Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения величины (модуля) и угла направления (аэродинамического угла) вектора истинной воздушной скорости летательного аппарата. Устройство содержит два клиновидных тела, установленные своими основаниями встречно набегающему воздушному потоку ортогонально друг к другу, два устройства регистрации частот вихреобразования за телами и устройство обработки, которое выполнено в виде вычислителя с помощью соответствующих алгоритмов, учитывающих частоты вихреобразования за клиновидными телами, число Струхаля, измеряемый аэродинамический угол и истинную воздушную скорость летательною аппарата. При этом клиновидные тела расположены на одной оси друг над другом, а перпендикулярно к общей оси клиновидных тел установлены струевыпрямители в виде тонких пластин, расположенных на верхнем и нижнем основаниях обоих клиновидных тел и выделяющих их зоны вихреобразования. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства, повышении точности измерения и помехоустойчивости, получении выходных сигналов в цифровой форме. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области измерений параметров подвижного объекта, в частности к устройствам для измерения величины (модуля) и угла направления (аэродинамического угла) вектора скорости движения подвижного объекта относительно окружающей воздушной среды, и может быть использовано в качестве датчика аэродинамического угла (угла атаки или скольжения) и истинной воздушной скорости дозвукового летательного аппарата, в частности самолета, малоразмерных и сверхлегких летательных аппаратов.

Известны устройства для измерения аэродинамического угла летательного аппарата флюгерного типа - флюгерные датчики аэродинамических углов (Солдаткин В.М. Методы и средства измерения аэродинамических углов летательных аппаратов. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2001. - 448 с. - [1]; Клюев Г.И., Макаров Н.Н., Солдаткин В.М., Ефимов И.П. Измерители аэродинамических параметров летательных аппаратов / Под ред. В.А.Мишина. Ульяновск: Изд-во Ульяновск, гос. техн. ун-та, 2005. - 509 с. - [2]).

Такой датчик аэродинамических углов представляет собой измерительное устройство точной механики, чувствительный элемент которого выполнен в виде вращающегося в опорах удобообтекаемого тела (флюгера), вынесенного за пределы пограничного слоя летательного аппарата. Под действием аэродинамических сил флюгер ориентируется по направлению набегающего воздушного потока и угловое положение флюгера относительно направления продольной оси летательного аппарата определяет величину и знак аэродинамического угла в месте установки датчика.

Из-за наличия в набегающем воздушном потоке подвижного элемента в виде свободно ориентирующегося флюгера флюгерный датчик аэродинамических углов критичен к нагружению подвижной системы, ее несбалансированности, подвержен аэродинамическим возмущениям набегающего воздушного потока, связанным с турбулентностью атмосферы и пульсациями потока, устранение влияния которых приводит к усложнению конструкции датчика. Из-за малости устанавливающего момента флюгера при скоростях полета менее 70…100 км/ч, а также на неустановившихся режимах, связанных с выполнением пространственных маневров летательного аппарата, флюгерные датчики аэродинамических углов имеют значительные погрешности ([1], стр.45, стр.63-70).

При определении истинной воздушной скорости летательного аппарата используется аэрометрический метод, для реализации которого с помощью приемника воздушных давлений и приемника температуры воспринимаются полное и статическое давления и температура набегающего воздушного потока (Боднер В.А. Приборы первичной информации: Учебник для авиационных вузов. М.: Машиностроение, 1981. - 344 с. - [3]; Браславский Д.А., Логунов С.С., Пельпор Д.С.Авиационные приборы и автоматы: Учебник для авиационных вузов. М.: Машиностроение, 1978. - 432 с. - [4]). Значения указанных первичных информативных сигналов преобразуются в электрические сигналы, которые обрабатываются в соответствии с известными алгоритмами ([3], стр.319-321) в вычислителе, где определяется величина истинной воздушной скорости. При этом восприятие, передача, преобразование и обработка амплитудных информативных сигналов связаны с появлением методических и инструментальных погрешностей ([3], стр.321-322).

Для одновременного измерения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости на современных летательных аппаратах приемник воздушных давлений устанавливается на неподвижном флюгере, как это реализовано в флюгерном датчике аэродинамических параметров ДАП-3 (Макаров Н.Н. Системы обеспечения безопасности функционирования бортового эргатического комплекса: теория, проектирование, применение / Под ред. доктора техн. наук В.М. Солдаткина. М.: Машиностроение / Машиностроение - Полет, 209. 760 с. - [5], стр.426-433).

Такая комбинация флюгерного датчика аэродинамических углов и приемника воздушных давлений еще больше усложнят конструкцию датчика аэродинамических параметров, сохраняя недостатки используемых элементов и реализуемых методов.

