Устройство для измерения параметров ветра

Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУпо делам паооретеммй м открытийОпубликовано 30.05.82. Бюллетень М 20 Дата опубликования описания 30.05.82 72) Авторы изобретени П.Ракосей и А.И.Тимухн А.М.Новик и альное конструкторское бюро гидрометеорологичесщчприборостроения е(71) Заявител 54) УСТРОЙСТВ РЕНИЯ ПАРАМЕТРОВРА носится к м ерит ельной и может бь измерения петеинфорть Из обретениеологической и ионной техни о араме использовано дляров. истинного вецегося объекта,с борта У Известно устроиство для измерения и регистрации средней скорости и направления ветра, содержацее два ультразвуковых ветроприемника с взаимно перпендикулярными осями направления распространения ультразвука, выходы каждого из которых через пересчетные схем подключены к блокам осреднения, каждый из блоков осреднения через соответствующий линейный вращающийся трансформатор электрически связан с синусно-косинусиым вращающимся трансформатором, напряжение на одной иэ выходных обмоток которого пропорционально средней скорости ветра, а угол поворота его ротора пропорционален среднему направлению ветра, кроме того, с целью обес печения возможности производства измереяай с движущегося объекта мехщублоками осреднения и линейным вращающимся трансформатором ветроприемника, ориентированного по направлению движения, установлен механический дифференциал, а на выходе цепивыработки среднего направления ветраустановлен другой механический дифференциал Г 1 ,Недостатком данного устройстваявляется сложность и невысокая надежность устройства из-за наличия в немдвух механических дифференциалов,что также удорожает устройство.15Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для измеренияпараметров ветра с борта,движущегося корабля, содержащее датчик ветра, устройство преобразования .ско 20рости и направления ветра в угол поворота, два линейных вращающихсятрансформатора, два синусно-косинусных вращающихся трансформатора,30 3 93240механическое суммирующее устройство ( дифференциал ) и векторныйпостроитель, установленные таким образом, что ротор одного линейного вращающегося трансформа-. 5тора связан с выходом устройства преобразования скорости ветра, а выходная обмотка его подключена к статорной обмотке одного синусно-косинусного врацающегося трансформатора,ротор которого связан с суммирующимустройством, складывающим величинынаправления наблюдаемого ветра и курса корабля, ротор второго линейноговращающегося трансформатора связанс выходом устройства измерения скорости корабля, а выходная обмоткаего подключена к статорной обмоткевторого синусно-косинусного врацаюцегося трансформатора, ротор которого развернут на угол, равный курсукорабля, при этом выходная синуснаяи косинусная обмотки одного синуснокосинусного вращающегося трансформатора включены последовательно и в25противофазе с аналогичными обмотками второго синусно-косинусного вращающегося трансформатора 2 1.1Недостатком из вестного устр ой ст,ва является сложность и невысокаянадежность устройства,Цель изобретения - упрощение устройства и увеличение надежности егоработы,Поставленная цель достигается тем,35что в устройстве для измерения параметров ветра, содержащем датчик ветра, блок преобразования скорости ветра в угол поворота, блок преобразования направления ветра в угол поворо40та, первый линейно-вращающийся трансФорматор, ротор которого связан с выходом блока преобразования скоростиветра в угол поворота, а выходнаяобмотка - с статорной обмоткой перво 45го синусно-косинусного вращаюцегосятрансформатора второй линейный врацающийся трансформатор, ротор которого связан с выходом прибора трансляции скорости корабля, второй синусно-косинусный вращающийся трансформатор, ротор которого связан с выходомблока измерения курса корабля, соединенного с прибором трансляции курсакорабля, и векторный построитель,ротор первого синусно-косинусноговрацаюцегося трансформатора связанс выходом блока преобразованйя направления ветра в угол поворота, выходная 6 4синусная обмотка первого. синусно-косинусного вращающегося трансформаторасвязана со статорной. обмоткой второго синусно косинусного вращающегосятрансформатора, выходная косинуснаяобмотка первого синусно-косинусноговращаюцегося трансформатора последовательно и в противофазе е выходомвторого линейного вращаюцеГося трансФорматора подключена к второй статорной обмотке второго синусно-косинусного вращающегося трансформатора,а входы векторного построителя соединены с выходами второго синусно-косинусного вращающегося трансформатора.