Способ и устройство для автоматического определения истинного угла вылета изделия из трубы
Использование: военная техника, в частности область измерений, автоматической записи и обработки результатов стендовых испытаний артиллерийских орудий. Сущность изобретения: осуществляется автоматическое измерение скорости изделия; линейное ускорение среза трубы с последующим двукратным интегрированием; угловое ускорение с последующим интегрированием; коммутация и преобразование сигналов в импульсные кодовые последовательности, которые затем обрабатываются цифровым вычислителем с высокой точностью. Изобретение обеспечивает высокую степень автоматизации и высокую точность измерений. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области измерений, автоматической записи и обработки результатов наблюдений при стендовых и полигонных испытаниях различных специальных устройств (например, артиллерийских орудий).
Известны способ и устройство для определения истинного угла вылета снаряда из артиллерийского орудия. Способ позволяет определять отдельно поперечную скорость дульного среза (воздействующего на снаряд при вылете) и угол отклонения дульного среза по отношению к оси канала ствола. Под "углом вылета" подразумевается разность между начальной осевой линией трубы и осевой линией изделия после выхода изделия из трубы За счет движения изделия в трубе последняя вибрирует и в момент вылета (потери связи с трубой) изделие получает дополнительную по отношению к осевой скорость в поперечном направлении. Сложение двух векторов скоростей (V0 и Vt) дает дополнительное изменение угла вылета на величину g Алгебраическая сумма двух указанных углов и считывается истинным углом вылета. Геометрическая интерпретация того, что происходит у дульного среза в момент вылета снаряда, представлена на фиг. 1, где приняты следующие обозначения: v угол возвышения орудийного ствола в момент прицеливания (перед выстрелом); b угол, на который отклоняется осевая линия снаряда от оси канал ствола в момент его вылета (т.е. в момент потери связи со стволом) или угол отклонения среза трубы от начальной осевой линии; V0 начальная скорость снаряда в момент вылета; Vt скорость движения (из-за вибрации) дульного среза; g = arctgvt/vo vt/vo дополнительный угол вылета; = + истинный угол вылета, измерению которого служит изобретение. На фиг. 2 изображена блок-схема предлагаемого устройства. Способ, описанный в упомянутом французском патенте, характеризуется следующими признаками: на фотопленку записывают 1-й луч, отраженный рядом с дульным срезом и отклоненный угловым смещением (т.е. b(t) ), которое совершает дульный срез во время стрельбы; на фотопленку записывают (фиксируют) 2-й луч, который проходит перпендикулярно дульному срезу и прерывается снарядом при вылете; на фотопленку записывают 3-й луч, дающий рефракционное изображение при прохождении через оптическую щель, расположенную перпендикулярно плоскости вибраций дульного среза (т.е. линейные отклонения S(t);фиксируют на пленке хронологические метки. В результате измерений на пленке фиксируется функции (t) и S(t) от момента начала движения снаряда до его вылета. Далее при ручной обработке графиков получают Vt S (путем измерения угла наклона касательной линии к графику S(t) в соответствующей точке). Очевидными недостатками прототипа являются следующие:
величина может быть определена непосредственно только путем визуального считывания с фотопленки;
величина Vt может быть получена после ручной обработки записи на фотопленке;
величина V0 не измеряется и считается известной;
дополнительный угол g получается путем расчета (с использованием величин Vt и V0, известных с низкой точностью). Целью предлагаемого способа является автоматизация и повышение точности измерения истинного угла вылета (+) которая достигается тем, что измеряют скорость изделия (снаряда) у среза трубы (V0) и фиксируют момент потери связи изделия с трубой (Tx). Непрерывно до момента Tx измеряют ускорение трубы в вертикальной плоскости и после интегрирования его формируют сигнал скорости трубы (Vt). Также непрерывно измеряют угловое ускорение среза трубы в вертикальной плоскости и после его двойного интегрирования формируют сигнал угла () отклонения среза трубы от начальной осевой линии канала трубы. В момент (Tx) же потери связи изделия с трубой сигналы Vt и V0 последовательно коммутируют и преобразуют с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в кодовые импульсные последовательности, из которых с помощью цифрового вычислителя (ЦВ) формируют сигнал истинного угла вылета (+) изделия из трубы. Для реализации предложенного способа используется устройство, содержащее коммутатор (Km), к информационным входам которого подсоединены:
последовательно соединенные акселерометр с двумя интеграторами;
последовательно соединенные акселерометр с интегратором и измеритель скорости изделия (V0) у среза трубы, который содержит измеритель временного интервала и две индукционные катушки, одна из которых, находящаяся непосредственно у среза трубы, одновременно выполняет функции блока фиксирования момента потери связи изделия с объектом (вырабатывает сигнал Tx). Блок-схема устройства содержит следующие блоки: 1 акселерометр для измерения 2 акселерометр для измерения 3 измеритель начальной скорости изделия V0; 4, 5, 6 интеграторы; 7 коммутатор; 8 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 9 цифровой вычислитель. Устройство работает следующим образом. В процессе движения изделия в трубе осуществляется непрерывное измерение ускорений с помощью акселерометров 1 и 2, которые интегрируются и на выходе интегратора 5 формируется сигнал Vt, а на выходе интегратора 6 сигнал Измеритель начальной скорости V0 содержит две индукционные катушки на расстоянии l друг от друга, соединенные механически и укрепленные на трубе таким образом, что одна из них находится у среза трубы. При прохождении изделия через первую катушку в ней формируется импульс, задний фронт которого и является сигналом схода (Tx). При прохождении второй катушки в ней также формируется импульс. Измеритель временного интервала, входящий в состав блока 3, производит измерение времени между импульсами и формирует значение сигнала V0 (с учетом базы l между катушками). По сигналу схода Tx коммутатор 7 начинает последовательную передачу сигналов b Vt и V0 и передачу их через АЦП в цифровой вычислитель. Последний по заданной программе проводит обработку полученных сигналов и вырабатывает значение истинного угла вылета (+) с высокой точностью. Поскольку здесь представлена блок-схема устройства, подразумевается, что при конкретной реализации устройство должно содержать источники питания и цепи управления. При этом организация работы устройства может содержать возможность хранения и выдачи сигналов на любое другое устройство, а также возможность многократного считывания и преобразования сигналов Vt и V0 и обработки их по любой заданной программе.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2