Известны устройства для измерения величины и угла направления вектора скорости газового (воздушного) потока, реализующие аэродинамический метод (способ) измерения (Петунин А.Н. Методы и техника измерений параметров газового потока (приемники давления и скоростного напора). М.: Машиностроение, 1972. - 332 с. - [6]; Горлин С.М., Слезингер И.И. Аэромеханические измерения. Методы и приборы. М.: Наука, 1964. - 636 с. - [7]).

В таких устройствах в контролируемый набегающий воздушный поток вносится многоканальный приемник давлений, например, в виде сферического тела с цилиндрическим основанием, который воспринимает полное и статическое давления набегающего воздушного потока, по которым определяется величина (модуль) вектора скорости набегающего воздушного потока. Этот же приемник воспринимает давления, несущие информацию об угловом положении вектора скорости набегающего воздушного потока относительно осей приемника, по которым определяются углы направления вектора скорости набегающего воздушного потока.

Применение таких устройств для измерения величины (модуля) и аэродинамического угла (угла атаки или скольжения) вектора истинной воздушной скорости летательного аппарата, в частности самолета, также связано с методическими и инструментальными погрешностями восприятия, передачи, преобразования и обработки амплитудных пневматических информативных сигналов, обусловленных условиями обтекания приемника, изменением состояния окружающей воздушной среды (плотности, температуры, атмосферного давления, влажности, загрязнений и т.п.), а также дрейфом нуля, изменением чувствительности, нестабильностью и других инструментальных погрешностей амплитудных измерений датчиков давлений, перепадов давлений и температуры.

Известно (Навицкий П.В., Кнорринг В.Г., Гутников В.В. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л.: Энергия, 1970. - 423 с. - [8]), что с энергетической точки зрения самым тяжелым участком измерительной цепи любого измерительного устройства является участок от источника измерительной информации до входа первичного измерительного преобразователя, где измерительная информация передается самым малым по мощности потоком энергии. Возникающие на этом участке потери информации уже не могут быть восполнены никакими последующими преобразованиями. С этой точки зрения значительно меньшие потери информации имеют место при восприятии, преобразовании, передаче и обработке частотно-временных периодических информативных сигналов, в том числе пневматических.

Известны устройства для измерения расхода (скорости) газовых (воздушных) потоков, в которых используется эффект образования и периодического срыва вихрей за телами, установленными своими сечениями поперек контролируемого потока. При этом периодический срыв вихрей порождает периодические импульсы давлений вблизи тел, которые распространяются вдаль от тела, образуя так называемые вихревые дорожки Кармана (Киясбейли А.Ш., Перельштейн М.Е. Вихревые измерительные приборы. М.: Машиностроение, 1972. - 152 с. - [9]).

За прототип взят вихревой датчик угла направления набегающего воздушного потока, построенный на основе использования вихревых дорожек Кармана ([1], стр.35-37).

Такое устройство-прототип предназначено для измерения аэродинамического угла летательного аппарата и содержит два тела пластинчатой формы, например клиновидные, установленные своими основаниями встречно набегающему воздушному потоку, два устройства регистрации частот вихреобразования за телами или в вихревых дорожках за ними и устройство обработки, на выходе которого формируется выходной сигнал по измеряемому аэродинамическому углу.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства-прототипа, которая содержит два пластинчатых тела, например, клиновидные 1, два устройства регистрации частот вихреобразования за телами, включающие приемники 2 пульсаций давлений на поверхности тела, пневмоэлектрические преобразователи 3, усилители 4 и несимметричные триггеры 5, и устройство обработки 6 в виде схемы, измеряющей отношение частот вихреобразования, которое выдает выходной сигнал αэ, определяющий величину и знак измеряемого аэродинамического угла α.

При работе устройства-прототипа пластинчатые, например, клиновидные тела 1, установленные под углом 2φ0 друг к другу в плоскости изменения аэродинамического угла α симметрично относительно продольной оси летательного аппарата, обтекаются набегающим воздушным потоком, имеющим скорость V, равную по величине истинной воздушной скорости VB летательного аппарата. При обтекании пластинчатых тел 1 набегающим воздушным потоком с их поверхности происходит периодический срыв потоков (вихрей), которые вызывают периодические импульсы давлений вблизи тел и за ними в вихревых дорожках Кармана.

При изменении аэродинамического угла α пластинчатые, например, клиновидные тела 1 будут находиться к направлению набегающего воздушного потока под разными углами φ10+α и φ20-α.

