Устройство измерения дальности маловысотного летательного аппарата

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ МАЛОВЫСОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Воинов Валерий Васильевич Мокринский Владимир Валерьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство измерения дальности маловысотного летательного аппарата, содержащее первый и второй измерительные электроды, экран, электрически и механически соединенный с заземленным валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, отличающееся тем, что в него включены третий измерительный электрод,первый и второй амплитудные детекторы, формирователь отношения, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, индикатор, в котором второй и третий измерительные электроды выполнены в виде разрезанного пополам цилиндра, закрепленного соосно с валом электродвигателя и электрически изолированного от него, первый измерительный электрод соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого заземлен, а выход соединен со входом первого амплитудного детектора, второй и третий измерительный электроды подключены к первому и второму входам второго дифференциального усилителя соответственно, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом второго амплитудного детектора, выходы первого и второго амплитудных детекторов соединены с первым и вторым соответственно входами формирователя отношений, выход которого соединен со входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а выход усилителя соединен со входом индикатора.(56) 1. А.с. СССР 76945, МПК 01 29/12, 1980. 2. А.с. СССР 1129560, МКИ 01 29/12, 1984. 3. Имянитов И.М. Электризация самолетов в облаках и осадках. - Л. Гидрометеоиздат, 1970. - С. 43-67. 4. Тамм И.Е. Основы теории электричества. - М. Наука, 1966. - С. 71-73. 5. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Вып. 5. Электричество и магнетизм. - М. Мир, 1966. - С. 120-126. Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерителям напряженности электрического поля, и может быть использована для определения горизонтальной дальности маловысотного летательного аппарата. Известен датчик электростатического поля 1, содержащий корпус, чувствительный электрод, экранирующий электрод, предусилитель и электромагнитный привод, в котором чувствительный электрод установлен в отверстие корпуса и подключен к предусилителю,экранирующий электрод установлен между чувствительным электродом и корпусом и соединен с электромагнитным приводом. Однако известное устройство имеет ограниченные технические возможности, так как с его помощью невозможно определить расстояние до объекта, несущего электрический заряд. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является электростатический флюксметр 2, содержащий первую и вторую измерительные пластины, экран, электрически и механически соединенный с заземленным валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, сумматор, усилитель с коэффициентом усиления, равным трем, в котором первая и вторая измерительные пластины соединены с первым и вторым входами первого дифференциального усилителя и первым и вторым входами сумматора, выход которого через усилитель с коэффициентом усиления, равным трем, подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а измерительные пластины расположены на разных в соотношении 12 высотах от заземленного экрана. Недостатком этого устройства являются ограниченные технические возможности, так как с его помощью невозможно определить дальность объекта, в частности, маловысотного летательного аппарата, несущего электрический заряд. Задачей полезной модели является расширение технических возможностей устройства. Техническим результатом осуществления полезной модели является определение горизонтальной дальности объекта, в частности, маловысотного летательного аппарата, несущего электрический заряд. Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в электростатический флюксметр, содержащий первый и второй измерительные электроды, экран,электрически и механически соединенный с заземленным валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, включены третий измерительный электрод,первый и второй амплитудные детекторы, формирователь отношения, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, индикатор, в котором второй и третий измерительные электроды выполнены в виде разрезанного пополам цилиндра, закрепленного соосно с валом электродвигателя и электрически изолированного от него, первый измерительный электрод соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого заземлен, а выход соединен со входом первого амплитудного детектора, второй и третий измерительный электроды подключены к первому и второму входам второго дифференциального усилителя соответственно, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом второго амплитудного детектора, выходы первого и второго 2 38882007.10.30 