Газоаэрозольный пробоотборник малоразмерного летательного аппарата

 

Изобретение относится к области измерений концентраций загрязняющих веществ в атмосфере. Целью изобретения является повышение точности измерения концентрации примесей за счет уменьшения пульсаций расхода воздуха и отбора проб в строго заданной области пространства. Между аспиратором 2и карбюратором 5 двигателя внутреннего сгорания последовательно установлен управляемый отсечной клапан 3и ресивер 4, к которому присоединен клапан 7 постоянного перепада давления , сообщающийся своим входом с атмосферой . При запуске и прогреве двигателя , взлете, наборе высоты аппаратом отсечной клапан 3 закрыт, воздух поступает через клапан 7 постоянного перепада давления и ресивер 4 в карбюратор 5 двигателя. При достижении заданной высоты отсечной клапан по команде открывается и начинается пробоотбор. Рес сивер сглаживает пульсации воздуха, клапан 7 обеспечивает постоянный расход через аспиратор, что уменьшает погрешность измерений концентраций, 1 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„162430

Щ) 5 G 01 N 1/02, 1/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ЬТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4649899/26 (22). 14 .02.89 (46) 30.01.91. Бюл. 1»» 4 (71) Московский авиационняй институт им. Серго Орджоникидзе

{72) Л.В.Кулаков, А.М.Левшин и P.Ä. Раджапов (53) 543.053 (088,8) (56) Патент Японии 11» 55- 12533, кл. G 01 N 1/22, 1980.

Руководство по контролю загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1979, с. 404-405. (54) ГАЗОАЭРОЗОЛЬНЫЙ ПРОБООТБОРНИК

МАЛОРАЗМЕРНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА (57) Изобретение относится к области измерений концентраций загрязняющих веществ в атмосфере. Целью изобретения является повышение точности измерения концентрации примесей за счет уменьшения пульсаций расхода воздуха

2 и отбора проб в строго заданной области пространства. Между аспиратором

2 и карбюратором 5 двигателя внутреннего сгорания последовательно установлен управляемый отсечной клапан

3 и ресивер 4, к которому присоединен клапан 7 постоянного перепада давления, сообщающийся своим входом с атмосферой. При запуске и прогреве двигателя, взлете, наборе высоты аппаратом отсечной клапан 3 закрыт, воздух поступает через клапан 7 постоянного перепада давления и ресивер 4 в карбюратор 5 двигателя, При достижении заданной высоты отсечной клапан по команде открывается и начинается пробоотбор. Ре- а сивер сглаживает пульсации воздуха, клапан 7 обеспечивает постоянный расход через аспиратор, что уменьшает погрешность измерений концентраций. С

1 ил.

1624300

Изобретение относится к измерениям, в частности к измерениям концентраций загрязняющих веществ в атмосфере, и может быть использовано для. измерений промышленных выбросов и контроля состояния атмосферы с помощью малоразмерных летательных аппаратов. Под малоразмерными летательными аппаратами подразумеваются как беспилотные летательные аппараты— дистанционно пилотируемое, так и ультралегкие пилотируемые летательные аппараты, массой 5-200 кг.

Дель изобретения — повышение точности измерения концентрации примесей эа счет уменьшения пульсаций расхода воздуха и отбора проб в строго заданной области пространства.

На чертеже представлена схема га- 20 эоаэрозольного пробоотборника малоразмерного летательного аппарата.

Пробоотборник состоит из поглощающего элемента 1, аспиратора 2, управляющего отсечного клапана 3, ресиве- 25 ра 4, карбюратора 5 двигателя, последовательно соединенных каналом 6, а также клапана постоянного перепада давления, присоединенного к ресиверу

4 и сообщающегося своим входом с ат- 30 мосферой. Направление движения воздуха показано стрелками.

Устройство работает следующим образом, В исходном положении клапан 7 постоянного перепада давления и управляемый отсечной клапан 3 закрычъ . При работе двигателя, в фазе всасывания, в карбюраторе 5 создается разрежение, которое распространяется по кана- 0 лу 6 в ресивер 4, Клапан 7 давления срабатывает и перепускает воздух из атмосферы, когда разрежение достигает порогового значения, на которое он настРоен. В течение паузы (между Фа- 45 зами всасывания) клапан 7 давления закрыт. Таким образом, клапан 7 давления работает в импульсном режиме. В таком режиме устройство работает во время запуска, прогрева двигателя, а также во время взлета, набора заданной высоты, снижения и посадки малоразмерного летательного аппарата.

