DK165427B - Positionsdetektor, isaer til bestemmelse af positionen af spidserne af rotorbladene i en helikopter og fremgangsmaade dertil - Google Patents

Description

i

DK 165427 B

Den foreliggende opfindelse angår en positionsdetektor og en fremgangsmåde, især til bestemmelse af den lodrette position af spidserne af rotorbladene på en helikopterrotor, så at enhver mangel på ensartethed i udbøjningen af alle bladene i rotoren kan 5 detekteres og korrigeres.

Selv om opfindelsen specielt vil blive beskrevet anvendt til dette brug, vil det forstås, at den kan anvendes til detektering af positionen af andre genstande, f.eks. den lodrette nedbøjning af enden af en stationær udkraget bjælke, eller udbøjningen af rotor-10 bladspidser i en turbine eller komponenter i andet roterende maskineri .

US patentskrift nr. 3.856.410 omhandler en fremgangsmåde og et apparat til afprøvning af helikopterrotorer, hvor der, når bladene roterer, projiceres billeder af dem ind på et følsomt område af et 15 optisk hoved. Positionen af lodret afbøjning af hvert blad bestemmer størrelsen af det følsomme område, som dækkes, når bladet passerer synsfeltet, og ud fra dette kan cter udledes et svingende elektrisk signal til at give en indikation af den lodrette afbøjning af bladet.

20 I henhold til den foreliggende opfindelse er positionsdetekto ren af den i krav 17s indledning angivne art ejendommelig ved, at føleren har form af en række af optiske føleelementer, der strækker sig parallelt med den smalle lodrette synsfeltstrimmel, og at detektoren har elektroniske organer til gentagen skanning af 25 elementerne i skannecykler og til detektering af positionen af en referencedel af et blad langs synsfeltet, når bladet passerer igennem synsfeltet, idet varigheden af skannecyklerne er kortere end den tid, som det tager for et blad at passere gennem synsfeltet.

Denne særlige form for føler, som udgøres af en række af 30 føleelementer i kombination med elektroniske skanneorganer, gør det muligt for brugeren meget hurtigt at få et mere nøjagtigt mål for den lodrette afbøjning af et rotorblad, end hvad der er muligt ved den i det ovennævnte US patentskrift angivne fremgangsmåde.

Målet kan være et rotorblad, eller det kan være fastgjort til 35 et blad, og det kan være langstrakt og parallelt med den smalle lodrettt synsfeltstrimmel, som igen vil strække sig i hovedretningen af forventet udbøjning. En referencedel på målet kan være en linie, der strækker sig på tværs af det langstrakte mål, og den kan være en spalte i et uigennemsigtigt mål, så at lys kan ses gennem spalten af

DK 165427 B

2 føleren. Referencedelen kan også være en godt reflekterende strimmel på en ikke reflekterende mål overflade, men denne anvendelse vil kræve en lyskilde eller anden stråling, som føleren er følsom for, til belysning af referencedelen, når målet er i synsfeltet.

5 Fordelen ved at have en referencedel på målet er, at bredden af referencedelen og dens position langs målet kan måles nøjagtigt, og at den kan tilvejebringe referenceinformation, ud fra hvilken den faktiske udbøjning af genstanden, som bærer målet, kan bestemmes. Alternativt kan selve bladet virke som mål, fortrinsvis bagkanten af 10 bladet, da denne vil være lavere end forkanten, når hældningen af bladet er indstillet til flyveforhold.

Organerne, som definerer det langstrakte synsfelt, kan omfatte en langstrakt linse.

Ved anvendelse til en helikopterrotor kan målet anbringes på 15 spidsen af hvert rotorblad, idet det strækker sig i lodret retning med en langstrakt spalte, som udgør referencedelen med en kendt bredde i en kendt afstand fra enden af mål striml en, og idet den smalle lodrette synsfeltstrimmel og føleren strækker sig parallelt med længden af målet.

20 Positionsdetektoren ifølge opfindelsen er ret simpel, fordi det til dagslysanvendelse ikke er nødvendigt at bestråle målet, og føleren kan kobles til logiske faststofkredsløb, der er i stand til at give en direkte indikation af størrelsen af udbøjning af et hel i -kopterrotorblad eller en anden genstand, hvilken information kan 25 opdateres, når den ændrer sig. Naturligvis kan andre typer af logiske kredsløb anvendes om ønsket.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til afprøvning af en helikopter, hvor en smal lodret synsfeltstrimmel defineres af organer, og rotoren roterer, så at bladene efter hinanden passerer 30 gennem denne lodrette strimmel, og rotorbladenes positioner i synsfeltet aftastes optisk, og det for denne fremgangsmåde ifølge opfindelsen ejendommelige er, at en flerelementføler, som strækker sig parallelt med den smalle lodrette synsfeltstrimmel, skannes gentagne gange i skannecykler, og at positionen af de forskellige 35 blade i synsfeltet beregnes ud fra signaler, der afledes under skannecykl erne.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et skematisk billede forfra af en helikopter,

DK 165427 B

3 hvor der anvendes en udførelsesform for en føler ifølge opfindelsen, fig. 2 en detalje i større målestok af spidsen af et helikopterblad set i retning af pilen II i fig. 1, 5 fig. 3 et skematisk blokdiagram over kredsløbet, hvori føleren i fig. 1 indgår, og fig. 4 og 5 karakteristikker, som fremkommer under anvendelse af føleren.

