Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мои изобретения
.pdf
81
При движении летательного аппарата «назад» измеряемый поток
воздуха ускоряется в конфузоре 9 проточного канала 7, при этом давление потока уменьшается. Так как для данного режима параметры
проточного канала 7 имеют минимальные гидравлические потери, то
давление P2 в зоне щели 10 отбора давления будет минимальным.
Аналогично, в проточном канале 2 поток также ускоряется, но так как
для данного режима в этом канале гидравлические потери оказываются большими, то давление P1 в зоне щели 5 отбора давления будет
больше, чем давление P2. В результате разность ΔP давлений (P
– P
2
),
1
отбираемых из щелей 10, 5, меньше нуля и так же зависит от скорости
воздушного потока.
Результаты экспериментального исследования прототипа приведены на фиг. 2, где 12 – тарировочная характеристика приемника
P = P
ровочная характеристика приемника P = P
– P1 = f(V), расположенного конфузором «вперед»; 13 – тари-
п
– P2 = f(V), расположен-
п
ного диффузором «вперед»; 14 – тарировочная характеристика комбинированного непроточного приемника давлений P = P
– Pст = f(V),
п
трубка полного давления которого открытым концом направлена навстречу потоку. Исследования показали, что проточный приемник,
направленный конфузором «вперед» (фиг. 2, зависимость 12) имеет
значительно большую чувствительность, чем приемник, направленный диффузором «вперед» (фиг. 2, зависимость 13) и непроточный
приемник полного и статического давлений (фиг. 2, зависимость 14).
Известные приемники позволяют измерять скорость только при движении летательного аппарата «вперед».
Результаты экспериментального исследования опытного образца
приемника воздушных давлений с проточными каналами 2 и 7
(фиг. 1) приведены на фиг. 3, где 15, 16 – тарировочные характеристики при движении «вперед» и «назад», соответственно. Исследования показали, что, предлагаемый приемник воздушных давлений об-
82
ладает реверсивными свойствами, т. е. позволяет определить скорость
летательного аппарата при движении «вперед» и «назад», не требует
наличия приемника полного давления и имеет более высокую чувствительность по сравнению с непроточными приемниками воздушных
давлений.
Предлагаемый приемник воздушных давлений может найти применение на транспорте для измерения скорости летательного аппарата, например, вертолета.
Формула полезной модели
Приемник воздушных давлений, содержащий корпус с проточным каналом в виде соединенных между собой круглых конических
конфузора и диффузора, узкие части которых расположены с зазором,
образующим щель для отбора давления, кромку широкой части конфузора с радиусом затупления, составляющим 0,2 диаметра его узкой
части, длину конфузора, равной диаметру его узкой части, углы рас-
твора конфузора и диффузора 45÷50 и 8÷10, соответственно, с отношением диаметров узких частей конфузора и диффузора меньше
единицы, отличающийся тем, что в корпусе приемника выполнен
второй проточный канал, идентичный первому, при этом первый проточный канал направлен вперед конфузором, из щели за которым отбирается давление P1, а второй проточный канал направлен вперед
диффузором, из щели за которым отбирается давление P2.
№ 137104. Регулируемый приемник воздушного давления
МПК G01L 19/00 (2006.01). Заявка: 2013131852/28, 09.07.2013.
Опубликовано 27.01.2014. Бюллетень № 3.
Автор: В. Н. Шивринский
Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное обра-
зовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ульяновский государственный технический университет»
Полезная модель относится к области измерительной техники и
авиационного приборостроения и может быть использована для изме-
83
рения воздушной скорости летательных аппаратов, например,
вертолетов.
Известен приемник воздушных давлений для измерения воздушной скорости летательных аппаратов, содержащий две концентрические трубки. Внутренняя трубка открыта с торца навстречу потоку и
служит для восприятия давления Pп воздуха при полном торможении.
Внешняя трубка с торца закрыта, но имеет ряд отверстий на боковой
поверхности для восприятия статического давления Pст (см. Браславский Д. А. Приборы и датчики летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1970. – 392 с., стр. 306, рис. 12.2, б).
Скорость V летательного аппарата относительно воздуха определяется на основе измерения разности P между полным и статическим давлениями встречного потока воздуха P = Pп – Pст = f(V).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже
технического результата при использовании известного приемника
воздушных давлений, относится невысокая чувствительность при
измерении малых скоростей и большая погрешность от углов скоса
потока.
Наиболее близким приемником того же назначения к заявленному
приемнику по совокупности признаков является приемник воздушного давления, содержащий корпус с проточным каналом в виде соединенных между собой круглых конических конфузора и диффузора,
узкие части которых расположены с зазором, образующим щель для
отбора давления, кромка широкой части конфузора выполнена с радиусом затупления, составляющим 0,2 диаметра его узкой части, длина конфузора равна диаметру его узкой части, углы раствора конфу-
зора и диффузора составляют соответственно 45÷50 и 8÷10, а отношение диаметров узких частей конфузора и диффузора меньше единицы, (см. авт. свид. СССР № 672526, G01L 19/00, Б.И. № 25, 1979) и
принятый за прототип.