При достижении обследуемой области пространства по команде открывается отсечной клапан 3. Разрежение распространяется из ресивера 4 в аспиратор 2. Под действием перепада давления воздух из атмосферы поступает в

3. tn Ра

° 1

V hP

hW= где Q расход воздуха в аспираторе с учетом перепуска через регулятор расхода, л/с; время паузы всасывания, с; объем ресивера, л; атмосферное давление;

П

Ра аспнратор 2 через поглощающий элемент

1, а затем через отсечной кпапан 3в ресивер 4, Клапан 7 давления уменьшает перепуск воздуха иэ атмосферы в ресивер 4, Воздух из ресивера 4 поступает в карбюратор 5. В течение паузы расход, воздуха через поглощающие элементы 1 поддерживается с помощью ресивера 4. При изменении режима работы двигателя клапан 7 давления, регулируя перепуск воздуха иэ атмосферы, стабилизирует расход воздуха через поглощающий элемент 1. Кроие того, клапан 7 давления обеспечивает единообразие условий работы карбюратора 5 двигателя и стабильность его регулировки независимо от управления отсечным клапаном 3.

В аспираторе прототипа предусмотрен регулятор расхода перепуска воздуха в полость аспиратора иэ атмосфе ры в тех случаях, когда располагаемый расход воздуха в карбюраторе намного превышает потребный для поглоща ющнх элементов. В предлагаемом устройстве его. целесообразно перенести и подключить к ресиверу. Это не влияет в принципе на работу устройства и его характеристики точности, но позволяет уменьшить проходные сечения клапана постоянного перепада давления, так как при закрытом отсечном клапане регулятор параллельно с клапаном давления перепускает воздух к карбюратору двигателя. Применение данного устройства позволяет повысить точность измерений.

Ресивер стабилизирует расход воздуха через аспиратор во время пауз между фазами всасывания. Клапан постоянного перепада давления во время пауз закрыт, так как перепад давления в ресивере ниже порогового. Зависимость расхода через поглощающие элементы от перепада давления — линейная.

Величина перепада мапа по сравнению с атмосферным давлением. Поэтому относительная пульсация скорости аспирации определяется соотношением

1624300 ьР - перепад даьления н аспираторе.

Таким образом, любую заданную стабильность аспирации можно обеспечить увеличением объема ресинера. В извест5 ной системе внутренние объемы в некоторой степени выполняют роль ресивера, но их величина на порядок меньше требуемой. Пробоотборник MJIA имеет ориентировочно следующие характеристики: Я=1,5 л/с, t 2,5- 10 с при оборотах одноципиндрового двухкратного двигателя 12000 об/мин, Ч=1 л; P = ! 0 Па; h Р10 Па. При этом относи5 о тельные пульсации скорости достигают

0,4, а погрешность измерения концентрации аэрозолей размером до 12 мкмдо 6Х.

Дпя поддержания заданной нысоты по- 20 лета при отборе проб возникает необходимость регулирования оборотов двигателя в пределах 207. Расход воздуха через карбюратор пропорционапен оборотам двигателя, При отсутствии клапана постоянного перепада давления такое регулирование вызывает изменение скорости аспирации. Установка клапана давления устраняет обусловленную этим погрешность измерений — до 10 ° 30

Отсечной клапан н данном пробоотбориике дает воэможность производить отбор строго в заданной зоне атмосферы и избежать погрешности, обусловленI ной отбором примесей в неисследуемой области пространства. - Концентрация

35 примесей в этом пространстве неизвестна и может меняться от 0 до величины в исследуемой зоне. В том случае, когда отсечной клапан отсутствует и отбор проб на малоразмерном летательном аппарате выполняют от момента запуска двигателя до окончания полета в заданной зоне, а после этого двигатель выключают, предельчан относительная погрешность измерения концентрации примесей равна дс=-ан/2(см +t )1 где t - время от момента запуска и двигателя до начала полета в заданной зоне;

t - продолжительность полета в заданной зоне.

При зондировании атмосферы на высоте 2000 м величина tgt составляет порядка 3 и предельная погрешность достигает 8,5X.

Таким образом, предлагаемый пробоотборник применительно к малоиэмернтельному летательному аппарату позволяет исключить присущие прототипу погрешности измерений, обусловленные неравномерностью аспирации и отбором пробы вне заданной области, которые составляют по среднеквадратическому отклонению до 14Х.

Формул а иэ обр ет ения

Газоаэрозольный пробоотборник малоразмерного летательного аппарата, содержащий аспиратор с поглощакщим элементом, соединенный каналом с кар бюратором днигателя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повькпения точности измерения, он снабжен управпяеиим отсечным клапаном, ресивером к клапаном постоянного перепада давления, при этом управляемый отсечной клапан и ресивер установлены последовательно между аспиратором и карбюратором двигателя, вход клапана постоянного перепада давления соединен с атмосферой, а ныход — с ресивером.

Составитель А.Сондор

Техред М. Моргентал

Корректор T- Малец

Редактор И. Касарда

Заказ 183 Тир аж Под пи с кое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производстненно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101