Проточный приемник статического давления
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к приемникам статического давления, и может быть использовано для измерения барометрической высоты, горизонтальной и вертикальной составляющих воздушной скорости летательных аппаратов. Цель изобретения - увеличение точности отбора статического давления в широком диапазоне изменения скоростей газового потока. Это достигается тем, что проточный приемник содержит два идентичных канала, каждый из которых имеет конфузорную и диффузорную части, причем диффузор 3 первого канала соединен с конфуэором 6 второго канала цилиндрическим участком 4, со средней части которого через отверстия 5 отбирается статическое давление . Геометрические параметры приемника связаны между собой определенными соотношениями . Устройство способно восстанавливать статическое давление невозмущенного потока и инвариантно к изменению скорости в рабочем диапазоне. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з G 01 (19/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4645100/10 (22) 02.12.88 (46) 07.06.91. Бюл, f4 21 (71) Ульяновский политехнический институт и Ульяновское конструкторское бюро приборостроения (72) Г.А.Конюхов, Л.С.Кудрявцев, С.A.Никольский и Н.Г.Федоров (53) 531.787(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
hh 1171679, кл. G 01 1 19/00. (54) ПРОТОЧНЫЙ ПРИЕМНИК СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к приемникам статического давления, и может быть использовано для измерения барометрической высоты, горизонтальной и верти Ы 1654702 А1 кальной составляющих воздушной скорости летательных аппаратов, Цель изобретения— увеличение точности отбора статического давления в широком диапазоне изменения скоростей газового потока. Это достигается тем, что проточный приемник содержит два идентичных канала, каждый из которых имеет конфузорную и диффузорную части, причем диффузор 3 первого канала соединен с конфузором 6 второго канала цилиндрическим участком 4, со средней части которого через отверстия 5 отбирается статическое давление. Геометрические параметры приемника связаны между собой определенными соотношениями. Устройство способно восстанавливать статическое давление невозмущенного потока и инвариантно к изменению скорости в рабочем диапазоне. 2 ил.
1654702
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения статического давления, и может быть использовано на вертолетах, вертикально взлетающих аппаратах, дельтапланах, в измерителях барометрической высоты, вертикальной и воздушной скорости, где требуется информация о статическом давлении.
Целью изобретения является повышение точности отбора статического давления в широком диапазоне изменения скоростей потока.
На фиг.1 представлена предлагаемая конструкция проточного приемника статического давления; на фиг.2 — зависимости погрешностей восприятия статического давления при различных скоростях набегающего потока для известного приемника (кривая 1) и предлагаемого приемника (кривая 2).
Приемник содержит цилиндрический корпус 1, в котором выполнены входной конфузор 2, диффузор 3; цилиндрический участок 4 с приемными отверстиями 5, конфузор 6 и выходной диффузор 7.
Приемник работает следующим образом.
Набегающий поток Vo (фиг.1) частично тормозится перед приемником и на входе конфузора 2 давление становится больше статического. По мере сужения конфузора 2 воздушный поток ускоряется и в узкой части конфуэора с диаметром (dye) скорость потока достигает, максимальных значений, давление становится значительно меньше статического. Далее в диффуэоре 3 поток расширяется, давление повышается, оставаясь на всем протяжении диффузора 3 меньше статического.
Искомое давление формируется на цилиндрическом участке 4, сечение диаметра (Оц) которого должно быть несколько больше сечения, где достигается скорость Чо, Давление в сечении, на котором достигается скорость Vo, отличается от статического в сооветствии с уравнением Бернулли на величину, численно равную потерям давления hPr<, на гидравлическое сопротивление участка от входа приемника до рассматриваемого сечения. На основании описанного
Pî+ 2 — х+ г1+ где Ро, Vo — статическое давление и скорость набегающего потока;
Рх, Чх — давление и скорость потока в рассматриваемом сечении; р — плотность воздуха (газа);
ЛРг — потери давления на гидросопротивление канала от входа приемника до рассматриваемого сечения, при этом Vx = Vo, следовательно Рх+Л Рг1 =
5 =Ро.
Так как гидравлическое сопротивление
ЬРг1 зависит от скорости, то и давление в этом сечении не будет оставаться постоянным.