Частоты f1 и f2 вихреобразования и пульсаций давлений за телами также будут разными и определяются соотношениями

где l1, l2 и h1, h2 - длины и толщины пластинчатых тел, (для клиновидных тел h1=h2=0).

Частоты пульсаций на поверхности обтекаемых пластинчатых тел 1 забираются приемниками 2 и выделяются пневмоэлектрическими преобразователями 3. Усилители 4 и несимметричные триггеры 5 формируют последовательности импульсов с частотами f1 и f2 вихреобразования. Схема 6 измеряет отношение частот f1 и f2, и выдает сигнал αэ, определяющий величину и знак аэродинамического угла α, согласно уравнению вида

На фиг.2 приведены кривые изменения частот f1, f2 и зависимость отношения для клиновидных тел при l1=l2=l=20·10-3 м, h1=h2=0 для различных скоростей набегающего воздушного потока.

Как видно из фиг 2, отношение частот вихреобразования за пластинчатыми, например, клиновидными телами несет информацию о величине и знаке аэродинамического угла и используются в устройстве-прототипе для целей измерения.

Однако устройство-прототип имеет ряд недостатков. Измеряемый аэродинамический угол α связан с измеряемыми частотами f1, f2 неявной зависимостью, что затрудняет его тарировку. Кроме того, на выходе датчика не выдается выходной сигнал по истинной воздушной скорости, что ограничивает функциональные возможности и область применения вихревого датчика аэродинамических углов.

Указанные недостатки не позволяют применять устройство-прототип на летательных аппаратах, в частности на самолетах различного класса и назначения.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эффективности вихревого датчика:

1) расширение функциональных возможностей за счет одновременного измерения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости;

2) получение аналитических уравнений для вычисления аэродинамического угла и истинной воздушной скорости в явном виде;

3) повышение точности измерения и стабильности характеристик в широких диапазонах изменения эксплуатационных условий и режимов полета;

4) снижение влияния на выходные сигналы датчика угла скоса набегающего воздушного потока в плоскости, перпендикулярной плоскости измерения, а, следовательно, уменьшение погрешностей, обусловленных скосом потока;

5) получение первичных информативных сигналов по аэродинамическому углу и истинной воздушной скорости в частотно-временной форме, что позволяет снизить потери информации и уменьшить погрешности их восприятия, преобразования, передачи и обработки;

6) получение выходных сигналов по аэродинамическому углу и истинной воздушной скорости в цифровой форме, удобной для дальнейшего использования в системах отображения информации и управления.

Технический результат достигается следующим.

В вихревом датчике аэродинамического угла и истинной воздушной скорости, содержащем два пластинчатых тела клиновидной формы, установленные своими основаниями встречно набегающему потоку, два устройства регистрации частот вихреобразования за телами и устройство обработки, новым является то, что основания клиновидных тел имеют одинаковые размеры и расположены ортогонально друг к другу, а устройство обработки выполнено в виде вычислителя, алгоритмы вычисления аэродинамического угла и истинной воздушной скорости которого выполнены согласно уравнениям

; ,

где f1 и f2 - частоты вихреобразования за клиновидными телами; Sh - число Струхаля; α и VB - измеряемый аэродинамический угол и истинная воздушная скорость.

В вихревом датчике аэродинамического угла и истинной воздушной скорости клиновидные тела расположены на одной оси друг над другом, а перпендикулярно к общей оси клиновидных тел установлены струевыпрямители в виде тонких пластин, расположенных на верхних и нижних основаниях обоих клиновидных тел и выделяющих их зоны вихреобразования в набегающем воздушном потоке.

Сущность изобретения поясняется на фиг.3 и фиг.4. На фиг.3 приведена функциональная схема вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости. На фиг.4 показана конструктивная схема расположения клиновидных тел и струевыпрямителей.

Здесь: 1 - клиновидные тела; 2 - приемники пульсаций давлений; 3 - пневмоэлектрические преобразователи; 4 - усилители; 5 - несимметричные триггеры; 6 - устройство обработки; 7 - устройства, измеряющие частоты вихреобразования за клиновидными телами; 8 - струевыпрямители.

Функциональная схема вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости (фиг.3) содержит два клиновидных тела 1, расположенных своими основаниями ортогонально друг к другу и встречно набегающему воздушному потоку. На тыльных поверхностях клиновидных тел 1 расположены устройства регистрации частот вихреобразования за телами, включающие приемники 2 пульсаций давлений на тыльных поверхностях клиновидных тел и пневмоэлектрические преобразователи 3, установленные внутри или на поверхности клиновидных тел и связанные с устройствами 7, которые измеряют частоты f1 и f2 вихреобразования за клиновидными телами. Выходы устройств 7 подключены ко входу устройства обработки 6, выполненного в виде вычислителя, на выходе которого формируются значения измеряемого аэродинамического угла α и истинной воздушной скорости VB.

