Электронный указатель путевой скорости самолета Советский патент 1945 года по МПК G01P3/50 

Уже известны электронные указатели путевой скорости самолёта, выполненные в виде электроннолучевой трубки, жёстко связанной с картушкой компаса и имеющей градуированный в полярных координатах коллекторный кольцевой анод. Подобные указатели не свободны, однако, в работе от влияния сил взаимодействия движущегося в трубке потока электронов и горизонтальной составляющей магнитного поля земли, и этот недостаток делает недостаточно достоверными показания амперметра, измеряющего силу анодного тока, как указателя путевой скорости самолёта. Предлагаемый указатель устраняет влияние сил взаимодействия электронов трубки и горизонтальной составляющей магнитного поля земли при измерении путевой скорости самолёта величиной анодного тока и имеет ту особенность, чта на управляющие сетки электроннолучевой трубки подано напряжение с делителя напряжения, управляемогоэлектромагнитным

прибором, включённым в анодную цепь второй электроннолучевой трубки с анодом, выполненным в виде простого металлического диска. Указатель может быть использован в качестве автомата, удерживающего самолёт на заданном магнитно-путевом направлении.

На чертеже фиг. 1 изображает принципиальную схему указателя, фиг. 2 - вид сверху коллекторного анода указателя, фиг. 3 - продольный разрез анода по фиг. 2, а фиг. 4- схему расположения коллекторного анода в электронной трубке указателя.

Электронный указатель состоит из электроннолучевой трубки Т, жёстко связанной с картущкой гирокомпаса Г. В качестве компаса можно применить с небольшой переделкой обычный гиромагнитный компас.

Основное требование, предъявляемое к электроннолучевой трубке, - возможно малая скорость электронов при довольно большом токе. Для этой цели трубка делается с горячим катодом О и с большой эмиссионной способностью.

Электроды в трубке расположены так, что вблизи катода скорость электрона достаточно велика. В следующей части трубки-, занимающей почти всю её длину, скорость снижена до минимума. Это можно осуществить обратно направленным электростатическим полеи. В этой части трубки и будет осуществляться основное отклонение луча. Вблизи анода скорость может быть опять увеличена.

Такая расстановка электродов делается для того, чтобы получить значительное отклонение электронов, а следовательно, и всего луча перпендикулярно линии пути.

Стабильность луча достигается газонаполнением, а также приданием электронам вращательного движения с помощью соленоида.

Поток электронов в трубке, движущийся СО скоростью самолёта, пересекает вертикальную составляющую земного поля И отклоняется перпендикулярно направлению движения, т. е. перпендикурярно направлению путевой скорости.

Отклонённый луч можно поймать на спаренный анод, состоящий кз двух секторов, не связанных между собой электрически, с очень малым зазором между ними. Направление линии, разделяющей эти аноды, должно совпадать с перпендикуляром к заданному пути.

Следовательно, разделяющая линия должна в процессе полёта, под данным магнифно-путевым углом (М. П. У.), оставаться одинаково ориентированной относительно земного магнитного поля, это и осуществляется соединением трубки с гиромагнитным компасом.

Так как скорости электронов сравнительно малы, то поток электронов не будет фокусироваться в точку, а будет фокусироваться в круг или эллипс конечных размеров. В общем случае, в обеих анодных цепях будут токи, но эти токи, в случае невыдерживания М. .П. У., будут различны. (В случае, когда направление движения выдерживается, поток распределяется равномерно между анодами и разность токов равна нулю).

Разностью этих токов можно воспользоваться для регулирования направления движения при помощи, например, реле Б.

Поэтому в качестве анода применён впаянный в верх трубки коллектор К, состоящий ИЗ 36 секторов (фиг. 1-2). Коллектор на внешней части имеет салазки F, по которым могут перемещатЁся два ползуна П, замыкаюш ие по 3-4 сектора коллектора с обеих сторон заданного направления. Этим осуществляется увеличение площади спаренного анода и гарантируется то, -что луч не выпадет в сторону от анода.

С помощью такого коллектора можно устанавливать М. П. У. с точностью до 10°.

Для точной, установки - в пределах до 0,5° - можно поворачивать трубку относительно гиромагнитного компаса на 5° в обе стороны. Этйм, с допустимой погрещностью, можно устанавливать любой заданный М. П. У.

Во время работы, после установки заданного М. П. У., трубка Т наглухо скрепляется с картушкой гиромагнитного компаса и все время одинаково ориентирована относительно земли.

Так как электроны потока, пролетая от катода О к коллектору К,, будут пересекать горизонтальную составляющую земного- магнитного; поля, то они, а следовательно, и; весь луч, будут отклоняться на восток. Отклонение это при постоянной скорости электронов будет иметь постоянное направление и ве-. личину.

