Устройство определения азимута маловысотного летательного аппарата

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИМУТА МАЛОВЫСОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Михайловская Людмила Вячеславовна Мокринский Владимир Валерьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство определения азимута маловысотного летательного аппарата, содержащее первую и вторую измерительные пластины, расположенные перпендикулярно осямив прямоугольной системе координат, плоскостькоторой параллельна плоскости местного горизонта, третью измерительную пластину, расположенную в начале этой системы координат, первый и второй экраны, укрепленные на валах, связанных механически с валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй амплитудные детекторы, пороговое устройство, формирователь отношения, индикатор, в котором первая и вторая измерительные пластины соединены с первыми входами первого и второго дифференциальных усилителей соответственно, первый и второй экраны соединены с третьей измерительной пластиной и со вторыми входами первого и второго дифференциальных усилителей соответственно, выходы первого и второго дифференциальных усилителей соединены со входами первого и второго амплитудных детекторов соответственно, выход первого амплитудного детектора соединен с первым входом формирователя отношений, выход второго амплитудного детектора соединен со входом порогового устройства, выход которого соединен со вторым входом формирователя отношений, выход формирователя отношений соединен со входом индикатора, отличающееся тем, что в него включены перед первой и второй измерительными пластинами металлические заземленные пластины, характерный размер которых в 2,8 раза превышает характерный размер измерительных пластин, третья измерительная пластина поднята над горизонтальной плоскостьюна высоту, равную размеру заземленных пластин.(56) 1. А.с. СССР 1129560, МПК 01 29/12, 1984. 2. Патент РБ 3895, МПК 01 13/00, 2007. 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 радиотехнике и может быть использована для определения азимута маловысотного летательного аппарата. Известен электростатический флюксметр 1, содержащий первую и вторую измерительные пластины, заземленный экран, укрепленный на валу электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, сумматор, усилитель с коэффициентом усиления,равным трем, в котором первая и вторая измерительные пластины соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого дифференциального усилителя и сумматора,выход сумматора 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. Однако недостатком известного устройства является ограниченность технических возможностей, обусловленная тем, что с его помощью невозможно определить азимут маловысотного летательного аппарата. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является устройство определения азимута маловысотного летательного аппарата 2, содержащее первую и вторую измерительные пластины, расположенные перпендикулярно осямипрямоугольной системы координат, плоскостькоторой параллельна плоскости местного горизонта, третью измерительную пластину, расположенную в начале этой системы координат, первый и второй экраны, укрепленные на валах, связанных механически с валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители,первый и второй амплитудные детекторы, пороговое устройство, формирователь отношения, индикатор, в котором первая и вторая измерительные пластины соединены с первыми входами первого и второго дифференциальных усилителей соответственно, первый и второй экраны соединены с третьей измерительной пластиной и со вторыми входами первого и второго дифференциальных усилителей соответственно, выходы первого и второго дифференциальных усилителей соединены со входами первого и второго амплитудных детекторов соответственно, выход первого амплитудного детектора соединен с первым входом формирователя отношений, выход второго амплитудного детектора соединен со входом порогового устройства, выход которого соединен со вторым входом формирователя отношений, выход формирователя отношений соединен со входом индикатора. Однако недостатком этого устройства является низкая мощность снимаемого с измерительных пластин сигнала, что ограничивает дальность достоверного определения азимута. Задачей полезной модели является увеличение мощности снимаемого с измерительных пластин сигнала. Техническим результатом осуществления полезной модели является увеличение мощности снимаемого с измерительных пластин сигнала не менее чем в 3 раза. Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в устройство определения азимута маловысотного летательного аппарата, содержащее первую и вто 2 92962013.06.30 рую измерительные пластины, расположенные перпендикулярно осямипрямоугольной системы координат, плоскостькоторой параллельна плоскости местного горизонта, третью измерительную пластину, расположенную в начале этой системы координат, первый и второй экраны, укрепленные на валах, связанных механически с валом электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй амплитудные детекторы, пороговое устройство, формирователь отношения, индикатор, в котором первая и вторая измерительные пластины соединены с первыми входами первого и второго дифференциальных усилителей соответственно, первый и второй экраны соединены с третьей измерительной пластиной и со вторыми входами первого и второго дифференциальных усилителей соответственно, выходы первого и второго дифференциальных усилителей соединены со входами первого и второго амплитудных детекторов соответственно, выход первого амплитудного детектора соединен с первым входом формирователя отношений, выход второго амплитудного детектора соединен со входом порогового устройства, выход которого соединен со вторым входом формирователя отношений, выход формирователя отношений соединен со входом индикатора, включены перед первой и второй измерительными пластинами металлические заземленные пластины, характерный размер которых в 2,8 раза превышает характерный размер измерительных пластин, третья измерительная пластина поднята над горизонтальной плоскостьюна высоту, равную размеру заземленных пластин. Функциональная схема полезной модели показана на фиг. 1. Обозначения на фиг. 1 следующие 1, 2, 3 - первая, вторая и третья измерительные пластины 4, 5 - первый и второй экраны 6, 7 - заземленные пластины 8, 9 - первый и второй дифференциальные усилители, выполненные, например, на микросхемах К 140 УД 7 10, 11 - первый и второй амплитудные детекторы, выполненные, например, на микросхемах К 140 У 8 Б пороговое устройство, выполненное, например, на микросхемах К 140 УД 1, К 140 УД 2 формирователь отношения, выполненный, например, на микросхемах К 140 УД 1 А индикатор, например, стрелочныйи- оси прямоугольной системы координат, плоскостькоторой параллельна плоскости местного горизонта- азимут маловысотного летательного аппарата. На фиг. 2 показана нормированная по начальному значению 0 зависимость электрической емкостисистемы, образованной первой (второй) и третьей измерительными пластинами, от отношения характерного размера заземленной пластины , характерному размеру измерительной пластины 0. На фиг. 3 показана зависимость напряженности электрического поляв промежутке между экраном и измерительной пластиной, нормированная по начальному значению 0, от отношения. 0 Устройство содержит (фиг. 1) первую 1 и вторую 2 измерительные пластины, расположенные перпендикулярно осямипрямоугольной системы координат, плоскостькоторой параллельна плоскости местного горизонта, третью измерительную пластину 3, расположенную в начале этой системы координат, первый 4 и второй 5 экраны, укрепленные на валах, связанных механически с валом электродвигателя, размещенные перед измерительными пластинами 1 и 2 металлические заземленные пластины 6 и 7, характерный размер которых в 2,8 раза превышает характерный размер измерительных пластин 1 и 2, причем третья измерительная пластина 3 поднята над горизонтальной плоскостьюна высоту, равную размеру заземленных пластин 6 и 7. Первая 1 и вто 3 92962013.06.30 рая 2 измерительные пластины соединены с первыми входами первого 8 и второго 9 дифференциальных усилителей соответственно, а первый 4 и второй 5 экраны соединены с третьей измерительной пластиной 3 и со вторыми входами первого 8 и второго 9 дифференциальных усилителей соответственно. Выходы первого 8 и второго 9 дифференциальных усилителей соединены со входами первого 10 и второго 11 амплитудных детекторов соответственно. Выход первого амплитудного детектора 10 соединен с первым входом формирователя отношений 13, а выход второго амплитудного детектора 11 - со входом порогового устройства 12, выход которого соединен