Частоты f1 и f2 вихреобразования за клиновидными телами, основания которых расположены ортогонально друг к другу под углом 2φ0=90°, будут определяться соотношениями вида

Для получения аналитической зависимости для определения измеряемого аэродинамического угла α и истинной воздушной скорости VB получим следующие соотношения:

Тогда аналитическая зависимость для определения аэродинамического угла α будет иметь вид

Для получения зависимости для определения истинной воздушной скорости получим следующие соотношения:

Тогда зависимость для определения истинной воздушной скорости принимает вид

Таким образом, воспринимая и измеряя частоты f1 и f2 вихреобразования за клиновидными телами по зависимостям (3) и (5), в вычислителе вихревого датчика можно определить аэродинамический угол и истинную воздушную скорость летательного аппарата.

Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости работает следующим образом.

Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости устанавливается на летательном аппарате, таким образом, чтобы ось симметрии клиновидных тел совпадала с направлением продольной оси летательного аппарата, а их сечения находились в плоскости изменения определяемого аэродинамического угла.

При изменении аэродинамического угла α клиновидные тела 1 будут находиться к направлению набегающего воздушного потока со скоростью V под разными углами φ10+α и φ20-α.

Приемники 2, расположенные за клиновидными телами воспринимают пульсации давлений на тыльных поверхностях клиновидных тел, которые регистрируются пневмоэлектрическими преобразователями 3, установленными внутри клиновидных тел 1 или непосредственно на их поверхности. Выходные сигналы пневмоэлектрических преобразователей 3 поступают на входы устройств 7, которые измеряют частоты f1 и f2 вихреобразования за клиновидными телами 1.

Измеренные частоты f1 и f2 поступают на вход устройства обработки, выполненного в виде вычислителя 6. Вычислитель реализует алгоритмы определения аэродинамического угла а и истинной воздушной скорости согласно уравнениям (3) и (5) и выдает выходные сигналы по измеряемым параметрам в цифровой форме, удобной для использования в системах отображения информации и управления летательного аппарата.

При конструктивной реализации вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости клиновидные тела располагаются на одной оси друг над другом, как показано на фиг.4. При этом с целью обеспечения измерения в трехмерном набегающем потоке и устранения влияния другого аэродинамического угла β вектора истинной воздушной скорости летательного аппарата перпендикулярно общей оси клиновидных тел устанавливаются струевыпрямители, выполненные в виде тонких дисков 8, расположенных на верхних и нижних основаниях обоих клиновидных тел 1 и выделяющих в набегающем воздушном потоке зоны вихреобразования клиновидных тел.

При этом за счет струевыпрямителей пространственный набегающий воздушный поток трансформируется в плоские потоки, обтекающие рабочие поверхности клиновидных тел 1. Так как в реализуемых вычислителем 6 алгоритмах для определения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости используются отношения частот, то такая трансформация пространственного набегающего воздушного потока позволяет существенно снизить влияние скоса набегающего потока в плоскости, перпендикулярной плоскости измерения и, следовательно, уменьшить погрешности, обусловленные этим скосом потока.

Проведем анализ основных метрологических характеристик вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости.

Как показано в работе [9], устойчивое вихреобразование за клиновидными телами обеспечивается в диапазоне угла φ, находящемся в интервале 20°≤φ≤90°. Тогда для максимального αmax и минимального αmin значений измеряемого аэродинамического угла α справедливы соотношения вида:

φ0max≤90° и αmax≤90°-φ0;

φ0min≥20° и αmin≥20°-φ0.

Диапазон измерения αД аэродинамического угла вихревого датчика при φо=45° определяется неравенством -25≤α≤45°, т.е. αД=|αmaxmin|=70°.

В соответствии с [9], устойчивое вихреобразование за клиновидными телами обеспечивается в диапазоне чисел Рейнольдса 103<Re<1,6·105. Тогда минимальное Vmin и максимальное Vmax значения измеряемой истинной воздушной скорости будут определяться соотношениями

где ν0 и - кинематическая вязкость воздуха в близи земли (H=0) и на максимальной высоте полета Hmax.

Для значений l=20 мм=20·10-3 м, ν0=1,46·10-5 м2/с, Hmax=11000 м, =3,9·10-5 м2/с, получим

Тогда диапазон измерения истинной воздушной скорости вихревого датчика будет определяться неравенством

7,3 м/с≤VB≤321 м/с (26,3 км/ч≤VB≤1123 км/ч).

