СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ СБЛИЖЕНИЯ ЛОПАСТЕЙ СООСНОГО ВЕРТОЛЕТА

Полезная модель «Система измерения сближения лопастей соосного вертолета» предназначена для использования в авиационной промышленности, в частности, при прямом измерении сближения концов лопастей в полете вертолета соосной схемы.
Известно устройство контроля сближения концов лопастей несущих соосных винтов вертолета, заключающееся в использовании киноаппаратуры, установленной на корпусе вертолета, с помощью которой фотографируют шаблон, выполненный в виде штанги, установленный на расстоянии радиуса винта от его оси и снабженной масштабной шкалой, используемой при расшифровке фотограмм (а.с. СССР №295713, В 64 D 47/00, 12.02.69 г.).
Недостатками устройства являются наличие механических узлов со сложной кинематикой, ограниченность времени записи информации из-за использования фотопленки и невозможность получения информации во время полета, чувствительность фотопленки к солнечному свету.
Известна система отслеживания для движущихся объектов (Патент США №3,524,354; G 01 М 1/00 (кл. 73-455) от 19.12.1967), используемая для измерения характеристик вертикального смещения траектории движущихся лопастей вертолета относительно плоскости их вращения, взятая за прототип.
Система отслеживания для движущихся объектов включает в себя источник света, создающий первый пучок света, проходящий через траекторию вращения лопасти, дефлектор, предназначенный для отражения светового пучка с целью создания второго светового пучка,
который отражается назад через траекторию под заданным углом между пучками, светочувствительный элемент расположен с той же стороны траектории, что и источник света, и предназначен для восприятия отраженного светового пучка и создания соответствующего электросигнала. При вхождении лопасти в первый или второй пучок (в зависимости от направления вращения лопастей), данный пучок прерывается и создается изменение электросигнала в светочувствительном элементе. Поскольку угол между пучками и скорость вращения винта постоянны, временной интервал в электросигнале от прерывания света началом и концом лопасти зависит от вертикального смещения лопасти между плоскостью вращения и фиксированной точкой отсчета, например дефлектором.
Недостатками прототипа являются отслеживание движущихся объектов косвенным способом, необходимость использования световых отражателей на лопастях, что ограничивает возможность контроля при их больших перемещениях, невозможность использования технического решения в режиме полета, из-за конструктивной неприемлемости просвечивания траектории лопастей в полете.
Технической задачей заявляемой полезной модели является реализация прямого измерения сближения лопастей в полете, повышение точности измерения, увеличение времени измерения.
Технический результат системы измерения сближения лопастей соосного вертолета, содержащей источник света, исходящий из него световой пучок и принимающий этот пучок светочувствительный элемент, обеспечивается тем, что источник света, расположенный на концах лопастей верхнего и нижнего винта, включает в себя лазерные модули, содержащие лазерный диод, соединенный с автономным источником питания через центробежный контакт, цилиндрическую линзу, ось цилиндра которой размещена в плоскости вращения лопастей,
предназначенную для формирования световой развертки, а светочувствительный элемент в виде фотодиодов, расположенный на борту вертолета, состоит из оптической камеры, содержащей светофильтр и оптический объектив со сферической граненой линзой, грани которой ориентированы по длине вдоль вала, а также матрицы в виде фоточувствительной диодной линейки с зарядовой связью, соединенной с электронным блоком управления матрицей, причем выход матрицы соединяется с входом буфера памяти 24 и через интерфейс с компьютером, включающим программу обработки результата величины сближения лопастей с выводом информации на монитор.
Полезная модель поясняется фиг.1-6, где на фиг.1 представлена схема измерения сближения лопастей для соосного вертолета в одном азимуте встречи лопастей, на фиг.2 - схема измерения сближения лопастей для соосного вертолета во всех азимутах встречи лопастей, на фиг.3 - развернутая блок-схема оптической связи излучающих модулей с бортовым оборудованием системы измерения сближения лопастей, на фиг.4 - схема граненой линзы, на фиг.5 - схема размещения поперечных световых полос на матрице, на фиг.6 - схема цилиндрической линзы.
