного участка трассы рамки, имеющие источники излучения и приемники излучения, которые связаны с регистрирующими устройствами, зеркала, установленные на сторонах каждой рамки, при этом рамки, являющиеся датчиками пролета метаемого элемента, имеют вертикальные и нижнюю горизонтальную стенки и расположены вдоль трассы траектории пролета метаемого элемента, имеют закрепленные на их вертикальных стенках полупроводниковые лазерные излучатели, образующие сетку из лучей лазера, и отражающие зеркала, причем один датчик пролета установлен на срезе ствола метательного устройства и соединен с регулируемым кварцевым генератором импульсов, а другие датчики пролета установлены на базовых расстояниях L1 и L2, каждый из которых соединен со счетчиком импульсов, а счетчики импульсов соединены с регулируемым кварцевым генератором импульсов, при этом датчик пролета, установленный на срезе ствола метательного устройства, запускает регулируемый кварцевый генератор импульсов, импульсы с которого одновременно начинают поступать на счетчики импульсов и которые останавливаются при поступлении сигналов с подключенных к ним датчиков пролета при пролете мимо них метаемого элемента.

На фиг.1 показана схема устройства для измерения скорости и ускорения метаемого элемента.

На фиг.2 схематично показан датчик пролета.

Устройство для измерения скорости и ускорения метаемого элемента на фиг.1 содержит регулируемый кварцевый генератор 1 импульсов, счетчики 2 и 3 импульсов, датчики 4, 5 и 6 пролета метаемого элемента 8, метательное устройство 7, срез ствола 13 метательного устройства 7, а на фиг.2, где показана схема датчика пролета, он имеет нижнюю горизонтальную стенку 14, вертикальные стенки 9. На вертикальных стенках 9 закреплены полупроводниковый лазерный излучатель 10, отражающие зеркала 11, фотоприемник 12, при этом датчик 4 пролета установлен на срезе ствола 13 метательного устройства 7 и соединен с регулируемым кварцевым генератором 1 импульсов, а датчики 5 и 6 установлены вдоль трассы траектории полета метаемого элемента 8 на базовых расстояниях L1 и L2, каждый из которых соединен со счетчиками 2 и 3 импульсов соответственно, при этом счетчики импульсов 2 и 3 соединены с регулируемым кварцевым генератором 1 импульсов.

Работа устройства для измерения скорости и ускорения метаемого элемента осуществляется следующим образом.

При пересечении метаемым элементом 8 лазерного луча, исходящего от полупроводникового лазерного излучателя 10 датчика 4, установленного на срезе ствола 13 метательного устройства 7, запускается регулируемый кварцевый генератор 1 импульсов, импульсы с генератора 1 поступают одновременно на счетчики 2 и 3 импульсов. При пересечении метаемым элементом 8 лазерного луча каждого следующего датчика подключенный к нему счетчик останавливается и фиксирует количество импульсов, прошедшее за время пролета метаемого элемента 8 от метательного устройства 7 до этого датчика.

Зная базовые расстояния L1 и L2 и частоту следования импульсов генератора, можно посчитать время, за которое метаемый элемент пролетел от среза ствола метательного устройства до соответствующего датчика, а зная время и путь, можно определить скорость по известной формуле:

где V - скорость метаемого элемента;

S - расстояние между датчиками,

а время пролета метаемого элемента между датчиками находят по соотношению:

где t - время пролета метаемого элемента между датчиками;

f - частота генератора импульсов в герцах;

к - количество импульсов, которое насчитает счетчик до остановки.

Ускорение метаемого элемента на каждом участке трассы можно найти, зная разницу скоростей (V1-V2) на определенном участке трассы, определив по формуле

а - ускорение метаемого элемента на данном участке трассы.