84
При помещении приемника в воздушный поток в зоне щели для
отбора давления скорость потока увеличивается, а его давление
уменьшается, в результате увеличивается разность P между полным
давлением Pп встречного потока воздуха и давлением P1 в зоне щели
для отбора давления
P = Pп – P1 = ρV2/(2m2),
где ρ – плотность воздуха, V – скорость встречного потока воздуха,
m2 – коэффициент проточного приемника.
Коэффициент m
2
< 1, так как в зоне щели для отбора давления
скорость больше скорости набегающего потока, т. е. увеличивается
чувствительность приемника к скорости набегающего потока. Благодаря наличию проточного канала уменьшается погрешность от углов
скоса потока.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже результата при использовании известного приемника воздушного давления, принятого за прототип, относится отсутствие возможности регулирования чувствительности приемника при установке на борт конкретного летательного аппарата, а также необходимость дополнительного устройства для ввода поправок на аэродинамическую погрешность.
Технический результат – получение заданной чувствительности
приемника к скорости воздушного потока при эксплуатации на борту
летательного аппарата, а также коррекция аэродинамических ошибок.
Указанный технический результат при осуществлении полезной
модели достигается тем, что известный приемник воздушного давления содержит корпус с проточным каналом в виде соединенных между собой круглых конических конфузора и диффузора, узкие части
которых расположены с зазором, образующим щель для отбора давления, кромку широкой части конфузора с радиусом затупления, составляющим 0,2 диаметра его узкой части, длину конфузора равной
85
диаметру его узкой части, углы раствора конфузора и диффузора
45÷50 и 8÷10, соответственно, с отношением диаметров узких частей конфузора и диффузора меньше единицы.
Особенностью является то, что в диффузоре перпендикулярно
продольной оси установлено обтекаемое тело в виде регулировочного
винта.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1
представлена схема приемника в разрезе, на фиг. 2 – зависимость изменения коэффициента известного приемника давления от отношения
диаметров узких частей конфузорного и диффузорного участков, на
фиг. 3 – зависимости изменения коэффициента предлагаемого приемника давления от отношения высоты выступающей в диффузоре части регулировочного винта к диаметру диффузора в месте установки
винта.
Фиг. 1
Фиг. 2
86
Фиг. 3
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата,
заключаются в следующем.
Корпус 1 (фиг. 1) содержит проточный канал, образованный конфузором 2 и выходным диффузором 3. Узкие части конфузора 2 и
диффузора 3 расположены с зазором, образующим щель 4 для отбора
давления P1, соединенную пневмотрассой 5 с регистрирующим прибором. В диффузоре 3 перпендикулярно продольной оси установлено
обтекаемое тело в виде регулировочного винта 6.
Характеристики таких приемников воздушных давлений во многом определяются гидравлическими потерями в проточном канале.
Наименьшие гидравлические потери обеспечивают наибольшую чувствительность к скорости, наименьшую чувствительность к скосу потока и приемлемую повторяемость характеристик приемника.
Минимальные гидравлические потери в проточном канале обеспечиваются, если канал содержит следующие элементы: входной коллектор с радиусом R = 0,2D (см. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1975. – 559 с.,
стр.93, 103, диаграмма 3-4), переходящий в конический конфузор с
углом сужения 45÷50, с диаметром узкой части D и длиной сужающего участка l = D (см. там же, стр. 94, 105, диаграмма 3-7); диффузор
87
с углом расширения 8÷10, начинающийся от щели отбора давления
(см. там же, стр. 154, 174÷177, диаграмма 5-2).
В предлагаемом приемнике воздушного давления кромка широкой части конфузора 2 выполнена с радиусом затупления R = 0,2D,
где D – диаметр узкой части конфузора 2. Длина l конфузора 2 равна
диаметру D узкой части конфузора 2. Угол α1 раствора конфузора 2
составляет 45÷50. Угол α2 раствора диффузора 3 составляет 8÷10.
Диаметр D узкой части конфузора 2 меньше диаметра D1 узкой части
диффузора 3. В диффузоре 3, на расстоянии l1 от кромки узкой части
диаметром D1, перпендикулярно продольной оси диффузора 3 установлено обтекаемое тело в виде регулировочного винта 6.
Регулируемый приемник воздушного давления работает следующим образом.
При движении летательного аппарата измеряемый поток воздуха
ускоряется в конфузоре 2 проточного канала, при этом давление потока уменьшается. Так как параметры проточного канала имеют минимальные гидравлические потери, то давление P1 в зоне щели 4 отбора давления будет минимальным.
Обтекаемое тело в виде регулировочного винта 6, помещенное в
диффузоре 3, представляет собой дополнительное гидравлическое сопротивление протекающему потоку, значение которого зависит от
размеров тела и его положения в диффузоре 3. Изменение коэффициента сопротивления регулировочного винта 6, установленного в диффузоре 3, производится ввертыванием (увеличение) или вывертыванием (уменьшение), приводящее в конечном результате к изменению
коэффициента приемника давления на величину m2.