10 При установке за цилиндрическим учасТКоМ 4 второй части приемника (конфузор
6 и диффузор 7), создающей точно такое же гидравлическое сопротивление, как и первая часть приемника (конфузор 2, диффузор
15 3), перед вторым конфузором 6 создается подпор давления ЛРгz, численно равный потерям давления на протоке второй части приемника, и в сечении отбора давление будет всегда равно статическому, 20 Таким образом, представляется возможным выполнить проточный приемник статического давления инвариантным к изменениям скорости набегающего потока.
Экспериментальные исследования опытно25 го макета приемника подтверждают сделанные выводы. Результаты исследований приведены на фиг.2.
Экспериментально установлено, что при принятых значениях углов конфузоров
30 и диффуэоров приемника (а = 40 — 65 иа
= 8 — 10О) другие геометрические параметры предлагаемого приемника для достижения наибольшего эффекта могут быть выбраны иэ следующих соотношений:, 35 11 = (0,2 - 0,6) Овх, D4 = (0,5 — 0,9) Dex, 12 = (0,18 — 0,38) Dex, 2
dó3>
m1 = —:
40 Овх2 буЭ2, 2
mz = —z:
Dex — 2 =(0,75 — 1,25);
45 1
Iq = (0,25 - 0,5) Овх
do = 1,0- 1,5 мм;
1 = (2,5 - 5) Овх, где dye> — диаметр узкой части входного конфузора 2;
Оув2 — диаметр узкой части выходного диффуэора 7;
Овх- наружный диаметр корпуса 1 приемника;
Dö — диаметр цилиндрического участка
4 приемника с приемными отверстиями 5, где формируется статическое давление;
И2 — соответственно длина входного 2 и второго 6 конфузоров приемника;
1у — длина цилиндрического участка;
1654702
/ y
200 &0
50 т00 f50
Составитель Е.Швая
Техред М,Моргентал
Редактор Н.Гунько
Корректор Л.Бескид
Заказ 1946 Тираж 357 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
dp — диаметр приемных отверстий;
L — общая длина корпуса проточного приемника статического давления.
8ыполненный в пределах указанных диапазонов экспериментальный приемник статического давления исследуют в аэродинамической трубе. Результаты исследований (продувок) приведены на фиг.2 (кривая
2) в виде р P, — P
g где Р ь — давление, измеренное испытуемым приемником;
Р т — истинное статическое давление, р — скоростной напор, Как видно из фиг,2, предлагаемый приемник имеет существенно в (2,5 — 3) раза меньше ошибки восприятия, чем ошибка известного приемника (кривая 1). Это обстоятельство позволяет расширить границы применимости предлагаемого приемника по диапазонам скорости и обеспечить перспективные требования по измерению высоты полета.
Формула изобретения
Проточный приемник статического давления, содержащий цилиндрический корпус, проточная часть которого состоит иэ входного конфузора и выходного диффузора, сопряженного узкой частью с вторым конфуэором, который своей широкой частью сопряжен с цилиндрическим участком с приемными отверстиями, причем угол сужения конфузоров а = 40...65О, а угол сужения диффузора ag=8„.10о,отличающий с я тем, что, с целью повышения точности отбора статического давления в широком диапазоне изменения скоростей потока, в нем в проточной части корпуса выполнен дополнительный диффузор, сопряженный своей узкой частью с узкой частью входного конфузора, а широкой частью — с цилиндрическим участком с приемными отверстиями, 5 причем геометрические параметры приемника связаны между собой следующими соотношениями:
I1 = (0,2 — 0,6) Овх, 04 = (0,5 — 0,9) Овх, 10 Iz = (0,18 - 0,38) Овх, ОУЗ1
) °
Овх
dya2 .
15 mz г
Овх — = (0,75 — 1,25 );
m1
1ц = (0,25-0.5) Овх, 20 dp = 1,0 — 1,5 мм;
L = (2,5 - 5,0) Овх,, где 11 и lz — соответственно длина входного и второго конфузоров;
D x — наружный диаметр корпуса при25
Dö — диаметр цилиндрического участка с приемными отверстиями;
m1 и mz — коэффициенты диаграмм первой и второй частей приемника;
30 d)f31 - диаметр узкой части входного конфузора; був2 — ДИаМЕтР УЗКОЙ ЧаСтИ ВЫХОДНОГО диффузора; ! ц — длина цилиндрического участка;
35 dp — диаметр приемных отверстий в цилиндрическом участке;
L — общая длина корпуса проточного приемника.