Система измерения сближения лопастей соосного вертолета, содержит вал 1, верхний винт 2, нижний винт 3, лопасть 4 и лопасть 5, на концах которых установлены лазерные модули 6 и 7, содержащие цилиндрическую линзу 8, ось цилиндра которой размещена в плоскости вращения лопастей, для формирования световой развертки 9 и 10, лазерный диод 11, автономный источник питания 12, центробежный контакт 13, оптическую камеру 14, установленную на борту вертолета, содержащую светофильтр 15, матрицу 16, включающую фоточувствительную диодную линейку 17 с зарядовой связью для фокусировки на ней поперечных световых полос 18 и 19 и соединенную с электронным блоком управления матрицей 20, оптический объектив 21,
содержащий граненую линзу 22, включающую грани 23, длина которых ориентирована вдоль вала 1 несущих винтов. Кроме того, система измерения сближения лопастей соосного вертолета содержит буфер памяти 24, соединенный с электронным блоком управления матрицей 20 и через интерфейс 25 с компьютером 26, содержащим программу обработки результата величины сближения лопастей 27, а также монитор 28.
Работа заявленной полезной модели заключается в следующем. Вручную включаются лазерные модули 6 и 7, компьютер 26, оптическая камера 14.Производится юстировка лазерных модулей 6 и 7, и оптической камеры 14. По излучающему модулю, имеющему наименьшую мощность излучения, производится установка чувствительности оптической камеры 14. Вводится программа вычисления сближения лопастей. Запускается вращение несущих винтов 2 и 3. При этом посредством центробежного контакта 13 на лопастях 4 и 5 включаются лазерные модули 6, 7, и световое излучение от них сформированное цилиндрической линзой 8, в виде световых разверток 9 и 10 направляется на оптическую камеру 14, и на граненую линзу 22, грани 23 которой фокусируют световые развертки 9 и 10 на электронную матрицу 16 и образуют на ее фоточувствительной диодной линейке 17 поперечные световые полосы 18 и 19, общая яркость которых является суммой яркости от каждой грани 23. В связи с тем, что грани 23 размещены на сферической поверхности, световые полосы 18 и 19, остаются сфокусированными и неподвижными на диодной линейке 17, при прохождении световых разверток 9 и 10 через все грани 23, тем самым, увеличивая длительности времени засветки фоточувствительной диодной линейки 17, в сравнении с гладкой сферической линзой. Таким образом, за время прохода световой развертки 9 от лопасти 4 по граненой линзе 22 поперечная световая полоса 19 на фоточувствительной диодной линейке 17 остается неподвижной. За это время производится электронный опрос состояния
всех фотодиодов (до 3-х опросов), после чего сигналы адреса засвеченных фотодиодов например, (от 2-х до 6 шт.), в виде верхнего и нижнего кода светового пятна, поступают на буфер памяти 24, а так же, через интерфейс 25 на компьютер 26. Следующий за этим проход по граненой линзе 22 световой развертки 10 от лопасти 5, которая попадает в азимут встречи с лопастью 4, образует поперечную световую полосу 18, которая, также, фиксирует ее на диодной линейке 17 и повторяет процесс появления сигнала с новым адресом нижнего и верхнего краев светового пятна от лопасти 5. Программа вычисления сближения определяет величину измеряемого параметра, как разность между кодами, характеризующими центры двух световых пятен. Из-за затенения лопастью 4 лазерного излучения от лазерного модуля 6, установленного на лопасти 5, при юстировке устанавливается временная задержка между исчезновением на оптической камере 14 световой развертки 9 и появлением световой развертки 10. Задержка по времени производится, за счет разнесения световых разверток 9 и 10 по азимуту, в зоне встречи лопастей 4 и 5. Промежуток времени до появления следующей пары световых разверток 9 и 10, используется программой для обработки результата величины сближения лопастей и записи информации в память компьютера 26, а на мониторе 28 отображается информация о величине сближения лопастей в цифровом и графическом виде. Наличие буфера памяти 24 позволяет получать информацию о сближении на вертолете автономно, с последующим вычислением в наземных условиях.