Электромеханический барометрический высотомер

Электромеханический высотомер по сравнению с механи­ческим обеспечивает более точное измерение относительной высо­ты полета за счет разгрузки чувстви­тельного элемента с помощью следящей системы.

Рис.1.5 функциональная схема УВИД

На рис. 1.5 представлена функциональная схема элект­ромеханического ба­рометрического высотомера типа УВИД. Воздух из систе­мы статического дав­ления поступает в герметичную по­лость указателя. Статическое давле­ние воспринимается чувствительным эле­ментом ЧЭ — бло­ком анероидных ко­робок.

При изменении высоты полета про­исходит линейное перемещение на величину l_зподвижного цент­ра блока анероидных коробок, которое передается на якорь ин­дукционного датчика ИД, входящего в состав следящей систе­мы. При этом происходит изменение положения якоря относительно сердечника и на выходе индукционного датчика возникает сигнал рассогласования в виде напряжения, которое подается в усилитель У. Одновременно в усилитель подается на­пряжение, пропорциональное аэродинамической поправке. Сум­марное напряжение после усиления подается на управляющую об­мотку двигателя Д.

Двигатель через редуктор Р₁ и функциональное устройство ка­нала высоты (ФУн) перемещает сердечник индукционного датчи­ка в согласованное положение с якорем и одновременно приводит в движение индикаторное устройство указателя (стрелку СТ и счетчик СЧн), с помощью которых производится отсчет измерен­ной барометрической высоты. Через редуктор P₁ движение также передается на щетку потенциометра П, угол поворота которой про­порционален измеренной высоте.

Ввод значения давления р₀ производится вручную путем враще­ния рукоятки, расположенной на лицевой части указателя. От ру­коятки движение передается через редуктор Р₂ в функциональное устройство ФУ_Ро, а затем в функциональное устройство высоты ФУн. Контроль вводимой величины р₀ осуществляется по счетчи­ку СЧ_Ро.

Для автоматического определения аэродинамической поправки в комплекте высотомера УВИД имеется вычислитель аэродинами­ческих поправок ВАП. Его функциональная схема также представ­лена на рис. 1. 5.

Статическое давление р воспринимается чувствительным эле­ментом ВАП и преобразуется им в перемещение l₁ щетки потен­циометра П₁, к которому подаeтся напряжение U, а снимается с него напряжение U₁, пропорциональное перемещению щетки и за­висящее от статического давления, т. е. U =f(p).

Снимаемое с потенциометра П₁ напряжение подается на по­тенциометр П₂, щетка которого перемещается от второго чувстви­тельного элемента, воспринимающего динамическое давление. Снимаемое с потенциометра П₂ напряжение является функцией статического р и полного р давлений. Оно пропорционально аэро­динамической поправке. Это напряжение поступает на вход усили­теля У.

Кинематическая схема указателя УВИД представлена на рис. 1.6. Чувствительным элементом является блок анероидных коробок БА. Один жесткий центр блока (левый) укреплен на ос­новании прибора, а другой подвижный (правый) через термоком­пенсатор БМ и тяги T₁ и Т₂ соединен с якорем Я индукционного датчика.

Сердечник С индукционного датчика имеет Ш-образную фор­му. На нем размещены три обмотки. Первичная обмотка ОВ рас­положена па среднем стержне. К ней подводится напряжение пи­тания. На крайних стержнях размещены вторичные обмотки, которые соединены между собой по дифференциальной схеме.

Ось вращения О₂ якоря Я и сердечника С индукционного дат­чика укреплена на качалке К, которая может поворачиваться во­круг оси О₃. Под действием пружины ПР₃ качалка всегда прижа­та к рабочей поверхности-кулачка КЛ, жестко связанного с чер­вячным колесом ЧК.

В установившемся режиме зазоры между якорем и крайними стержнями сердечника равны. В этом случае во вторичных обмот­ках индукционного датчика наводятся одинаковые по величине э. д. с. Так как вторичные обмотки включены по дифференциаль­ной схеме, то суммарная э. д. с. на выходе датчика будет равна нулю. Якорь относительно тяг T₁ и Т₂в данном случае удерживает­ся с помощью пружин ПP₁ и ПР₂.

При изменении высоты полета и соответственно статического давления происходит перемещение подвижного центра О₁ блока анероидных коробок, которое через биметаллический компенсатор БМ и тяги T₁ и Т₂ передается на якорь Я индукционного датчика. Якорь поворачивается вокруг оси О₂ на некоторый угол. В резуль­тате нарушается равенство зазоров между якорем и крайними стержнями сердечника и на выходе индукционного датчика появ­ляется напряжение, которое после усиления в усилителе подается на управляющую обмотку двигателя Д.