Как показано в работе [8], выделение, регистрация и обработка частотных информативных сигналов обеспечивается с достаточно высокой точностью, поэтому доминирующую часть инструментальной погрешности измерения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости вихревого датчика будет определяться технологическим разбросом (допуском) ±Δl характерного параметра l клиновидных тел. Приращения Δf1 и Δf2 частот f1 и f2 вихреобразования, обусловленных технологическим допуском ±Δl можно оценить как

;

Тогда значения максимальных инструментальных погрешностей измерения аэродинамического угла αmax и истинной воздушной скорости VBmax будут определяться соотношениями

;

Для характерного размера l=20 мм (20·10-3 м), технологического допуска Δl=±0,05 мм, α=30°

- при минимальной истинной воздушной скорости

Δαmax≈±0,08°; ΔVBmax≈±0,75 км/ч;

- при максимальной истинной воздушной скорости

Δα≈±0,08°; ΔVBmax≈±3 км/ч.

Полученные оценки свидетельствуют о высокой точности измерения вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости в диапазоне дозвуковых скоростей и расширенной до 30 км/ч нижней границей рабочих скоростей полета.

Таким образом, по сравнению с известными средствами измерения аэродинамических углов и истинной воздушной скорости, основанных на использовании амплитудных первичных информативных сигналов в виде давлений и перепадов давлений вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости имеет ряд существенных преимуществ:

1. Расширяет функциональные возможности датчика, так как позволяет одновременно получать информации по двум измеряемым параметрам вектора истинной воздушной скорости летательного аппарата.

2. Вычисление аэродинамического угла и истинной воздушной скорости производится по полученным в явном виде аналитическим зависимостям, что упрощает тарировку датчика.

3. Повышает точность измерения аэродинамического угла и воздушной скорости, так как изменение характера обтекания клиновидных тел при различных скоростях набегающего воздушного потока, нарушение подобия обтекания, изменяющее распределение давлений по поверхности тел, не приводят к изменению их характерного размера l и частот вихреобразования, несущих информацию об измеряемых параметрах.

4. Повышается стабильность тарировочных зависимостей в широком диапазоне условий эксплуатации и режимов полета, так как в формулы для определения частот вихрей не входит температура, давление, сжимаемость и другие параметры окружающей среды, отношение частот вихреобразования не зависит от скорости набегающего воздушного потока, а при одинаковой форме тел и от числа Струхаля и полученные аналитические тарировочные зависимости не нарушаются в широком диапазоне скоростей полета, что весьма важно.

Смещение точки отрыва пограничного слоя при изменении аэродинамического угла и скорости набегающего воздушного потока также не приводит к снижению точности измерения, так как забор информации о частоте вихрей осуществляется в зоне срыва потока за клиновидными телами.

5. В предложенном вихревом датчике необходимо измерять не амплитуду давлений или перепадов давлений, а частоту их пульсаций и, следовательно, погрешности восприятия, преобразования, передачи и обработки, свойственные амплитудным измерениям (дрейф нуля, изменение чувствительности, нестабильность и т.п.) при измерении частотно-временных сигналов не будут оказывать заметного влияния на точность измерения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости.

6. Получение выходных сигналов по аэродинамическому углу и истинной воздушной скорости летательного аппарата в непосредственно цифровой форме, что упрощает их использование в современных системах цифрового отображения информации, системах управления и других технических системах.

7. Отсутствие подвижных элементов в зоне набегающего воздушного и в вихревом датчике в целом обеспечивают высокую надежность его работы в условиях реальной эксплуатации.

Следует отметить, что диапазон рабочих скоростей вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости ограничен дозвуковыми скоростями полета.

Применение вихревого датчика аэродинамического угла и истинной воздушной скорости на различных классах дозвуковых летательных аппаратах, в частности на самолетах, малоразмерных и сверхлегких летательных аппаратах, экранопланах, а также на других наземных и надводных транспортных средствах позволяет расширить нижнюю границу рабочих скоростей, повысить точность измерения параметров вектора истинной воздушной скорости, улучшить качество пилотирования и эффективность решения тактико-технических задач полета.

1. Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости, содержащий установленные своими основаниями встречно набегающему воздушному потоку два клиновидных тела, два устройства регистрации частот вихреобразования за телами и устройство обработки, отличающийся тем, что основания клиновидных тел расположены ортогонально друг к другу, а устройство обработки выполнено в виде вычислителя, реализующего алгоритмы определения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости согласно уравнениям


где f1 и f2 - частоты вихреобразования за клиновидными телами; Sh - число Струхаля; α и VB - измеряемый аэродинамический угол и истинная воздушная скорость летательного аппарата.