амплитудных детекторов соединены с первым и вторым соответственно входами формирователя отношений, выход которого соединен со входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, а выход усилителя соединен со входом индикатора. На фиг. 1 показано электрическое поле маловысотного летательного аппарата в точке наблюдения. Обозначения на фиг. 1 следующие 1 - заряд маловысотного летательного аппарата 2 - зеркальное изображение заряда 1 в проводящей поверхности Земли 2-1,- горизонтальная дальность и высота полета маловысотного летательного аппарата соответственно 1, 2 - расстояния от точки измерения до зарядов 1 и 2 соответственно- высота точки измерения над поверхностью Земли 1 ,2 - напряженности электрического поля, создаваемые в точке наблюдения зарядами 1 и 2 соответственно- вертикальная ось прямоугольной системы координат с началом в точке наблюдения,- вертикальная и горизонтальная составляющие напряженности результирующего электрического поля в точке наблюдения соответственно 1 и 2 - углы между векторами 1 ,2 и горизонтальной плоскостьюсоответственно. На фиг. 2 приведена схема заявляемого устройства. Обозначения на фиг. 2 следующие 1, 2, 3 - первый, второй и третий измерительные электроды соответственно 4 - экран, электрически и механически соединенный с заземленным валом электродвигателя 5, 6 - первый и второй дифференциальные усилители соответственно, выполненные,например, на микросхемах К 140 УД 7 7, 8 - первый и второй амплитудные детекторы соответственно, выполненные, например, на микросхемах К 140 УД 8 Б и транзисторах КТ 201 А и КТ 203 А 9 - формирователь отношения, выполненный, например, на микросхеме КР 1006 ВИ 1 10 - усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 8 11 - индикатор, например, стрелочный. Устройство функционирует следующим образом. Маловысотный летательный аппарат, несущий заряд 1 3, создает в точке наблюдения, находящейся на высотенад Землей, электрическое поле, характеристики которого рассчитываются методом зеркальных изображений 4, 5. В соответствии с этим методом напряженность электрического поля в точке наблюденияравна векторной сумме напряженностей полей заряда аппарата 1 и его зеркального изображения в проводящей поверхности Земли 2 (фиг. 1)12 . Вертикальная составляющая вектораравна 12- электрическая постоянная где 9 10 9 Ф- модуль заряда маловысотного летательного аппарата и его зеркального изображения в земной поверхности. Горизонтальная составляющая вектораравна 3 Разложение в ряд и выделение главных членов при условии(Н)(Н - ) позволяет преобразовать (5) и (6) к виду 2(8) 4 Сигнал с первого измерительного электрода 1 (см. фиг. 2), поступающий на первый вход первого дифференциального усилителя 5, имеет вид 12 012 ,(9) где 0 - диэлектрическая постоянная вакуума 1 - площадь пластины первого измерительного электрода 1- частота вращения экрана 4 такой же площади. Второй вход первого дифференциального усилителя 5 заземлен для снижения уровня помех, и на его выходе действует сигнал, прямо пропорциональный входному сигналу (9). С выхода первого дифференциального усилителя 5 сигнал поступает на амплитудный детектор 7, на выходе которого действует напряжение, прямо пропорциональное амплитуде сигнала (9)72 701,(10) где 7 - постоянная величина, имеющая размерность сопротивления. Сигнал с выхода амплитудного детектора 7 поступает на первый вход формирователя отношения 9. Сигналы с выходов второго 2 и третьего 3 измерительных электродов поступают на первый и второй входы второго дифференциального усилителя 6 соответственно. Величина сигнала на выходе этого усилителя прямо пропорциональна току 232 022 ,(11) где 2 - площади второго 2 и третьего 3 измерительных электродов. 38882007.10.30 Этот сигнал подается на вход второго амплитудного детектора 8, напряжение на выходе которого равно 82 8 02,(12) где 8 - постоянная величина, имеющая размерность сопротивления. С выхода амплитудного детектора 8 сигнал поступает на второй вход формирователя отношения 9, на выходе которого действует напряжение(13) 8 При выполнении конструктивных условий 78 12 выходное напряжение формирователя отношения 9 будет равно(16) 3 С выхода формирователя отношения 9 сигнал поступает на вход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 10. Величина коэффициента усиленияусилителя 10 устанавливается равной 3 ,(17) и на выходе усилителя 10 действует напряжение 10.(18) Полученное значение фиксируется индикатором 11, на вход которого с выхода усилителя 10 поступает напряжение 10. Таким образом, за счет введения третьего измерительного электрода, первого и второго амплитудных детекторов, формирователя отношения, усилителя с регулируемым коэффициентом усиления и индикатора измеряется горизонтальная дальность маловысотного летательного аппарата, чем расширяются технические возможности устройствапрототипа. 9 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.