Рис.1.6. упрощенная кинематическая схема УВИД

Двигатель через редуктор и червяк Ч поворачивает червячное колесо ЧК с укрепленным на нем кулачком КЛ. Поворот кулачка КЛ вызывает поворот качалки К с укрепленным на ней индукцион­ным датчиком. При повороте качалки ось О₂ якоря занимает новое положение и якорь поворачивается вокруг оси О₂ в направлении, обеспечивающем равенство зазоров между якорем и крайними стержнями сердечника индукционного датчика.

Одновременно с этим двигатель через редуктор приводит в дви­жение индикаторное устройство (счетчик СЧн и стрелка СТ) и щетку выходного потенциометра П.

Профиль кулачка КЛ выбран таким, что при перемещении подвижного центра О₁ блока анероидных коробок, пропорциональ­ном величине статического давления, угол поворота кулачка будет пропорционален величине барометрической высоты. Следователь­но, угол поворота счетчика СЧн стрелки СТ и щетки потенциомет­ра П также пропорционален измеряемой высоте, что позволяет сделать шкалу прибора равномерной по высоте.

Передаточное число редуктора выбрано таким, что один оборот стрелки СТ соответствует изменению высоты на 1000 м, а оцифров­ка шкалы позволяет отсчитывать высоты с точностью до 5 м. По счетчику СЧн производится дискретный отсчет высоты через 10 м. В указателе высотомера предусмотрено специальное устройст­во, позволяющее вводить поправки на изменение давления р₀ у земли. Ввод значений давления р₀ осуществляется путем враще­ния рукоятки р₀, укрепленной на оси, которая оканчивается вин­том В. С помощью этого винта и специальной гайки СГ вращатель­ное движение рукоятки Р₀ превращается в поступательное дви­жение гайки СГ, которая жестко связана с кулачком КУ. Направ­ляющая НП препятствует повороту гайки СГ вокруг оси.

При вращении рукоятки Р₀ кулачок КУ, перемещаясь посту­пательно, воздействует через рычаг Р и толкатель ТК на червяк Ч, перемещая его поступательно вдоль оси вращения. Осевое пере­мещение червяка Ч вызывает поворот на определенный угол чер­вячного колеса ЧК и жестко связанного с ним кулачка КЛ, кото­рый, воздействуя на качалку К, нарушает равенство зазоров меж­ду якорем Я и крайними стержнями сердечника С. Вследствие этого на выходе индукционного датчика появляется напряжение, которое после усиления в усилителе подается на управляющую об­мотку двигателя Д. Двигатель через редуктор будет поворачивать кулачок КЛ, а следовательно, и качалку К в положение, при кото­ром восстанавливается равенство зазоров между якорем и край­ними стержнями сердечника. Одновременно двигатель поворачи­вает счетчик СЧн, стрелку СТ и щетку потенциометра П.

Таким образом, вращение рукоятки р₀ приводит к изменению показаний прибора. Визуальный отсчет введенного значения дав­ления р₀ осуществляется по показанию счетчика СЧ р₀, который через редуктор связан с осью рукоятки р₀.

С целью предотвращения выхода из строя указателя в нем предусмотрены специальные устройства, ограничивающие диапа­зон измерения высоты и ввода значений давления р₀. Указатель выходит из строя в том случае, если при повороте кулачка КЛ про­тив часовой стрелки произойдет сброс качалки К с максимального радиуса кулачка на минимальный.

Во избежание отказа прибора предусмотрен механический упор, состоящий из вала ОВ, который под действием пружины ПР₄ упирается в хвостовую часть качалки К. При работе прибора в пределах измеряемой высоты между зубом 3₁ расположенным на второмконце вала ОВ, и зубом 3₂, расположенным на шестерне, кинематически связанной с ручкой р₀, будет определенный за­зор.

Если вращать ручку р₀ в направлении, соответствующем вра­щению кулачка КЛ против часовой стрелки, то качалка К также будет поворачиваться против часовой стрелки, перемещая вал ОВ вправо. Зуб 3₁ упирается в зуб 3₂ и дальнейший поворот ручки р₀ невозможен.

Для компенсации температурных погрешностей чувствительно­го элемента в высотомере применен термокомпенсатор, представ­ляющий собой скобу БМ, один конец которой соединен с подвиж­ным центром О₁блока анероидных коробок, а другой — с тягой Т₁. Этот компенсатор обеспечивает температурную компенсацию первого, и второго рода.