УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ БЫСТРОДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ЛОПАСТЕЙ НЕСУЩЕГО ВИНТА ВЕРТОЛЕТА

Полезная модель относится к оптоэлектронной измерительной технике, а именно, к устройствам для идентификации быстродвижущихся объектов, преимущественно лопастей несущего винта вертолета и может быть использована в комплексе с современными средствами диагностики и технического обслуживания вертолетов, преимущественно с устройствами для определения дисбаланса лопастей вращающихся несущих винтов вертолета, для их виброконтроля, для определения координат концов лопастей и т.п., там, где необходима точная привязка выявленных отклонений к конкретной лопасти.
В настоящее время для идентификации лопастей вращающегося несущего винта вертолета используют устройство, включающее магнит, закрепленный на вращающейся тяге одной из лопастей, преимущественно, первой лопасти, и катушку индуктивности, закрепленную на неподвижной опоре несущего винта, и блок обработки информации. См. рекламный листок научно-производственной фирмы "Ресурс".
При вращении винта, магнит, закрепленный на вращающейся тяге, проходит мимо катушки индуктивности, индуцируя в ней ЭДС. Электрический сигнал о прохождении идентифицируемой лопасти подается по кабелю в блок обработки и далее, например, в устройство для диагностики положения или состояния лопастей и т.п., позволяя осуществить привязку выявленных отклонений к конкретной лопасти.
Основным недостатком устройства является наличие кабеля длиной до 4-5 метров, соединяющего катушку индуктивности с блоком обработки сигнала, размещенным в салоне вертолета. Упомянутый кабель проходит снаружи фюзеляжа с заходом в редукторный отсек вертолета. В условиях сильной тряски и вибраций от вращения винта и под действием мощных
воздушных потоков во время полета, электрический кабель может, например, отсоединиться от штекера, оборваться. Оборванный конец может попасть в несущий винт или в редукторный отсек и вызвать аварию. Таким образом, устройство достаточно ненадежно в работе, может привести к аварийной ситуации, и не может использоваться в условиях полета.
Известно также устройство для идентификации быстродвижущихся объектов, преимущественно лопастей вращающегося несущего винта вертолета (прототип). См. рекламный листок научно-производственной фирмы "Ресурс".
Известное устройство включает источник света, модулятор светового потока и отражатели из светоотражающего материала, размещенные на идентифицируемых лопастях.
В известном устройстве в качестве отражателей использованы метки из светоотражающего материала, только нанесены они не на лопасти, а на металлические пластины, изогнутые в виде уголка, одна плоскость которого крепится на идентифицируемой лопасти, а вторая, с меткой, свисает под углом к плоскости лопасти.
Основными недостатками известного устройства является крепление к лопастям дополнительных масс, что недопустимо по условиям безопасности, и нарушение аэродинамических характеристик лопастей, вследствие выступающих плоскостей, что также снижает безопасность полета, особенно на небольших вертолетах.
Кроме того, в известном устройстве идентификацию лопастей осуществляют визуально. Это возможно, т.к. в качестве источника света и модулятора светового потока использован стробоскоп. При освещении отражателя модулированным светом, на сетчатке глаза некоторое время сохраняется изображение метки после ее ухода из поля зрения, что позволяет зафиксировать прохождение идентифицируемой лопасти. Однако при этом неизбежна некоторая погрешность в определении момента прохождения, т.е. снижена надежность работы. К тому же визуальное наблюдение не позволяет
совмещать устройство с другими, использующимися во время полета и повышающими его безопасность, например с устройством для вывода информации на ЭВМ, с устройствами для диагностики положения лопастей в полете при вращении винта, виброанализаторами и т.п. Следует отметить также, что визуально наблюдать метки можно только у небольших вертолетов. Кроме того, в известном устройстве метка крепится близь законцовок лопастей, для повышения точности измерений, однако во время вращения винта, под действием воздушных потоков лопасти сильно вибрируют и подвергаются значительным крутильным и изгибным деформациям, особенно их конечные зоны, что дополнительно затрудняет наблюдение.
Задачей полезной модели является создание устройства для точной идентификации лопастей вращающегося несущего винта вертолета, не снижающего безопасность полета и легко совместимого, например, с устройствами для диагностики положения лопастей в пространстве, определения их дисбаланса и виброконтроля.
Указанная задача решается тем, что в известном устройстве для идентификации быстродвижущихся объектов, преимущественно лопастей вращающегося несущего винта вертолета, включающем установленный в корпусе источник света, связанный с модулятором светового потока и отражателями в виде меток из светоотражающего материала, закрепленные на идентифицируемых лопастях, согласно полезной модели, в качестве источника света использован по меньшей мере один лазерный излучатель с видимым лучом, в качестве модулятора светового потока использован задающий генератор, при этом устройство дополнительно снабжено фотоприемником, установленным в корпусе лазерного излучателя и последовательно связанным с усилителем сигнала и блоком обработки информации, и средством для подавления бокового и заднего фона, установленным перед фотоприемником и оптически с ним связанным, а отражатели из светоотражающего материала размещены непосредственно на
лопастях вертолета. При этом:
- в корпусе закреплены два или три лазерных излучателя с видимым лучом, размещенные на равных расстояниях друг от друга;
- лазерные излучатели в корпусе закреплены с возможностью качания относительно оптической оси фотоприемника, посредством закрепленных в корпусе подвижных шаровых опор;
- средство для подавления бокового и заднего фона выполнено в виде светофильтра, окруженного по периметру втулкой с возможностью перекрывания излучения бокового фона;
- в качестве светоотражающего материала использована светоотражающая краска, бумага или пленка.
