СИЛОМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И ВЫЧИСЛЕНИЯ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ТЕЛА Российский патент 2009 года по МПК G01P15/00 

Настоящее изобретение относится к измерительному устройству, т.е. к трехмерному силомеру, предназначенному для измерения и вычисления сил, действующих на тела.

Более конкретно, изобретение относится к трехмерному силомеру, предназначенному для измерения ускоряющей и замедляющей сил, действующих на тела, которые двигаются с переменными скоростью и углами наклона на земле и в воздухе. Устройство может измерять силы в трех измерениях.

Трехмерный силомер может иметь много областей применения, но прежде всего его можно успешно использовать при обучении пилотов летательных аппаратов. Путем соответствующего масштабирования трехмерного силомера можно создать имитатор, который с помощью гидравлики может плавно управлять углами наклона и, таким образом, создавать силы, которые действуют в различных условиях.

Кроме того, можно вводить силы от различных двигателей и имитировать, например, отказ двигателя. Имитатор будет сразу указывать, какие действия нужно инициировать.

Трехмерный силомер можно встроить в двигатель летательных аппаратов. Тогда пилот будет управлять силами, развиваемыми двигателем, и обеспечит безопасный угол наклона (крутизну). Это повысит безопасность полета.

После незначительных настроек и масштабирования трехмерного силомера его можно использовать при проверке тормозов тяжелых и легких транспортных средств. Это повышает безопасность на дорогах.

Указанное измерительное устройство может использоваться везде, где можно определить линейные силы. Применение измерительного устройства согласно изобретению не ограничено какой-либо конкретной областью, т.е. устройство может использоваться во многих областях.

В JP 200013703 8A описан детектор в датчике ускорения, который может регистрировать силы, действующие в двух направлениях, ускоряющую и замедляющую силы, как функцию движения массы.

В US 6374682 B1 описано устройство, которое может регистрировать силы, действующие в двух измерениях, ускоряющую и замедляющую силы, как функцию движения массы.

В ЕР 07933102 А2 описан сейсмический датчик, который может регистрировать силы, действующие в двух измерениях, ускоряющую и замедляющую силы, как функцию движения массы.

В GB 1336223 A описано тормозное устройство для транспортных средств, которое может регистрировать силу, действующую в одном измерении, замедляющую силу, как функцию движения массы.

Ниже изобретение описано со ссылками на сопровождающие чертежи.

На фиг.1 показана схема узла с компонентами трехмерного силомера согласно изобретению.

На фиг.2 показан спереди продольный разрез трехмерного силомера.

На фиг.3 часть I изображает трехмерный силомер, расположенный под углом 23° относительно горизонтальной плоскости, часть II изображает трехмерный силомер, расположенный параллельно горизонтальной плоскости, а часть III изображает трехмерный силомер, расположенный под углом -23°.

На фиг.4 представлены результаты измерений для экспериментов с различными углами при массе 25 кг.

На фиг.5 представлены результаты измерений для экспериментов с различными углами при массе 40 кг.

На фиг.1 схематично изображен трехмерный силомер в виде узла из компонентов, а на фиг.2 - его продольный разрез. Трехмерный силомер содержит нижнюю монтажную пластину G1, к которой он прикреплен. Корпус А1 подшипника предпочтительно имеет два вала В1 и В2, проходящие через линейный подшипник. Валы В1 и В2 проходят параллельно через линейные подшипники в корпусе подшипника. Две поперечины (поперечные балки) С1 и С2 с каждой стороны линейного подшипника прикреплены к монтажной пластине, предпочтительно посредством резьбового соединения. Каждый из валов В1 и В2 закреплен в поперечине. Еще одна поперечина D1, выполненная регулируемой, установлена между линейным подшипником А1 и одной из неподвижных поперечин С2.

Между валами В1 и В2 установлен регулятор Е1 для изменения развиваемой двигателем силы, закрепленный на монтажной пластине G1. Пружинные весы F1 одной стороной прикреплены к регулятору Е1, а другой стороной к корпусу А1 подшипника. Пружинные весы F1 проходят через соответствующее отверстие в поперечине С1.

С одной стороны корпуса А1 подшипника к поперечине С1 прикреплен электронный силомерный элемент F2 (осевое давление). Этот электронный силомерный элемент F2 может измерять ускоряющие силы.

С другой стороны корпуса А1 подшипника имеется другой электронный силомерный элемент F3 (осевое давление), прикрепленный к регулируемой поперечине D1, который может измерять замедляющие силы.

Эти силомерные элементы, измеряющие ускоряющую и замедляющую силы, представляют собой известные устройства, используемые для таких измерений.

С помощью такого оборудования можно точно и надежно измерять силы, которые возникают в различных условиях и при различных углах.

На фиг.3 показано измерительное устройство, расположенное под различными углами к горизонтальной плоскости. На части I этой фигуры измерительное устройство расположено под углом +27,6° к горизонтальной плоскости, на части II этот угол равен 0°, а на части III угол относительно горизонтальной плоскости составляет -23,0°.

На фиг.4 показаны результаты измерений трехмерным силомером согласно изобретению для массы менее 25 кг при различных углах наклона (разной крутизне).

На фиг.5 показаны результаты измерений трехмерным силомером согласно изобретению для массы 40 кг при различных углах наклона.

Измерения, приведенные на фиг.4 и 5, зависят только от силы двигателя и сил, параллельных силе тяжести. Сопротивление воздуха становится существенным, когда тело достигает некоторой скорости.

Изобретение предназначено для измерения и вычисления сил, действующих на тела, ускоряющей и замедляющей сил для тел, которые двигаются с переменными скоростями и углами наклона на земле и в воздухе. Трехмерный силомер содержит корпус (А1) подшипника с двумя проходящими насквозь и параллельными валами (B1, B2), две поперечины (С1, С2), регулятор (Е1) для изменения силы двигателя, соединенный с пружинными весами (F1), и силомерные элементы (F2, F3) для измерения ускоряющей и замедляющей сил. Техническим результатом является повышение точности и надежности измерений сил, которые возникают в различных условиях и при различных углах. 5 ил.

Трехмерный силомер для измерения и вычисления сил, действующих на тела, ускоряющей и замедляющей сил для тел, движущихся с переменными скоростями и углами наклона на земле и в воздухе, отличающийся тем, что он содержит корпус подшипника, два вала, проходящие через линейный подшипник и закрепленные в двух неподвижных поперечинах, прикрепленных к монтажной пластине с каждой стороны линейного подшипника, третью поперечину, установленную между линейным подшипником и одной из поперечин и выполненную регулируемой, регулятор для изменения силы двигателя, установленный между валами и закрепленный на монтажной пластине, пружинные весы, одной стороной прикрепленные к регулятору, а другой стороной через отверстие в неподвижной поперечине к корпусу подшипника, и силомерные элементы, один из которых, предназначенный для измерения ускоряющих сил, установлен с одной стороны корпуса и прикреплен к неподвижной поперечине, а другой, измеряющий замедляющие силы, установлен с другой стороны корпуса и прикреплен к регулируемой поперечине.