На Фиг. 1 приведена блок-схемапредлагаемого устройства; на Фиг. 2 -диаграмма построения векгора скорости истинного ветра,Устройство содержит датчик 1 ветра, включаюций крыльчатку 2, кинематически связанную с тахогенератором3, и Флюгарку 4, кинематически связанную с сельсином-датчиком 5. Выход тахогенератора 3 связан с входомблока 6 преобразования скорости ветрав угол поворота и соединен с выходом линейного вращающегося трансформатора (ЛВТ) 7 и входом усилителя 8,выход которого подключен к двигателю9, вал которого кинематически связанс ротором ЛВТ и с ротором, принадлежащего вычислителю 10 истинноговетра ЛВТ 11. Выход сельсина-датчика 5 подключен к входу блока 12,преобразования направления ветра в угол поворота и соединен с входом сельсина-приемника 13, выход которого через усилитель 14 подключен к двигателю 15, вал которого кинематически связан с ротором сельсина-приемника 13 и с ротором, принадлежащего вычислителю 1 О истинного ветра синусно-косинусного вращающегося трансформатора 16. Кроме того, устройство содержит сельсин-датчик 17 курса, расположенньш в приборе 18 (компас или прибор, транслирующий курс корабля) ЛВТ 19 расположенный в приборе 20 (лаг или прибор, транслируюций скорость корабля), а также блок 21 измере - ния курса корабля, вход которого, соединенный с входом сельсина-приемника 22, подключен к выходу сель- сина-датчика 17 курса, а выход сельсина-приемника 22 через усили - тель 23 подключен к двигателю 24, вал которого кинематически связан5 9с ротором сельсина-приемника 22,и с ротором, принадлежацего вычислителю 1 О истинного ветра синусно-косинусного вращающегося трансФорматора 25,Выход ЛВТ 11 подключен к статорной обмотке синусно-косинусноговрацающегося трансформатора 16,один выход синусно-косинусноговращаюцегося трансформатора 16подключен к одному входу синуснокосинусного врацающегося трансформатора 25, а второй выход синусно-косинусного вращающегося трансформатора 16 последовательно и в противоФазе с выходом ЛВТ 19 подключен квторому входу синусно-косинусноговрацаюцегося трансформатора 25,Выходы синусно-косинусного вращающегося трансформатора 25 через электрические связи 26 и 27 соединеныс входами векторного построителя28, которые подключены к входам синусно-косинусного вращающегося трансформатора 29. Один выход синусно -косинусного врацающегося трансформатора 29 подключен через усилитель30 к двигателю 31, вал которого кинематически связан с ротором синусно-косинусного вращающегося трансформатора 29, другой выход еинусно-косинусного врацающегося трансформатора 29 соединен с входом усилителя 32 и выходом ЛВТ 33, выходусилителя 32 подключен к двигателю34, вал которого кинематически связан с ротором ЛВТ 33,Устройство имеет две пары выходов.по истинному ветру. С выходовсинусно-косинусного врацаюцегосятрансформатора 25 выдаются напряжения 0.00 Выпропорциональныесоответствующим составляющим вектора скорости истинного ветра в прямоугольной системе координат. Углы поворота роторов двигателей 31и 34 пропорциональны соответственно направлению (К 11) и скорости (0)истинного ветра, или аргументу и модулю вектора скорости истинного ветра (составляюцим вектора скоростиистинного ветра в полярной системе,координат).Устройство работает следующим образом,Крыльчатка 2 датчика 1 ветра.вращается со скоростью, пропорциональной скорости наблюдаемого ветра и вращает связанный с ней ротор асинхронно 32406 6 5052025 30 35 40 ф 5 го тахогенератора 3, на выходе которого вырабатывается напряжение, пропорциональное скорости вращения ротора тахогенератора 3, а следовательно, и скорости наблюдаемого ветра, Зто напряжение поступает в блок 6 преобразования скорости ветра в угол поворота и сравнивается с выход; ным напряжением ЛВТ 7, сигнал рассогласования поступает на усилитель8, выход которого подключен к двигателю 9, вал которого разворачивает ротор ЛВТ 7 до момента достижения равенства сравниваемых напряжений. Угол поворота ротора ЛВТ 7 пропорционален его выходному напряжению, равному выходному напряжению тахогенератора 3, а следовательно, и скорости наблюдаемого ветра, Кинематически связанный с валом двигателя 9 роторЛВТ,1 1, принадлежащего вычислителю10 истинного ветра, поворачиваетсяна угол, пропорциональный скоростинаблюдаемого ветра,флюгарка 4 датчика 1 ветра устанавливается вдоль ветрового потокаи разворачивает ротор сельсина датчика 5, сигнал с выхода последнегопоступает на вход сельсина приемника13 блока 12 преобразователя направления ветра в угол поворота. С выходасельсина-приемника 13 сигнал рассо-.гласования через усилитель 14 поступает на вход двигателя 15, вал которого разворачивает ротор сельсинаприемника 13 до момента компенсациисигнала рассогласования на его выходе,при этом угол поворота ротора сельсина-приемника 13 равен углу поворотаротора сельсина-датчика 5.Кинематически связанньпЪ с валомдвигателя 15 ротора, принадлежащеговычислителю 10 истинного ветра, синусно-косинусный вращающийся трансФорматор 16 поверяется на угол, равный направлению наблюдаемого ветра.