В дальнейшем устройство поясняется описанием конкретного примера его выполнения и чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема, а на фиг.2 - один из вариантов технического выполнения устройства (продольный разрез).
Устройство для идентификации быстродвижущихся объектов, преимущественно лопастей вращающегося несущего винта вертолета, содержит корпус 1, установленный в корпусе 1 лазерный излучатель 2 с видимым лучом, задающий генератор 3, связанный с лазерным излучателем 2, фотоприемник 4, установленный в корпусе 1 и средство подавления бокового и заднего фона, состоящее из светофильтра 5 и втулки 6, окружающей светофильтр 5 по периметру и жестко связанной с корпусом 1 и светофильтром 5. Светофильтр 5 установлен перед фотоприемником 4 и оптически с ним связан. Втулка 6 окружает светофильтр 5 с возможностью перекрывания излучения бокового фона. Устройство содержит также усилитель 7, вход которого связан с выходом фотоприемника 4 и блок обработки информации 8, связанный с усилителем 7. В предпочтительном варианте, показанном на фиг.2, все узлы устройства размещены в корпусе 1. В других вариантах, усилитель 7 и блок обработки информации 8 могут
быть установлены автономно. Лазерный излучатель 2 в корпусе 1 установлен с возможностью качания относительно оптической оси фотоприемника 4, посредством шаровых опор 9, подвижно закрепленных в корпусе 1 и жестко связанных с лазерным излучателем 2. В других вариантах (не показано) в корпусе 1 может быть закреплено два или три лазерных излучателя, установленных, соответственно, на диаметрально противоположных сторонах или через 120° друг от друга, т.е. на равных расстояниях, в зависимости от конкретной ситуации. Устройство содержит также отражатели 10.
В качестве отражателей 10 использованы метки из светоотражающей краски, нанесенные непосредственно на лопасти на расстояниях от комля винта, составляющих 10-15% длины лопасти.
Корпус 1 крепится на фюзеляже вертолета, предпочтительно в проеме иллюминатора. Он может быть закреплен любым известным образом. В описываемом варианте корпус 1 крепится к проему иллюминатора посредством кронштейна 11 и связанного с кронштейном 11 и с корпусом 1 переходника 12. При этом переходник 12 связан с жестко закрепленным в проеме иллюминатора кронштейном 11 посредством оси 13 с возможностью поворота относительно последней и фиксации в нужном положении посредством винта 14. Другим концом переходник 12 связан поворотно с корпусом 1 посредством резьбового соединения и фиксации в требуемом положении посредством гайки 15. Таким образом, корпус 1 может поворачиваться в двух перпендикулярных вертикальных плоскостях для настройки на метку.
Устройство работает следующим образом:
В исходном положении корпус 1 крепится в проеме иллюминатора посредством кронштейна 11 и поворачивается вокруг оси 13 и по винту переходника 12 так, чтобы фотоприемник 4 улавливал отражающийся от отражателя 10 свет. Корпус закрепляется в требуемом положении с помощью винта 14 и, соответственно, гайки 15. При необходимости, лазерный
излучатель 2 также настраивается посредством шаровых опор 9 для максимального освещения отражателя 10. Задающий генератор 3 задает требуемую частоту световых импульсов лазерного излучателя 2. Метку из светоотражающей краски освещают прерывистым светом лазерного излучателя 2. Отраженный свет улавливается фотоприемником 4 через светофильтр 5. Фотоприемник 4 преобразует оптический сигнал в электрический. Импульсы тока попадают на связанный с фотоприемником 5 усилитель 7, где они усиливаются и поступают в блок 8 обработки информации, который опознает идентифицируемые лопасти и выдает управляющий сигнал в совмещаемое с ним соответствующее устройство, например, в устройство для определения координат лопастей (не показано), в устройство для диагностики дисбаланса, виброконтроля и т.п.(не показано). Блоки устройства (усилитель и блок обработки информации) работают от общего источника питания (не показано).
Таким образом, использование в качестве источника света лазерного излучателя с видимым лучом, обеспечивает достаточную мощность световых импульсов, что позволяет эффективно работать на большом расстоянии и использоваться на вертолетах любых габаритов. Видимый луч позволяет легко осуществить настройку устройства, поворачивая и сам корпус и лазерный излучатель в корпусе, визуально отслеживая при этом положение луча.
Нанесение меток из светоотражающей краски непосредственно на лопасти позволяет, что особенно важно, исключить нарушение аэродинамических характеристик лопастей и установку на них дополнительных масс, что обеспечивает безопасность полета, позволяет осуществлять диагностику в натурных условиях.
Нанесение меток на расстоянии от комля винта, составляющем 10-15% длины лопасти, позволяет повысить точность идентификации лопастей, т.к. в этой зоне лопасть не подвергается значительным крутильным и изгибным деформациям с одной стороны, и не загораживается выступающими частями
х
- с другой стороны. К тому же это позволят осуществить точную идентификацию даже на больших вертолетах, где расстояние от устройства до отражателя достигает 4 метров. Светофильтр позволяет подавить излучение заднего фона, а окружающая его втулка -излучение бокового фона, что исключает ложные срабатывания устройства, повышая точность идентификации.
Исключение визуального наблюдения повышает надежность идентификации и позволяет совместить устройство с другими средствами диагностики положения или состояния лопастей и точно определить, тем самым, какая из лопастей имеет отклонение требуемых параметров от допустимых.