Отклоняющая сила выражается:F Br Q V sin(Br , v), где: Br - горизонтальная составляющая магнитного поляземли,

Q - заряд электрона, V - скорость пролета от катода к аноду. Причём sin (gr, vj -1; Br const; Q const и v-const.

Эта сила будет вносить искажение.

Компенсировать влияние её можно смещением центра коллектора,. Поэтому цецтр коллектора К, как ЭТО видно на фиг. 4, отнесён на восток на величину b постоянного отклонения.

этой силы, на электрон будет влиять сила взаимодействия движущегося электрона, связанного.

c самолётом, с горизонтальной составляющей земного магнитного поля. Эта сила будет действовать перпендикулярно плоскости, в которой лежат скорость и составляющие поля, т. е. по вертикали, меняя свое направление в зависимости от знака sin (Вг, w), где: Вг - горизонтальная составляющая земного магнитного поля и w - путевая скорость.

Следовательно, эта сила будет ускорять или замедлять движение электронов от катода к аноду, т. е. скорость, которая предполагалась постоянной, будет величиной переменной.

При таком положении будут создаваться больщие погрешности и соверщенио исключается возможность устройства указателя путевой скорости.

Для устранения влияния этой силы на управляющие металлические сетки С - С, яаходящИеся в электроннолучевой трубке, автоматически подано такое напряжение и, которое вызывает силу

F В, -w-Q-sin ГВ, , WJ.

где: U - напряжение, Q - заряд,

1 -длина электронно-лучевой трубки (расстояние между электродами), w - путевая скорость. Откуда:

и Вг-1 w sin (Вг ,w)

k w sin (Вг, w), где k Br 1 const.

Так как Вг и 1 на всех путевых углах и при любых скоростях, остаются постоянными, то, следовательно, надо подавать напряжение пропорционально произведению

W . sin(Br w).

Для подачи напряжения установлена вторая электроннолучевая трубка, анод которой выполнен в виде простого металлического диска.

Ток в этой трубке, при движении с разными скоростями и под разными путевыми углами, как раз и будет колебаться от некоторого тока (тока покоя), пропорционально v sin (Вг, w), так как на электроны этой трубки будет также действовать подобная вертикально направленная сила.

Электромагнитный прибор, включённый в цепь анода этой трубки к клеммам А и имеющий на месте стрелки ползун делителя напряжения ш, будет автоматически подавать требуемое напряжение на сетки С - С.

Если между током и напряжением, которое нужно подать, не будет линейной зависимости, то это обстоятельство можно учесть соответствующим выполнением намотки делителя напряжения ш.

Величина отклонения потокаэлектронов от центра коллектора К, т. е. положения, куда луч падает при скорости самолёта, равной нулю, будет пропорциональна путевой скорости. Это можно легко доказать. Отклонение происходит под действием постоянной силы:.

Q w sin(BB, w), где: BE - вертикальная составляющая магнитного поля земли,

w - путевая скорость. Пройденный путь такого движения выражается:

3 ; или, так как а -, то

F-t2 В„

Wt2

sin (BB w) S 2m2m

где: S-отклонение потока, a - ускорение, t - время движения заряда от

катода к аноду, BB - вертикальная составляющая магнитного поля земли,

w - путевая скорость. Здесь: 81п(Вв w) 1Так как Вв Q, t, m величины постоянные, то w, где А-коэфициент пропорциональности, равБВ Q t2

ный.

2m

Следовательно, величина отклонения потока будет пропорциональна путевой скорости.

Если внутренний диаметр коллекторного анода К сделать таким, чтобы при средних путевых скоростях только половина потока падала на аноды, а при максимально возможной скорости весь поток падал «а аноды, то в цепи анода ток будет меняться в зависимости от путевой скорости.

Включив в цепь анода магнитоэлектрический амперметр w, по силе тока можно судить о путевь1Х скоростях. В данном случае между путевой скоростью и током будет довольно сложная зависимость, но остаётся ясным, что каждому значению скорости соответствует совершенно определённый ток. Всю эту сложность зависимости можно учесть непосредственно при градуировке.

Предмет изобретения Электронный указатель путевой

скорости самолета, выполненный в виде электроннолучевой трубки,, жёстко связанной с картушкой компаса и имеюшей градуированный в полярных координатах коллекторный кольцевой анод, отличаюшийся тем, что, с целью компенсации влияния сил взаимодействия движущегося в электроннолучевой трубке потока электронов и горизонтальной составляюшей магнитного поля земли при измерений- путевой скорости самолёта величиной анодного тока, на управляюшие сетки С, С электроннолучевой трубки подано напряжение с делителя напряжения Д, управляемогоэлектромагнитным

прибором, включённым в анодную цепь Второй электроннолучевой трубки с анодом, выполненным в виде простого металлического диска.

ФИГ т yS -jSnM. --