Føleren tjener til at tilvejebringe en indikation af udbøjnin-10 gen af de enkelte blade på en roterende helikopterrotor og også til at tilvejebringe en indikation af eventuel forsinkelse eller forspring i periferiens retning af et enkelt blad.

Føleren omfatter et ladningskoblet organ (CCD) 11, der omfatter en normalt lodret række af følerelementer (256 elementer i det 15 beskrevne eksempel) indbefattende et integreret kredsløb, der omfatter et skifteregister, så at den elektriske ladning på hvert element kan overføres af en styring 12 (fig. 3) til en mikroprocessor 13, når elementerne skannes i en skannecyklus styret af skifteregistret. Foran det ladningskoblede organ findes der en linse 14, som 20 er indrettet til at fokusere på den lodrette række af følerelementer, idet lys fra en smal lodret synsfeltstrimmel er angivet generelt ved 15 i fig. 1 og 2. Båndet kan være ca. 5 cm høj ved spidsen 16 af helikopterbladene, hvoraf et er vist i fig. 1 og 2.

Linsen vender billedet af synsfeltet 15 om, og elementerne i 25 det ladningskoblede organ skannes lodret nedad af skifteregistret, så at det modtagne billede er billedet af en tynd lodret skive af baggrund, som bliver afbrudt regelmæssigt af et roterende rotorblad.

Til kalibreringsformål bærer spidsen af hvert blad en nedhængende målstrimmel 17, f.eks. 10 cm høj og 3 cm bred, der i en kendt 30 afstand L (f.eks. lig med 1 cm) opad fra den nederste kant har et vandret rektangulært hul L2> der er lige så højt og næsten lige så bredt som målstrimlen 17.

Virkningen vil være, at under en skanning af det ladnings-koblede organ, medens synsfeltet 15 afbrydes af et blad og dets mål 35 17, vil signalet, som modtages af mikroprocessoren, være som vist i fig. 4, idet det består af et højt signal, som repræsenterer spidsværdien af hvid i en tid t svarende til betragtning af den klare baggrund under målet, og derefter en periode Lj med lavt signal repræsenteret ved afspærringen af lys af det nederste af målet,

DK 165427 B

4 derpå en lige så lang periode L2 med maksimalt hvidt signal, når lys modtages gennem hullet 18, og endelig et lavt signal i en sort periode indtil enden af tidsrummet T for skanningen på grund af afspærringen af lys først af den øverste del af målet 17 og derpå af 5 bladets krop.

Det vil forstås, at tiden t før det sorte signal vist i fig. 4 vil være et mål for den absolutte lodrette forskydning af den nederste kant af målet og følgelig af bladet i forhold til en eller anden referencehøjde. Skannetiden for det ladningskoblede organ 11 10 vil være kortere end den tid, som det tager for bladet og målet at passere gennem synsfeltet 15, så at flere skanninger foretages under passagen af hvert blad, og den mindste aflæsning anvendes som den sande bladposition. Signalerne fra de forskellige blade kan sammenlignes, så at en eventuel variation i højderne af de enkelte blad-15 spidser kan indikeres.

Kredsløbet i fig. 3 indbefatter et antal tidsstyretællere 19, der anvendes til at give signaler, som repræsenterer størrelserne t,

Lj og l_2 vist i fig. 4. Lj og L2 svarer til de kendte ens højder af henholdsvis den nederste uigennemsigtige del af målet og hullet 18, 20 og ved midling af disse værdier kan der opnås kompensation for eventuelle fejl, som indføres af en eller anden ændring i affølingstærsklen for logikkredsløbet forårsaget af forskellige belysningsniveauer. Højden svarende til L er kendt, så at t kan bestemmes nøjagtigt udtrykt ved denne kendte højde L. Under indle-25 dende kalibrering behøver bladene ikke at rotere.

En referenceimpuls føres til kredsløbet i fig. 3 én gang pr. omdrejning af rotoren, og ved at relatere signalerne således som vist i fig. 4 for hvert af rotorbladene til denne referenceimpuls kan en eventuel variation af omkredspositionen af et eller andet 30 blad fra den ønskede ens indbyrdes afstand langs omkredsen indi keres, selv om der forekommer en variation fra omdrejning til omdrejning.