со вторым входом формирователя отношений 13. Выход формирователя отношений 13 соединен со входом индикатора 14. Устройство функционирует следующим образом. Маловысотный летательный аппарат при движении в атмосфере приобретает электрический заряд 3, который создает вокруг себя электрическое поле. Электрическое поле маловысотного летательного аппарата рассчитывается методом зеркального изображения 4, 5, так как поверхность Земли можно считать идеальной проводящей поверхностью. Горизонтальная составляющая напряженности этого поля направлена вдоль линии, соединяющей точку измерения с проекцией маловысотного летательного аппарата на плоскость местного горизонта, что и позволяет определять его азимут. Напряженность электрического поля аппарата в точке приема равна где,,- составляющие вектора напряженности электрического поля вдоль осей координат. Величинане несет информации об азимуте цели. Горизонтальная составляющая напряженности электрического поля равна(2),где,(3),(4) где- азимут маловысотного летательного аппарата. Первый 4 и второй 5 экраны, вращаясь с частотой , создают переменный ток между первой 1 и третьей 3, а также между второй 2 и третьей 3 измерительными пластинами(фиг. 1). Ток с первой измерительной пластины 1, перпендикулярной оси , равен(5) 120,где- площадь пластины 2 - циклическая частота экранирования 0 - диэлектрическая постоянная вакуума- коэффициент пропорциональности. При равенстве площадей первой 1 и второй 2 измерительных пластин и частот их экранирования ток со второй измерительной пластины 2, расположенной перпендикулярно оси ОХ, равен(6) 220,Токи первой 1 и второй 2 измерительных пластин поступают на первые входы первого 8 и второго 9 дифференциальных усилителей соответственно, вторые входы которых связаны с третьей измерительной пластиной 3. С выхода первого 8 и второго 9 дифференциальных усилителей сигналы поступают на входы первого 10 и второго 11 амплитудных детекторов соответственно, на выходах которых действуют напряжения, прямо пропорциональные амплитудам токов (5) и (6) 92962013.06.30 С выхода первого амплитудного детектора 10 сигнал поступает на первый вход формирователя отношений 13, а с выхода второго амплитудного детектора 11 сигнал поступает на вход порогового устройства 12, которое ограничивает минимальное значение сигнала нижним порогом, обеспечивая нормальную работу формирователя отношений 13. С выхода порогового устройства 12 сигнал поступает на второй вход формирователя отношений 13. На выходе формирователя отношений 13 действует напряжение(9) 11 Это напряжение регистрируется индикатором 14, который тем самым показывает величину тангенса угла азимута маловысотного летательного аппарата. Заземленные пластины 6 и 7 располагаются непосредственно перед измерительными пластинами 1 и 2 соответственно. Их влияние на измерительные пластины зависит от их размеров. Если характерный размерзаземленной пластины меньше характерного размера измерительной пластины 0, то он изменяет электроемкость системы, состоящей из измерительных пластин 1 и 3 или 2 и 3. Если электроемкость системы при 0 обозначитьимеет вид, показанный на фиг. 2. 0, то зависимость 00 1,222,05 , что соответственно увеличивает мощ 0 0 ность снимаемого с измерительных пластин сигнала. При дальнейшем увеличении характерного размеразаземленных пластин сказывается зеркальное отображение заряда маловысотного летательного аппарата в заземленной пластине, и по мере увеличениянапряженность электрического поляна поверхности измерительной пластины увеличивается. Если принять 0 при 0, то наибольшее 2,8 . Как следует из увеличение , существенное для измерений, происходит при 0 Как следует из фиг. 2, при, это увеличение составляет 2,2 , что также 000 соответственно увеличивает мощность снимаемого с измерительных пластин сигнала. Учитывая оба механизма увеличения мощности, получим при 2,802,22,0504,510,(10) гдеи 0 - мощности сигналов, снимаемых с измерительных пластин при 2,80 и при 0 соответственно. Таким образом, за счет введения заземленных пластин с характерным размером, в 2,8 раза превышающим размеры первой и второй измерительных пластин, и расположения их перед измерительными пластинами обеспечивается увеличение мощности снимаемого с измерительных пластин сигнала почти в 4,5 раза. фиг. 3, отражающей зависимость Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6