В приборе 18 ротор сельсина-датчика 17 курса разворачивается на угол,равный курсовому углу, сигнал с выхода сельсина-датчика 17 курса поступает на вход сельсина-приемника 22 устройства измеревая курса корабля 21. С выхода сельсина-приемника 22 сигнал рассогласования через усилитель 23 поступает на вход двигателя 24. При отработке сигнала рассогласования вал двигателя 24 разворачивает пинематически связанный с ним роторсельсина-приемника 2230 ветра. Выходные напряжения Овыи П. сабаях синусно-косинусного вращаюцегося трансформатора 25 поступают через электрические связи 26 и 27 в векторный построитель 28 на статорные обмотки синусно-косинусного врацаюцегося трансформатора 29. С выхода одной из роторных обмоток синус- но-косинусного вращающегося трансформатора 29 напряжение через усилитель 30 поступает на двигатель 31, вал которого разворачивает ротор синусно-косинусного вращающегося трансформатора 29 до момента компенсации сигнала на выходе подключенной к усилителю 30 роторной обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора 29. При этом угол поворота вала двигателя 31 и ротора синусно-косинусного вращающегося трансформатора 29 будет равен значению направления истинного 405055 9 9324где Ох и 01,-, напряжения, пропорциональные соответствующим составляюцим вектора скорости истинного ветра в земной (прямоугольной) системекоординат ХОУ (ось х направлена насевер).От полученных выражений для напряжений очевиден переход к значениямсоставляюцих вектора скорости истинного ветра100)=% бо 51 К +К)-У ООб КО Я 510 (Кр+ К) Ч 510 Кгде О, Оу - составляющие вектораскорости истинного ветра в земнойсистеме координат.Полученные выражения согласуютсяс диаграммой построения вектора скорости истинного ветра (Фиг. 2),где ХОУ - земная система координат, 20ХОУ - корабельная система координат,Ч - вектор скорости корабля;% - вектор скорости наблюдаемого ветра25УЧ - вектор скорости истинноговетра;0, 1.1 - составляющие вектора скорости истинного ветра в земной системе координат;фХ 11 ф,1- составляющие скорости наблюдаемого ветра в корабельной системе координат;К - курс корабля;К Н - направление наблюдаемого З 5 06 10ветра КО (аргументу вектора скоро-сти истинного ветра), Напряжение с выхода другой обмотки синусно-косинусного врацаюцегося трансформатора 29 пропорционально модулю вектора скорости истинного ветра О, Это напряжение с помощью следяцейсистемы, состоящей из усилителя 32,двигателя 34 и ЛВТ 33 преобразуется в угол поворота, Таким образом, углы поворота роторов двигателей 31 и 34 векторного построителя 29 про-порциональны соответственно направлению (КО) и скорости (О) истинного ветра или аргументу и модулю вектора скорости истинного ветра (составляюцим вектора скорости истинного ветра в полярной системе координат). Формула изобретенияУстройство для измерения параметров ветра, содержащее датчик ветра, соединенный с блоком преобразования скорости ветра в угол поворота и с блоком преобразования направления ветра в угол поворота, первый линейно- вращающийся трансформатор, ротор которого связан с выходом блока пре- . образования скорости ветра в угол поворота, а выходная обмотка - с статорной обмоткой первого синусно-косинусного врацающегося трансформатора, второй линейно-вращающийся трансформатор, ротор которого связан с выходом прибора трансляции скорости корабля, второй синусно-косинусный врацаюцийся трансформатор, ротор которого связан с выходом блока изме- ренин курса корабля, соединенного с прибором трансляции курса корабля, и векторный построитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упроцения и повышения надежности, ротор первого синусно-косинусного врацаюцегося трансформатора связан с выходом блока преобразования направления ветра в угол поворота, выходная синусная обмотка первого синуснокосинусного вращающегося трансформатора связана с статорной обмоткой второго синусно-косинусного вращающегося трансформатора, выходная косинусная обмотка первого синусно-косинус- ного врацающегося трансформатора по следовательно и в противофазе с выходом второго линейно-вращающегося трансформатора подключена к второй статорной обмотке второгО синуснокосинусного врацаюцегося трансформа93240 б 11тора, а входы векторного построителя соединены с выходом второго синус- но-косинусного вращающегося трансформатора.Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе 12 1, Лвторское свидетельство СССР 11 140249, кл, С 01 И 1/02, 19 б 0932406 г. Составитель А.нко Техоед М. Надь роч о 3 ИПИ Госуд по делам 5 Моск 130 иал ППП "П ул. Про ая едактоо В. аказ 3775/6 ВНТираж 883арственного комизобретений иа ЖРащсктент", г. Ужгоро Подлмета СССРткрытийя наб. д. тор И. Мусжное