Разрешающая способность и точность устройства определяется точностью настройки и нестабильностью частоты кварцевого генератора. Например, точность настройки частоты тактового малогабаритного генератора ГК 164ПА составляет ±5·10-6, а нестабильность частоты -±1,5·10-6. Погрешность электронных счетчиков составляет 1-2 единицы младшего разряда. Например, при частоте генератора 10 МГц (107 импульсов в секунду) и скорости метаемого элемента 1000 м/с на трассе 1000 метров, учитывая погрешность генератора и счетчика, погрешность подсчета импульсов не более ±10 импульсов, что составит 0,001% от 10 импульсов, а значит погрешность для скорости метаемого элемента 1000 м/с составит не более ±10 см/с. Для меньших скоростей погрешность еще меньше. Помехи и наводки практически не оказывают влияния на работу устройства, т.к. сигналы в цепях цифровые с амплитудой от 5 до 15 вольт в зависимости от серии используемых микросхем, а не аналоговые.

Метаемые элементы могут быть любого размера и формы и из любого непрозрачного материала. Минимальные размеры метаемого элемента ограничиваются только диаметром луча используемого лазера и расстоянием между лучами в лазерной рамке.

Диапазон измеряемых скоростей метаемого элемента от минимальных до гиперзвуковых. Минимальная измеряемая скорость ограничивается только емкостью используемых счетчиков, т.к. при маленьких скоростях и больших расстояниях между рамками счетчики импульсов могут переполняться. Для измеряемых скоростей и используемых частотах генератора достаточно счетчиков емкостью в 4-6 разрядов.

Отклонение траектории полета метаемого элемента может достигать значительных величин, поэтому расстояние между створками рамок может быть увеличено до нескольких метров без потери точности измерений. Количество отражающих зеркал, установленных на створках рамок, также может быть увеличено до нескольких десятков для уменьшения расстояния между лучами и фиксации пролета метаемого элемента малого калибра.

Таким образом, использование заявляемого технического решения обеспечивает высокую точность измерения скорости и ускорения метаемого элемента, невосприимчивость к помехам и наводкам цифрового сигнала, позволяет проводить измерения при большом разбросе траектории полета метаемого элемента, повышает надежность устройства, снижает его стоимость, при этом калибры метаемых элементов могут быть от нескольких мм до максимальных, сам метаемый элемент может быть из любого непрозрачного материала, не требуется использования высоковольтного оборудования.

Похожие патенты RU2285268C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩАЮЩЕГОСЯ ТЕЛА 2007
  • Копылов Геннадий Алексеевич
  • Ковалев Вячеслав Данилович
  • Бондарев Валерий Георгиевич
  • Ефанов Василий Васильевич
RU2366960C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ОБЪЕКТА 1992
  • Прянишников В.А.
  • Юлдашев Э.М.
  • Есин Г.Г.
  • Васильев Б.А.
RU2046343C1
Способ определения траекторных параметров движения метаемого элемента в воде 2023
  • Ищенко Александр Николаевич
  • Буркин Виктор Владимирович
  • Корольков Леонид Валерьевич
  • Степанов Евгений Юрьевич
  • Зорин Виктор Дмитриевич
  • Чупашев Андрей Владимирович
  • Дьячковский Алексей Сергеевич
RU2822977C1
СПОСОБ ЗАПУСКА РЕГИСТРИРУЮЩИХ СИСТЕМ И ИЗМЕРИТЕЛЬ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ МЕТАЕМОГО ОБЪЕКТА 2013
  • Зубанков Алексей Викторович
  • Николаев Василий Анатольевич
  • Кортюков Иван Иванович
  • Батарев Сергей Васильевич
  • Страбыкин Валерий Васильевич
RU2525687C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ПРОЛЕТА МЕТАЕМЫМ ТЕЛОМ МЕРНОЙ БАЗЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2018
  • Герасимов Сергей Иванович
  • Зубанков Алексей Викторович
  • Казаков Алексей Владимирович
  • Николаев Василий Анатольевич
  • Шукшин Евгений Васильевич
RU2698531C1
Способ прицеливания метательного устройства для заброса метаемых тел и система для его осуществления 2016
  • Шершаков Сергей Михайлович
  • Сафронов Александр Валерианович
RU2614344C1
Поддон для метаемого измерительного зонда 2017
  • Гузун Андрей Юрьевич
  • Крутов Иван Сергеевич
  • Сотская Мария Михайловна
  • Сотский Михаил Юрьевич
  • Четвернин Михаил Юрьевич
RU2685011C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ СНАРЯДА НА ЭТАПЕ ВНУТРЕННЕЙ БАЛЛИСТИКИ 2021
  • Соловьев Владимир Александрович
  • Тарас Роман Борисович
  • Федотов Алексей Владимирович
  • Богданович Виктор Михайлович
RU2793829C2
Способ углового прицеливания метательного устройства для заброса метаемых тел 2016
  • Шершаков Сергей Михайлович
  • Сафронов Александр Валерианович
RU2614204C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНЕШНЕБАЛЛИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕТАТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА С ПОМОЩЬЮ СВЕТОВЫХ ЭКРАНОВ 2005
  • Афанасьева Наталья Юрьевна
  • Афанасьев Владимир Александрович
  • Веркиенко Юрий Всеволодович
  • Казаков Виктор Степанович
  • Коробейников Вячеслав Васильевич
RU2279035C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 285 268 C1

