Устройство для взвешивания и определения координат центра масс взвешиваемого объекта

Полезная модель относится к весоизмерительной технике и может быть использована для определения массы и координат центра масс летательных аппаратов.
Известно устройство для взвешивания и контроля расположения центра тяжести транспортного средства (Патент на полезную модель RU 65216, МПК G01G 19/04 (2006.01), опубликован 27.07.2007), содержащее силоизмерительные тензодатчики, установленные на опорах с возможностью перемещения по высоте и подключенные к измерительному блоку, выход которого подключен к блоку отображения информации о силе давления на каждый тензодатчик и информации о суммарной силе давления, блок памяти, подключенный к измерительному блоку, опоры выполнены с возможностью перестановки на основании, в блок отображения информации введены средства отображения плана контролируемого транспортного средства с указанием координат его опорных узлов и центра тяжести.
Недостаткам данного устройства является наличие дополнительной некомпенсируемой погрешности измерений, обусловленной возникновением боковых по отношению к оси чувствительности весоизмерительных тензодатчиков нагрузок, вызванных изменением геометрии и положения в пространстве взвешиваемого объекта при его вывешивании (установке в заданное положение с помощью домкратов).
Наиболее близким по назначению и совокупности существенных признаков к заявленному устройству является устройство для определения координат центра масс и массы (Патент на полезную модель RU №100615, МПК G01G 19/07(2006.01), опублик. 2010.12.20), содержащее опоры с возможностью перемещения по высоте и весоизмерительные тензодатчики, оснащенные специальными грузоприемными устройствами, установленные на грузоприемных платформах, опирающихся на неподвижно закрепленные к опоре основания, при этом грузоприемные платформы могут в заданных пределах перемещаться по поверхности соответствующих оснований.
Недостаткам данного устройства является наличие излишних для достижения требуемой компенсации степеней свободы, что усложняет конструкцию устройства и негативно отражается на его точности и надежности (запасе прочности).
Целью полезной модели является повышение эксплуатационной надежности и точности измерений устройства.
С этой целью предлагается устройство для взвешивания и определения координат центра масс взвешиваемого объекта (фиг. 1), содержащее весоизмерительные тензодатчики 1, число которых определяется конструктивными особенностями объекта измерения, на каждом из которых установлено грузоприемное устройство 2 с переходником 13, форма которого определяется конструкцией взвешиваемого объекта. Весоизмерительные тензодатчики 1 установлены на грузоприемных платформах 3, которые опираются на основания 4. При этом часть (одна или более) из входящих в состав устройства грузоприемных платформ 3 являются элементами горизонтальной развязки, то есть, выполнены так, что они могут перемещаться по поверхности основания 4 только в одном из задаваемых узлом качения 11 направлении в пределах, определяемых конструкцией грузоприемных платформ. Основание 4 закреплено на опоре 5, обладающей возможностью перемешать основание 4 по высоте. В качестве опор 5 могут использоваться домкраты. Основание 4 снабжено упорами 12 для предотвращения рассоединения платформы 3 и основания 4. Для удобства монтажа устройства платформа 3 оснащена ручками 14. Каждый весоизмерительный тензодатчик 1 подключен к своему измерительному блоку 6 (фиг. 2), выполненному в виде, например, индикатора весоизмерительного устройства, преобразующего в надлежащий вид информационный сигнал о воспринимаемом тензодатчиком 1 усилии и передающем его о по цифровому интерфейсу в блок согласования интерфейсов 7, откуда данные, в удобном для обработки виде, передаются в вычислитель 8, выполненный в виде системного блока компьютера, оснащенного соответствующими интерфейсами. Монитор компьютера выполняет при этом функции блока отображения информации 9. Для загрузки и архивирования информации к блоку 8 подключен блок памяти 10.
Техническим результатом, на который нацелена полезная модель, является повышение эксплуатационной надежности и точности устройства.
Указанный результат достигается тем, что часть входящих в состав устройства для определения координат центра масс и полной массы объекта грузоприемных платформ, опирающихся на неподвижно прикрепленные к опорам основания, выполнены с возможностью в заданных пределах свободно перемещаться по поверхности соответствующих оснований только в одном направлении, осуществляя тем самым в этом направлении горизонтальную разгрузку тензодатчиков, что позволяет компенсировать влияние боковых по отношению к оси чувствительности тензодатчиков нагрузок, что существенно повышает точность измерений, а ограничение степеней свободы упрощает конструкцию и позволяет выполнить ее с большим запасом прочности, что делает устройство более надежным и удобным в эксплуатации.
При этом грузоприемная платформа оснащена специализированными ручками.
При этом каждый весоизмерительный тензодатчик оснащен собственным измерительным блоком, выполненным в виде, например, весоизмерительного индикатора, преобразующего и передающего информацию об измеренной нагрузке с использованием цифрового интерфейса в блок согласования интерфейсов, откуда данные в удобном для дальнейшей обработки формате, передаются в вычислитель, выполненный в виде системного блока компьютера с соответствующими интерфейсами.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображена конструктивная схема устройства;
на фиг. 2 изображена функциональная схема предлагаемого устройства.
Устройство работает следующим образом.
При включении устройства в компьютер вводится код исследуемого объекта, например, самолета, и из блока памяти 10 в вычислитель 8 передается информация о типе объекта, а на экране блока отображения информации 9 появляется схема (контур) выбранного объекта и расположение (координаты) опорных узлов, предназначенных для ввода грузоприемных устройств.
Под опорные узлы объекта измерения подводятся опоры 5 (домкраты) с установленными на них элементами устройства, включающими основание 4, тензодатчик 1 и грузоприемное устройство 2. Варьируя высоту опор 5, обеспечивают установку объекта в заданное пространственное положение - вывешивая его. При вывешивании исследуемого объекта, из-за деформаций и изменения его углового положения возникают перемещения опорных узлов объекта относительно опор 5 и если, при этом, опоры 5 не имеют соответствующих степеней свободы в горизонтальной плоскости, то возникают паразитные боковые нагрузки на тензодатчики 1, обусловливающие соответствующую погрешность измерений. Платформы 3, выполняющие функцию горизонтальной развязки, обеспечивают свободное перемещение опорных узлов исследуемого объекта относительно опор 5 в горизонтальной плоскости в направлении, где эти перемещения наиболее выражены, При этом минимизируются обусловленная воздействием боковых нагрузок погрешность измерений. Измерительный блок 6 обрабатывает информацию, снимаемую с тензодатчиков 1, и отображает ее раздельно в соответствующих окнах блока отображения информации 9. На экране блока 9 также отражается вычисленные блоком 8. полная масса объекта и координаты проекции центра масс объекта на горизонтальную плоскость. Результаты измерений и вычислений сохраняются в блоке памяти 10.
Эксплуатация опытного образца подтвердила влияние совокупности существенных признаков на достигаемый технический результат: повышение эксплуатационной надежности и точности устройства.
Полезная модель является новой, поскольку вся совокупность признаков не известна из предшествующего уровня техники, приведенной в соответствующем разделе описания, а также промышленно применимой в используемой области техники.