2. Вихревой датчик аэродинамического угла и истинной воздушной скорости по п.1, отличающийся тем, что ортогональные друг к другу клиновидные тела расположены на одной оси друг над другом, а перпендикулярно к общей оси клиновидных тел установлены струевыпрямители в виде тонких плоских пластин, расположенных на верхних и нижних основаниях обоих клиновидных тел и выделяющих их зоны вихреобразования в набегающем воздушном потоке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к судовым средствам измерения скорости, основанным на излучении электромагнитных волн и приеме отраженных волн от подстилающей поверхности (вода, суша, лед), преимущественно для судов ледового плавания.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано при разработке навигационного оборудования летательных аппаратов. .

Изобретение относится к буровой технике, а именно к способам определения дебитов и плотности пластового флюида нефтяных пластов и слоев пониженной, низкой и ультранизкой продуктивности, объединенных в общий эксплуатационный объект скважины.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано для получения информации о высотно-скоростных параметрах полета ЛA. .

Изобретение относится к дистанционным измерениям вертикального профиля ветра в атмосфере. .

Изобретение относится к дистанционным измерениям векторного поля скоростей и может быть использовано для измерения поля скоростей в жидкостях и газах. .

Изобретение относится к устройству для трехмерного измерения скорости потока, прежде всего для осуществления измерений по методу Particle-Image-Velocimetry (PIV) (оптический метод измерения полей скорости жидкости или газа в выбранном сечении потока или же метод измерения скорости по отображениям частиц) с по меньшей мере одним осветительным устройством для освещения движущихся в измерительном объеме исследуемого потока трассер-частиц и с по меньшей мере одной камерой для многократного отображения движущихся трассер-частиц.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано для определения детонации двигателя внутреннего сгорания на основе формы волны вибрации двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области авиаприборостроения, в частности к системам бортового оборудования, и может быть использовано в качестве систем информационной поддержки экипажа: определение и отображение различных параметров, формирование предупреждающей и рекомендательной информации экипажу.

Изобретение относится к устройствам для измерения воздушных сигналов вертолета. Система воздушных сигналов вертолета содержит многоканальный аэрометрический приемник, имеющий 2n трубок полного давления и 2n приемных отверстий статического давления, выходы 2n трубок полного давления сообщены пневмопроводами со входами пневмоэлектрических преобразователей с электроизмерительными схемами, которые подключены к мультиплексору, выход которого через последовательно соединенные АЦП и микропроцессор подключен к системе отображения информации, выход которой является выходом системы по высотно-скоростным параметрам. Система воздушных сигналов вертолета дополнительно содержит блок пневмокоммутации каналов полного давления, который сообщен на входах пневмопроводами с трубками полного давления, и блок формирования первичных информативных сигналов по высотно-скоростным параметрам и сигнала управления периодичностью автокоррекции, сообщенный на пневматическом входе пневмопроводом с 2n приемными отверстиями статического давления, первый и второй выходы которого соединены с мультиплексором, третий его выход - со входом системы отображения информации, а четвертый - с электрическим входом блока пневмокоммутации каналов полного давления. Технический результат - существенное уменьшение погрешности измерения высотно-скоростных параметров вертолета, что особенно важно в области малых скоростей полета. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к почвоведению и экологии, в частности к способам измерения эмиссии парниковых газов из почвы и растений с использованием камер для отбора проб. Устройство для измерения эмиссии парниковых газов из почвы и растений выполнено разъемным и состоит из цилиндрических камеры и основания. Камера крепится к основанию посредством двух горизонтальных пластин с зажимами. Пластины смонтированы в верхней части основания и нижней части камеры. По центру пластин выполнены отверстия, диаметром равные диаметру цилиндра. Нижняя часть основания выполнена со скосами, а в верхней части камеры герметично установлена крышка с эластичной пробкой. Камера содержит приспособление для вентилирования в ней воздуха. Камера может быть выполнена, например, из непрозрачного пластика. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Использование: в приборостроении, а именно, в технике измерения параметров ветра, в частности для измерения горизонтальных скоростей и направления ветра, для вертикальной компоненты скорости ветра, а также в аэропортах для обеспечения безопасности полетов воздушных судов. Ультразвуковой измеритель скоростей потока дополнен шестью нагревателями, расположенными по два в каждой измерительной базе, имеющих непосредственный тепловой контакт со своим электроакустическим преобразователем и подключенные через второй коммутатор к источнику питания и контроллеру температуры, также тремя устройствами ИЛИ, устройством управления и вторым счетчиком, выход которого подключен к первому входу устройства управления, ко второму входу которого подключен выход контроллера температуры, а его первый выход подключен к управляющему входу второго коммутатора, при этом второй выход одновременно соединен с установочными (дополнительными) входами устройства синхронизации и вычислительного устройства и первыми входами трех устройств ИЛИ, причем вторые входы первого и третьего устройств ИЛИ подключены к выходу узла выделения третьего периода синусоиды, выход первого устройства ИЛИ одновременно соединен со вторыми входами первого, третьего и четвертого триггеров, выход третьего устройства ИЛИ подключен к второму входу второго триггера, второй вход второго устройства ИЛИ подключен к выходу первого триггера, а его выход - к второму входу второго счетчика, первый вход которого подключен к выходу третьего компаратора. Технический результат - повышение надежности и расширение температурного диапазона функционирования. 3 ил.