Реферат патента 2006 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ МЕТАЕМОГО ЭЛЕМЕНТА

Изобретение относится к контрольной измерительной технике и может быть использовано для определения скорости и ускорения метаемого элемента. В устройстве содержатся размещенные на концах мерного участка трассы рамки. Зеркала установлены на сторонах каждой рамки. Рамки являются датчиками пролета метаемого элемента. Рамки имеют вертикальные и нижнюю горизонтальную стенки и расположены вдоль трассы траектории пролета метаемого элемента и имеют закрепленные на их вертикальных стенках полупроводниковые лазерные излучатели. Излучатели образуют сетку из лучей лазера. Датчик пролета установлен на срезе ствола метательного устройства и соединен с регулируемым кварцевым генератором импульсов. Другие датчики пролета установлены на базовых расстояниях. Датчики соединены со счетчиком импульсов. Счетчики импульсов соединены с регулируемым кварцевым генератором импульсов. Датчик пролета, установленный на срезе ствола метательного устройства, запускает регулируемый кварцевый генератор импульсов. Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей устройства. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 285 268 C1

Устройство для измерения скорости и ускорения метаемого элемента, содержащее размещенные на концах мерного участка трассы рамки, имеющие источники излучения и приемники излучения, которые связаны с регистрирующими устройствами, зеркала, установленные на сторонах каждой рамки, отличающееся тем, что рамки являются датчиками пролета метаемого элемента, имеют вертикальные и нижнюю горизонтальную стенки и расположены вдоль трассы траектории полета метаемого элемента, имеют закрепленные на их вертикальных стенках полупроводниковые лазерные излучатели, образующие сетку из лучей лазера, и отражающие зеркала, при этом один датчик пролета установлен на срезе ствола метательного устройства и соединен с регулируемым кварцевым генератором импульсов, а другие датчики пролета установлены на базовых расстояниях L1 и L2, каждый из которых соединен со счетчиком импульсов, а счетчики импульсов соединены с регулируемым кварцевым генератором импульсов.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2285268C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ОБЪЕКТА 1992
  • Прянишников В.А.
  • Юлдашев Э.М.
  • Есин Г.Г.
  • Васильев Б.А.
RU2046343C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ МЕТАЕМОГО ТЕЛА 2001
  • Аверичкин П.А.
  • Переславцев А.В.
  • Зайнулин И.Г.
  • Храмцов Д.Н.
  • Зайнулина И.Н.
RU2216025C2
US 4283138 A, 11.08.1981
US 3727069 A, 10.04.1973.

RU 2 285 268 C1

Авторы

Иванов Александр Петрович

Колиев Максим Русланович

Даты

2006-10-10Публикация

2005-04-04Подача