Et styrekredsløb 22 overvåger det maksimale videoudgangssignal fra det ladningskoblede organs føler, og et udgangssignal fra denne 35 anvendes til at styre en iris 21, der er en del af linsen 14. Det maksimale udgangssignal fra det ladningskoblede organs føler bliver således opretholdt for varierende lysniveauer.

Et andet udgangssignal fra styrekredsløbet 22 informerer mikroprocessoren 13, hvis lysniveauet er for lavt til

DK 165427B

5 tilfredsstillende funktion. Mikroprocessoren kan derpå forøge integrationstiden og/ eller informere operatøren om, at lysniveauet er for lavt.

Et udgangssignal fra mikroprocessoren, som repræsenterer t/T, 5 omsættes til at analogt signal i en omsætter 24 for at drive et måleinstrument 25, der hensigtsmæssigt er indstillet således, at når måleinstrumentets viser er på halvdelen af fuldt skalaudslag, er billedet af hullet 18 i midten af synsfeltet 15.

Information fra mikroprocessoren 13 sendes også over en seriel 10 datagrænseflade 26 til en datamat, som kan vise den detekterede information visuelt.

Til anvendelse af systemet om natten, når der er utilstrækkelig baggrundsbelysning, kan målet 17 erstattes af et mål, der i stedet for hullet 18 har en godt reflekterende strimmel med samme form 15 vendende mod kameraet og indrettet til at reflektere belysning fra en lampe 27, som kan styres fra mikroprocessoren 13 over et drivtrin 28 for kun at tændes, når et blad skal træde ind i synsfeltet 15.

Det modtagne signal inverteres og vil således fremtræde som vist i fig. 5, idet det er "sort" over det meste af den cykliske pe-20 riode T, men er "maksimalt hvidt" i et interval L svarende til den reflekterende strimmel til tidspunktet t fra begyndelsen af skanningen.

25 1 35

Claims (10)

1. Positionsdetektor til bestemmelse af den lodrette udbøjning af især en helikopterrotors spidser med midler, der fastlægger en 5 smal lodret synsfeltstrimmel for bladene på en helikopterrotor, når de roterer gennem synsfeltet i en hvilken som helst af et område af positioner langs den lodrette strimmel, samt en optisk føler, der bestemmer spidsens position, når den passerer synsfeltet, kendetegnet ved, at føleren (11) har form af en række af 10 optiske føleelementer, der strækker sig parallelt med den smalle lodrette synsfeltstrimmel, og at detektoren har elektroniske organer (12) til gentagen skanning af elementerne i skannecykler og til detektering af positionen af en referencedel (18) af et blad langs synsfeltet, når bladet passerer igennem synsfeltet, idet varigheden 15 af skannecyklerne er kortere end den tid, som det tager for et blad at passere gennem synsfeltet.

2. Detektor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at et mål (17) er fastgjort til hvert rotorblad (16), hvis position skal detekteres.

3. Detektor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at referencedelen er kanten af bladet.

4. Detektor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den indbefatter en monitor (22) til overvågning af spidsværdien af videoudgangssignalet fra føleren (11), og organer, der i afhængighed 25 af et udgangssignal fra monitoren automatisk styrer mængden af lys, som falder på føleren (11) i afhængighed af varierende lysniveau.

5. Detektor ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at den indbefatter en lyskilde (27) eller anden strålingskilde, som føleren er følsom for, til belysning 30 af referencedelen, når den er i synsfeltet.

6. Detektor ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, k e n d e t e g n e t ved, at de midler, der fastlægger synsfeltet, omfatter en langstrakt linse (14).

7. Detektor ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, 35. e n d e t e g n e t ved, at den indbefatter en computer (13), som er forbundet således, at ded modtager udgangssignalet fra føleren (11) og er indrettet til at beregne positionen af referencedelen i synsfeltet.

8. Detektor ifølge krav 7 i kombination med en helikopterrotor, DK 165427B kendetegnet ved, at den har organer til generering af et referencesignal én gang pr. rotoromdrejning, og at computeren (13) bestemmer omkredspositionen af hvert rotorblad i forhold til referencesignalet.

9. Fremgangsmåde til afprøvning af en helikopterrotor, hvor en smal lodret synsfeltstrimmel defineres af organer (14), og rotoren roterer, så at bladene efter hinanden passerer gennem denne lodrette strimmel, og rotorbladenes positioner i synsfeltet aftastes optisk, kendetegnet ved, at en flerelementføler (11), som 10 strækker sig parallelt med den smalle lodrette synsfeltstrimmel, skannes gentagne gange i skannecykler, og at positionen af de forskellige blade i synsfeltet beregnes ud fra signaler, der afledes under skannecyklerne.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at 15 skannecyklen er hurtig i forhold til den tid, som det tager for at blad at passere gennem synsfeltet. 20 25 1 35