Изобретение относится к устройству для измерения скорости текучей среды в трубе. Устройство для измерения скорости текучей среды в трубе содержит турбину и гидродинамический подшипник, содержащий подвижный полый стакан (30), один конец которого является глухим и который соединен с лопастями (10.1, 10.2, 10.3), и зафиксированный относительно трубы ствол (32), расположенный в полом стакане и содержащий, по меньшей мере, один первый канал (320), называемый каналом для впуска смазочной жидкости, и, по меньшей мере, один второй канал (325), называемый каналом для отвода смазочной жидкости. При этом первый канал (320) и второй канал (325) образуют участок гидравлического контура, который выполнен с возможностью обеспечения одновременной циркуляции смазочной жидкости между внешней боковой поверхностью ствола (32) и полым стаканом (30), а также между торцом (321) ствола и основанием (300) полого стакана (30), когда подводимая к трубе смазочная жидкость подается под давлением во впускной канал (каналы) (320). Технический результат - расширение диапазона измерения скоростей текучих сред и повышение точности. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к области измерения параметров потока текучей среды, протекающей по трубопроводу. Измерительное устройство для измерения скорости потока текучей среды, протекающей в трубопроводе в основном направлении потока, содержащее соединенный с трубопроводом отклоняющий узел, выполненный с возможностью отклонения потока текучей среды от оси основного направления потока трубопровода и направления потока в измерительный участок, при этом отклоняющий узел представляет собой герметичный резервуар, имеющий входную часть, соединенную с входным трубопроводом, выходную часть, соединенную с выходным трубопроводом, и отклоняющую часть, соединенную с входной частью и выходной частью, и содержащий трубчатый элемент, расположенный, по меньшей мере частично, в отклоняющей части и выходной части, причем трубчатый элемент имеет измерительный участок, снабженный средствами измерения скорости потока текучей среды, и соединительный участок, соединяющий трубчатый элемент с выходным трубопроводом, причем отношение площади поперечного сечения каждой из входной части, выходной части и отклоняющей части к площади поперечного сечения трубопровода составляет от 1:1 до 4:1. Технический результат - исключение использования геометрически сложных элементов отклоняющего узла, возможность устранения влияния низкочастотных периодических колебаний. 22 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к методам расчета экстремальных значений гидрометеорологических параметров окружающей среды, которые используются при оценках риска индустриальной деятельности человека. Первый вариант предложенного способа определения режимных характеристик высот ветровых волн включает в себя построение вероятностной функции обеспеченности F(W0) по гистограмме H(Wi), полученной по данным многолетнего временного ряда высот волн Wi, и дальнейшую экстраполяцию функции F(W0) за пределы максимальных величин используемого ряда. При этом экстраполяцию функции F(W0) осуществляют путем построения оптимальной аналитической аппроксимации для гистограммы H(Wi), которую задают в виде известной функции плотности распределения вероятности P(W), а в качестве критерия оптимальности выбора функции P(W) накладывают условие, что относительное отличие низших статистических моментов функции Р(W) от соответствующих моментов гистограммы H(Wi) не превышает среднюю относительную ошибку измерений самих значений ряда высот волн. Второй вариант предложенного способа определения режимных характеристик скорости ветра включает в себя построение вероятностной функции обеспеченности F(W0) по известной гистограмме H(Wi), полученной по данным многолетнего временного ряда скорости ветра Wi, и дальнейшую экстраполяцию функции F(W0) за пределы максимальных величин используемого ряда. При этом экстраполяцию функции F(W0) осуществляют путем построения оптимальной аналитической аппроксимации для гистограммы Η(Wi), которую задают в виде известной функции плотности распределения вероятности P(W), а в качестве критерия оптимальности выбора функции P(W) накладывают условие, что относительное отличие низших статистических моментов функции P(W) от соответствующих моментов гистограммы H(Wi) не превышает среднюю относительную ошибку измерений самих значений ряда скорости ветра. Заявленное изобретение позволяет повысить достоверность и ускорить процедуру определения режимных характеристик высот ветровых волн. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно предназначено для определения скорости ветра над морской поверхностью. Технический результат - обеспечение возможности учитывать вклад поверхностного течения в уровень отраженных водной поверхностью радиосигналов, что повышает точность определения скорости ветра. Сущность: установленным на космическом аппарате радиоальтиметром облучают водную поверхность, регистрируют отражённый назад сигнал, по фронту радиоимпульса определяют значимую высоту поверхностных волн, по времени прохождения сигнала до поверхности и обратно определяют крупномасштабный рельеф поверхности, по нему рассчитывают поле поверхностного течения, и определяют скорость ветра по величине отраженного назад сигнала с учётом значимой высоты волн и влияния поля течения на величину отражённого назад сигнала.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для исследования измерителей потока насыщенного и влажного пара. Заявлен способ определения истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды, включающий измерение расхода, статического давления и температуры входящего в узел смешения потока перегретого пара, измерение расхода, статического давления и температуры входящего в узел смешения потока воды, измерение статического давления и температуры в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды. Способ также включает измерение динамического разрежения в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды, изменение режима течения влажного пара по параметрам теплового и/или массового расходов при сохранении значения статического давления, или пассивное ожидание момента возникновения такого обстоятельства, или выбор из памяти контроллера параметров течения влажного пара в прошлый момент времени с требуемым значением статического давления, теплового и массового расходов, определение в выбранном режиме всех параметров, измеряемых в исходном режиме, вычисление по совокупности всех измерений. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных. 1 ил.