Результаты экспериментального исследования прототипа приведены на фиг. 2, где 7 – зависимость изменения m2 коэффициента
проточного приемника давления от отношения диаметров D/D1 узких
частей конфузорного и диффузорного участков. Исследования пока-
88
зали, что при уменьшении отношения D/D1 (фиг. 2, зависимость 7)
коэффициент m2 проточного приемника увеличивается, что приводит
к уменьшению чувствительности по скорости. Наибольшую чувствительность по скорости имеет проточный приемник, у которого D = D1.
Таким образом, коэффициент m2 прототипа можно изменять лишь
при изготовлении приемника. Возможность же регулирования коэффициента m2 прототипа при установке на борт летательного аппарата
отсутствует.
Результаты экспериментального исследования опытного образца
предлагаемого приемника воздушных давлений (фиг. 1) приведены на
фиг. 3, где 8 – зависимость изменения m2 коэффициента предлагаемого приемника давления от отношения высоты h выступающей в
диффузоре 3 части регулировочного винта 6 к диаметру Dd диффузора
в месте установки винта 6 при l1/D
l1/D
= 5. Исследования показали, что в предлагаемом приемнике воз-
1
= 3; 9 – подобная зависимость при
1
душного давления можно изменять коэффициент m2 при изготовлении приемника. В тоже время появляется возможность регулирования
чувствительности приемника к скорости набегающего потока и ввода
поправки на аэродинамическую погрешность при эксплуатации на
борту конкретного летательного аппарата.
Предлагаемый регулируемый приемник воздушного давления
может найти применение на транспорте для измерения скорости летательного аппарата, например, вертолета.
Формула полезной модели
Регулируемый приемник воздушного давления, содержащий корпус с проточным каналом в виде соединенных между собой круглых
конических конфузора и диффузора, узкие части которых расположены с зазором, образующим щель для отбора давления, кромку широкой части конфузора с радиусом затупления, составляющим 0,2 диаметра его узкой части, длину конфузора, равной диаметру его узкой
89
части, углы раствора конфузора и диффузора 45÷50 и 8÷10, соответственно, с отношением диаметров узких частей конфузора и диффузора меньше единицы, отличающийся тем, что в диффузоре перпендикулярно продольной оси установлено обтекаемое тело в виде
регулировочного винта.
№ 137375. Комбинированный приемник воздушных давлений
МПК G01L 19/00 (2006.01). Заявка: 2013132605/28, 12.07.2013.
Опубликовано 10.02.2014. Бюллетень № 4.
Автор: В. Н. Шивринский
Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное обра-
зовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ульяновский государственный технический университет»
Полезная модель относится к области измерительной техники и
авиационного приборостроения и может быть использована для
измерения воздушной скорости летательных аппаратов, например,
вертолетов.
Известен приемник воздушных давлений для измерения воздушной скорости летательных аппаратов, содержащий две концентрические трубки. Внутренняя трубка открыта с торца навстречу потоку и
служит для восприятия давления Pп воздуха при полном торможении.
Внешняя трубка с торца закрыта, но имеет ряд отверстий на боковой
поверхности для восприятия статического давления Pст (см. Браславский Д. А. Приборы и датчики летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1970. – 392 с., стр. 306, рис. 12.2, б).
Скорость V летательного аппарата относительно воздуха определяется на основе измерения разности P между полным и статическим давлениями встречного потока воздуха P = Pп – Pст = f(V).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже
технического результата при использовании известного приемника
воздушных давлений, относится невысокая чувствительность при
90
измерении малых скоростей и большая погрешность от углов скоса
потока.
Наиболее близким приемником того же назначения к заявленному
приемнику по совокупности признаков является приемник воздушного давления, содержащий корпус с проточным каналом в виде соединенных между собой круглых конических конфузора и диффузора,
узкие части которых расположены с зазором, образующим щель для
отбора давления, кромка широкой части конфузора выполнена с радиусом затупления, составляющим 0,2 диаметра его узкой части, длина конфузора равна диаметру его узкой части, углы раствора конфу-
зора и диффузора составляют соответственно 45÷50 и 8÷10, а отношение диаметров узких частей конфузора и диффузора меньше единицы, (см. авт. свид. СССР № 672526, G01L 19/00, Б.И. № 25, 1979) и
принятый за прототип.
При помещении приемника в воздушный поток в зоне щели для
отбора давления скорость потока увеличивается, а его давление
уменьшается, в результате увеличивается разность P между полным
давлением Pп встречного потока воздуха и давлением P1 в зоне щели
для отбора давления
P = Pп – P1 = ρV2/(2m2),
где ρ – плотность воздуха,
V – скорость встречного потока воздуха,
m2 – коэффициент проточного приемника (m
2
< 1),
т. е. увеличивается чувствительность при измерении воздушной скорости.
Благодаря наличию проточного канала уменьшается погрешность
от углов скоса потока.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже результата при использовании известного приемника воздушного давления, принятого за прототип, относится необходимость дополни-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]