Датчик вектора воздушной скорости (скорости воздушного потока)

Полезная модель касается усовершенствования датчика вектора воздушной скорости и может быть использована в измерительной технике при измерении параметров течения газообразных сред или для определения параметров движения летательных аппаратов относительно воздушной среды, а также в пневмо-гидроагрегатах для передачи давления в двухосных качающихся шарнирах. Технический результат заключается в повышении точности измерения статического и полного давления. Датчик вектора воздушной скорости содержит корпус датчика, смонтированный на нем двухосный карданный подвес, поворотную раму с размещенными на ней в передней части приемником воздушного давления, а в хвостовой - флюгером, причем двухосный карданный подвес и поворотная рама соединены шарнирно, коаксиальный трубопровод, размещенный в корпусе датчика, пневмотрассу полного и пневмотрассу статического давления, первый гибкий трубчатый элемент для передачи полного давления, расположенный в двухосном карданном подвесе и редуктор, осуществляющий передачу углового перемещения поворотной рамы во вращение коаксиального трубопровода, второй гибкий трубчатый элемент для передачи статического давления, а также первый электрический преобразователь давления, соединенный с пневмотрассой полного давления, и второй электрический преобразователь давления, соединенный с пневмотрассой статического давления.

Полезная модель касается усовершенствования датчика вектора воздушной скорости и может быть использована в измерительной технике при измерении параметров течения газообразных сред или для определения параметров движения летательных аппаратов относительно воздушной среды, а также в пневмо-гидроагрегатах для передачи давления в двухосных качающихся шарнирах.

Известен датчик вектора воздушной скорости, описанный в патенте 2001386 А, Великобритания, МПК: G01P 5/16, F16C 11/04 от 25.07.1978 г. Данный датчик вектора воздушной скорости включает в себя поворотную раму с размещенными на ней в передней части приемником воздушного давления, а в хвостовой - флюгером, и подвижный двухосный карданный подвес, соединенный с корпусом датчика. Поворотная рама и подвижный двухосный карданный подвес имеют шарнирное соединение, в котором угловое перемещение поворотной рамы преобразуется во вращение коаксиального трубопровода, расположенного в корпусе датчика, с помощью редуктора (зубчатой передачи). В двухосном карданном подвесе расположен один гибкий трубчатый элемент, служащий для передачи полного давления по пневмотрассе полного давления. Передача статического давления осуществляется по обычной пневмотрассе статического давления, имеющей уплотнение.

К недостаткам такой конструкции относится то, что при передаче давления по пневмотрассе статического давления, имеющей уплотнение, погрешность восприятия статического давления часто не удовлетворяет требованиям потребителей. На величину погрешности оказывает большое влияние тот факт, что сочленения данной пневмотрассы, имеющей уплотнения, вызывают повышенное трение, что ведет к утечкам и быстрому износу.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание датчика вектора воздушной скорости, обеспечивающего герметичность передачи давлений как полного так и статического от приемника воздушного давления до устройств преобразующих данные давления в электрический сигнал, а, следовательно, снижение погрешности и достижения большей точности измерения статического и полного давления.

Технический результат заключается в повышении точности измерения статического и полного давления.

Указанный технический результат достигается тем, что датчик вектора воздушной скорости, содержащий корпус датчика, смонтированный на нем двухосный карданный подвес, поворотную раму с размещенными на ней в передней части приемником воздушного давления, а в хвостовой - флюгером, причем двухосный карданный подвес и поворотная рама имеют шарнирное соединение, в котором угловое перемещение поворотной рамы преобразуется с помощью редуктора во вращение коаксиального трубопровода, расположенного в корпусе датчика, а воспринимаемые приемником воздушного давления полное и статическое давления передаются через пневмотрассы полного и статического давления, выполненные в двухосном карданном подвесе первым и вторым гибкими трубчатыми элементами, причем полное и статическое давление передается непосредственно к электрическим первому и второму преобразователям давления, закрепленным на коаксиальном трубопроводе. В качестве гибких трубчатых элементов применены металлический сильфон и/или резиновая трубка с кольцевыми ребрами жесткости, а в качестве редуктора - зубчатая или фрикционная пара.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1-1, фиг. 1-2 представлен предлагаемый датчик вектора воздушной скорости, где

1 - корпус датчика,

2 - двухосный карданный подвес,

3 - поворотная рама,

4 - приемник воздушных давлений,

5 - флюгер,

6 - первый гибкий трубчатый элемент,

7 - второй гибкий трубчатый элемент,

8 - коаксиальный трубопровод,

9 - пневмотрасса полного давления,

10 - пневмотрасса статического давления,

11 - первый электрический преобразователь давления,

12 - второй электрический преобразователь давления,

13 - редуктор.

Предлагаемый датчик вектора воздушной скорости содержит корпус датчика 1, смонтированный на нем двухосный карданный подвес 2, поворотную раму 3 с размещенными на ней в передней части приемником воздушных давлений 4, а в хвостовой - флюгером 5, причем двухосный карданный подвес 2 и поворотная рама 3 имеют шарнирное соединение, в котором угловое перемещение поворотной рамы 3 преобразуется во вращение коаксиального трубопровода 8, расположенного в корпусе датчика 1, с помощью редуктора 13, а воспринимаемые приемником воздушных давлений 4 полное и статическое давления передаются через пневмотрассу полного давления 9 и пневмотрассу статического давления 10 на первый гибкий трубчатый элемент 6 и второй гибкий трубчатый элемент 7 соответственно, расположенные в карданном подвесе 2. Далее полное и статическое давления передаются через пневмотрассу полного давления 9 и пневмотрассу статического давления 10, причем полное давление передается непосредственно к первому электрическому преобразователю давления 11, а статическое давление ко второму электрическому преобразователю давления 12, которые неподвижно закреплены на коаксиальном трубопроводе 8. В качестве гибких трубчатых элементов применены металлический сильфон или резиновая трубка с кольцевыми ребрами жесткости, а в качестве редуктора - зубчатая или фрикционная пара.

Предлагаемый датчик вектора воздушной скорости работает следующим образом.

При нахождении датчика в воздушном потоке поворотная рама 3 за счет взаимодействия флюгера 5 с воздушным потоком устанавливается в направлении этого потока (вдоль оси «X»). Угловое перемещение относительно оси «X» поворотной рамы 3, соединенной шарнирно с двухосным карданным подвесом 2, передается посредством редуктора 13 на коаксиальный трубопровод 8, расположенный в неподвижном корпусе датчика 1, при этом вращение может быть осуществлено и посредством изгибной жесткости первого гибкого трубчатого элемента 6 и второго гибкого трубчатого элемента 7. Вращение поворотной рамы 3 относительно оси «Y» передается на коаксиальный трубопровод 8 посредством редуктора 13 при этом вращение может быть осуществлено и за счет крутильной жесткости трубчатых элементов 6 и 7.

Давление воздушного потока воспринимается приемником воздушных давлений 4, расположенным в передней части поворотной рамы 3. От приемника воздушных давлений 4 по пневмотрассе полного давления 9 давление передается в первый гибкий трубчатый элемент 6, а пневмотрассе статического давления 10 во второй гибкий трубчатый элемент 7, которые расположены в двухосном карданном подвесе 2. Затем давление передается в пневмотрассу полного давления 9 и пневмотрассу статического давления 10, расположенные в коаксиальном трубопроводе 8, а затем на первый электрический преобразователь давления 11 и второй электрический преобразователь давления 12, соответственно, в которых величина давления преобразуется в электрический сигнал известным способом.

Таким образом, предложенное техническое решение существенно повышает герметичность передачи давлений как полного так и статического от приемника воздушного давления до устройств их преобразующих, что обеспечивает точность измерения статического и полного давления.

Реализация предлагаемого изобретения не требует применения специальных технологий и материалов. На предприятии изготовлены опытные образцы и проводятся лабораторные исследования.

1. Датчик вектора воздушной скорости, содержащий корпус датчика, смонтированный на нем двухосный карданный подвес, поворотную раму с размещенными на ней в передней части приемником воздушного давления, а в хвостовой - флюгером, причем двухосный карданный подвес и поворотная рама соединены шарнирно, коаксиальный трубопровод, размещенный в корпусе датчика, пневмотрассу полного и пневмотрассу статического давления, первый гибкий трубчатый элемент для передачи полного давления, расположенный в двухосном карданном подвесе и редуктор, осуществляющий передачу углового перемещения поворотной рамы во вращение коаксиального трубопровода, отличающийся тем, что в него введены второй гибкий трубчатый элемент для передачи статического давления, а также первый электрический преобразователь давления, соединенный с пневмотрассой полного давления, и второй электрический преобразователь давления, соединенный с пневмотрассой статического давления.

2. Датчик вектора воздушной скорости по п.1, отличающийся тем, что в качестве первого и второго гибких трубчатых элементов применены металлический сильфон и/или резиновая трубка с кольцевыми ребрами жесткости.

3. Датчик вектора воздушной скорости по п.1, отличающийся тем, что в качестве редуктора применена фрикционная пара.

4. Датчик вектора воздушной скорости по п.1, отличающийся тем, что первый и второй электрические преобразователи давления закреплены на коаксиальном трубопроводе.