Изобретение относится к области для регистрации микроперемещений морской воды. Устройство для реализации заявленного способа для измерения скорости течений и волновых процессов в океане выполнено в виде прямоугольного отрезка, открытого с торцов для воды, на одной стороне отрезка находится плоский оптический излучатель, а на противоположной стороне выполнены отверстия разного диаметра для оптических датчиков. При этом отверстия различного диаметра для частиц одного размера расположены на параллельных линиях, перпендикулярных торцам отрезка. Кроме того, при реализации заявленного способа регистрируют времена прохождения одной частицы между тремя точками, которые находятся на одной линии направления течения на равном расстоянии друг от друга, и при их равенстве делают отсчет скорости. Технический результат - регистрация инфранизкочастотных колебаний на любых глубинах и водах любой солености. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения величины (модуля) и угла направления (аэродинамического угла) вектора истинной воздушной скорости, а также других высотно-скоростных параметров летательного аппарата. Устройство содержит два клиновидных тела, установленные своими основаниями встречно набегающему потоку, два устройства регистрации частот вихреобразования за телами и устройство обработки, выход которого является выходом датчика. Клиновидные тела расположены на одной оси друг над другом, на верхнем и нижнем основаниях перпендикулярно к общей оси клиновидных тел установлены струевыпрямители в виде тонких пластин, выделяющих зоны вихреобразования клиновидных тел. На верхней поверхности одного, например верхнего, струевыпрямителя установлен отверстие-приемник, который через пневмоканал связан с входом пневмоэлектрического преобразователя (датчика) абсолютного давления, выход которого подключен к входу устройства обработки. Устройство обработки выполнено в виде вычислителя, реализующего как алгоритмы определения аэродинамического угла и истинной воздушной скорости, так и алгоритмы определения других высотно-скоростных параметров. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения величины и угла направления вектора истинной воздушной скорости летательного аппарата. Устройство содержит два клиновидных тела, установленные своими основаниями встречно набегающему воздушному потоку ортогонально друг к другу, два устройства регистрации частот вихреобразования за телами и устройство обработки, которое выполнено в виде вычислителя с помощью соответствующих алгоритмов, учитывающих частоты вихреобразования за клиновидными телами, число Струхаля, измеряемый аэродинамический угол и истинную воздушную скорость летательною аппарата. При этом клиновидные тела расположены на одной оси друг над другом, а перпендикулярно к общей оси клиновидных тел установлены струевыпрямители в виде тонких пластин, расположенных на верхнем и нижнем основаниях обоих клиновидных тел и выделяющих их зоны вихреобразования. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства, повышении точности измерения и помехоустойчивости, получении выходных сигналов в цифровой форме. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх