Устройство для измерения направления и скорости газового потока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ГАЗОВОГО ПОТОКА , содержащее насадок, закрепленный на державке, источник меток в виде радиоактивного препарата, нахо .дящийся на насадке, равноудаленные друг от друга приемники, связанные через измерительную схему с анализирующей аппаратурой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при малых углах атаки, насадок выполнен в виде двух параллельных дисков, имеющих форму усеченных конусов, жестко связанных по центрам меньщих оснований со стержнем, закрепленным симметрично на державке, причем диски установлены на расстоянии одного-двух диаметров друг от друга, имеют толщину не более 0,06 диаметра, угол наклона образующей конической поверхности 10-15°, при этом источник меток расположен на больщих основаниях конусов В центрах, а приемники (Л равномерно распределены по дуге окружности на том же основании со стороны державки. «t «5 , L СО М оо

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1113748

3(5i) 6 01 Р 5/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

; 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

НАПРАВЛЕНИЯ И СКОРОСТИ ГАЗОВОГО ПОТОКА, содержащее насадок, закрепленный на державке, источник меток в виде радиоактивного препарата, нахо;дящийся на насадке, равноудаленные друг от друга приемники, связанные, Y (21) 3570808/18-10 (22) 30.03,83 (46) 15.09.84. Бюл.134 (72) В.Н.Клеев, А.Н.И!лягни, С.С.Карнаухов, Л.Н.Конькова и Т.Л.Тумашева (53) 533.6.08(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

-655975, кл. G 01 P 5/18, 1977.

-2. Авторское свидетельство СССР

9913260, кл. Ь 01 P 5/18, 1978 (прототип) . через измерительную схему с анализирующей аппаратурой, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения при малых углах атаки, насадок выполнен в виде двух параллельных дисков, имеющих форму усеченных конусов, жестко связанных по центрам меньших оснований со стержнем, закрепленным симметрично на державке, причем диски установлены на расстоянии одного-двух диаметров друг от друга, имеют толщину не более 0,06 диаметра, угол наклона образующей конической поверхности 10- 15 при этом источник

У

O меток расположен на больших основа- 9 ниях конусов в центрах, а приемники равномерно распределены по дуге окружности на том же основании со сто в ( роны державки. а

1113

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно к приборам ионизационного типа, и может быть использовано для измерения направления и скорости газового потока при исследованиях течения в аэродинамических трубах при больших значениях скоростного напора и высоких числах Маха набегающего потока, Известно устройство для измерения направления и скорости потока, содержащее источник меток, криволинейные приемники в виде металлических проводников и измерительную схему, при этом метки в потоке создаются в виде облачка положительно заряженных ионов с помощью разрядника и движутся в направлении потока и со скоростью потока 513.

Использование в качестве источника меток разрядника усложняет конструкцию устройства, а электрическое поле от разрядника создает дополнительные помехи при измерении слабых токов между проводниками, за счет чего снижается точность измерения направления и скорости потока, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство с ионизационным датчиком для измерения направления и скорости газового потока, содержащее сферический насадок, изготовленный из тонких металлических колец, на внутренней поверх35 ности которых содержится радиоактивный препарат, в центре насадка на изоляторе расположены по крайней мере шесть электродов, равноудаленных друг от друга и подключенных к усилительной схеме и анализирующей аппаратуре l 2$.

Использование в качестве источника меток радиоактивного препарата упро45 щает конструкцию устройства, не создает дополнительных электрических помех, влияющих на работу ионизационного датчика.

Недостатками такого устройства 50 являются невысокая точность измерения направления и скорости газового потока из-за слабой чувствительности сферического насадка к углам скоса пото". ка вследствие вносимых в поток возму- 55 щений металлическими кольцами и изолятором с электродами, а также малая прочность конструкции при использо748 2 ванин в аэродинамических трубах с высокими скоростными напорами.

Целью изобретения является повышение точности измерения гри малых углах атаки вектора скорости от продольной оси рабочей части аэродинамической трубы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения направления и скорости газового потока, содержащем насадок, закрепленный на державке, источник меток в виде радиоактивного препарата, находящийся на насадке, равноудаленные ( друг от друга приемники, связанные через измерительную схему с анализирующей аппаратурой, насадок выпол" нен в виде двух параллельных дисков, имеющих форму усеченных конусов, жестко связанных по центрам меньших оснований со стержнем, закрепленным симметрично на державке, причем диски установлены на расстоянии одного-двух диаметров друг от друга, имеют толщину не более 0,06 диаметра, угол наклона образующей конической поверхности 10-15О, при этом источник меток расположен на бопьших основаниях конусов в центрах, а приемники равномерно распределены по дуге окружности на том же основании со стороны державки.

На фиг.1 приведена общая схема устройства; на фиг.2 — насадок, разрез, на фиг.3 — большее основание насадка, вид сверху. !

Устройство состоит из двух параллельных дисков l имеющих форму усеченных конусов и расположенных на расстоянии диаметра насадка друг от друга. Диски соединены центрами меньших оснований конусов посредством пустотелой перемычки 2 цилиндрической формы, которая закреплена по середине на специальной державке 3. На внешних, больших основаниях насадков в середине расположен в качестве источника меток радиоактивный препарат 4 на основе плутония с радиоактивностью не более 100 мкКю. Приемники 5 и 6 в виде металлических проводников установлены в пазы на поверхности изолятора 7 в одной плоскости с источником меток 4. Приемник 5 является общим, приемники 6 равномерно распределены вдоль общего приемника 5.

Источник меток 4 устанавливается в центральное отверстие изолятора 7 э 1 113 и припаивается к переходнику 8, за- 1 крепленному на металлической части насадка 1. Изолятор 7 со своей внутренней стороны имеет резьбовые отверстия и при помощи винтов с потайными головками 9 привинчивается к корпусу насадка 1 в точках 10. С обратной сто роны изолятора 7 имеются отверстия

11 для вывода от приемников 5 и 6 электрических изолированных прово10 дов 12, проходящих через пустотелую перемычку 2 и полую державку к контрольно-измерительной аппаратуре.

Над радиоактивным препаратом постоянно образуется облачко вылетающих !

5 альфа-частиц, которые сносятся потоком в сторону приемников, между приемниками 5 и 6 создается разность потенциалов до 100 В. Пролетающие над приемниками альфа-частицы замыкают

20 электрическую цепь между общим приемником 5 и одним из приемников 6, сила тока в цепи измеряется для каждой пары приемников. Направление и скорость газового потока определяются по величине максимального сигнала между приемниками.

-Отсчет угла вектора скорости газового потока ведется от продольной оси устройства, совпадающей с продольной осью рабочей части трубы при

30 нулевом угле атаки устройства. Цля измерения составляющих трехмерного вектора скорости потока достаточно повернуть устройство на 90 относительно его продольной оси. 35

Предлагаемое устройство, выполненное в виде двух одинаковых насадков, расположенных на расстоянии друг от друга, имеет следующие преимущества по сравнению с применением одного 40 такого же насадка. Державка, поддерживающая насадки устройства, оказывает минимальное влияние на подпор потока в области перед насадками в случае применения одного насадка 45 он обычно устанавливается на державке, расположенной в следе насадка, и вследствие этого существенной оказывается интерференция полей скоростей набегающего потока около передней50 и задней кромок насадка, что снижает точность определения направления и скорости газового потока при малых углах отклонения вектора скорости от продольной оси рабочей части аэро- 55 динамической трубы.

Применение одного насадка, установленного на изогнутой державке так, 748 4 чтобы отсутствовало взаимовлияние полей течения около державки и насадка, приводит к деформации державки и к ошибке в измерениях из — за дейст-; вующих насадок боковых сил при исследовании потоков с большими скоростными напорами. В предлагаемом устройстве это не происходит из-за высокой жесткости конструкции устройства.

Угол отклонения вектора скорости от продольного направления и величина вектора скорости определяются как среднее по результатам одновременных измерений двумя ионизационными датчиками, что повышает надежность получения результатов в области, ограниченной поперечными размерами устройства. При использовании одного насадка для определения поля скоростей потока в области, ограниченной поперечными размерами устройства, необходимо произвести двукратную установку насадка, что приводит к появлению дополнительных погрешностей измерения.

При установке устройства в рабочей части аэродинамической трубы под нулевым углом атаки, т.е. когда продольная ось устройства совпадает с продольной осью трубы, производятся измерения углов отклонения вектора скорости газового потока от продольной оси трубы. Среднее значение угла скоса потока находят как среднее арифметическое по двум полученным результатам. Для определения инструментальной погрешности устройства его переворачивают на 180, и аналогичным образом определяют по среднему арифметическому угол скоса потока. Разность полученных значений углов скоса потока при измерениях в прямом и перевернутом положениях есть величина инструментальной погрешности устройства. Эта погрешность учитывается во всех последующих измерениях, производимых данных устройством. При установке устройства в рабочей. части под некоторым известным углом атаки в результаты измерений входит величина этого установочного угла, которая затем вычитается из полученных значений углов отклонения вектора скорости потока от продольной оси трубы.

Использование данного устройства повышает точность измерения углов скоса потока примерно в 2 раза по сравнению с коническим насадком дав5

11 лений, который имеет погрешность измерений углов скоса потока +6 мин.

Погрешность измерения углов скоса потока данным устройством, составляет примерно 13 мин. Использова13748 ние в качестве источника меток ра диоактивного препарата обеспечивает стабильность работы устройства в широком диапазоне давлений в рабочей части трубы.

1113748

Составитель Г. Белоусов

Редактор Н. Швыдкая Техред Ж.Кастелевич Корректор 0 ° ЛУговая

Заказ 6614/38 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент,", г. Ужгород, ул. Проектная, 4