Струйный кольцевой автогенератор Российский патент 2024 года по МПК F15C1/22 F04F5/00 G01P5/14 

Изобретение относится к области автоматики и предлагается к использованию при измерении скоростных параметров и управления в системах, подверженных радиационным воздействиям и работающим во взрывоопасных условиях, а также в авиационных приборах летательных аппаратов.

Известны струйные генераторы, построенные на одном струйном усилителе. Недостатком такого устройства является недостаточный диапазон измерения, ограниченный свойством течения при малых числах критерия Re, препятствующим возникновению струйных частотных колебаний, а при больших числах Re - допустимым перепадом давления, указанным, например, в нормативном стандарте на расходомеры (типа Гост). Перечисленные свойства устройства снижают частотный диапазон измерения.

Известно устройство (Попов А.И., Беляев М.М. Возможные диапазоны струйного расходомера / Труды 13-го Всероссийского совещания по проблемам управления (ВСПУ XIII, Москва, 2019). Москва: ИПУ РАН, 2019. С. 2780-2785.), по которому для расширения частотного диапазона струйного автогенератора применен возвратный поток с набором технических устройств для его осуществления, чем значительно усложняет устройство дополнительными измерительными приемами.

Известно устройство, принятое за прототип (СГМБ, Руководство по эксплуатации, СПЭФ. 407279.005 РЭ ТУ), по которому в устройство струйного автогенератора из трех струйных усилителей введены дополнительные каналы, непосредственно связывающие измерительный канал со сливным каналом через дроссели для сдвига верхней границы диапазона в сторону увеличения. Недостатком такого приема расширения частотного диапазона, в виде не измеряемого байпаса, является одновременное повышением нижней границы частотного диапазона. Кроме того, в наборе струйных усилителей, составляющих струйный автогенератор, для удобства сборки один из них имеет удлиненные коммуникационные каналы передачи выходного сигнала, которые увеличивают инерционные свойства с понижением диапазона частотного выходного сигнала для всего струйного автогенератора.

Техническим результатом является выполненные укороченными линии обратной связи струйного кольцевого автогенератора для расширения частотного диапазона измерения за счет выполненного увеличенным размером третьего усилителя.

Технический результат достигается тем, что струйный кольцевой автогенератор, состоит из трех струйных усилителей последовательно в слоях связанных сигналами в кольцо, при этом третий усилитель в третьем слое выполнен в увеличенном масштабе от 1,2 до 2,5:1 к двум другим, выполненными с одинаковой геометрией проточной части камеры, причем его выходные каналы обратной связи выполнены укороченной длины с расположением входа третьего усилителя непосредственно над выходом второго усилителя и выхода третьего усилителя над входом первого усилителя.

На фиг. 1 представлена структурная схема струйного кольцевого автогенератора из трех струйных усилителей, соединенных последовательно по передаче сигнала в кольцо и расположенных в слоях, где 1 - нижний слой с первым струйным усилителем, 2 - средний слой со вторым струйным усилителем и 3 - верхний слой с третьим масштабно увеличенным усилителем.

На фиг. 2 показан вид в плане на кольцевой струйный автогенератор, собранный без прокладок. Положения струйного течения штрихованными областями внутри проточных камер взаимодействия струйных усилителей показаны условно в связи с периодическим изменением отклонения.

Слои с усилителями разделены прокладкам (на рисунке не показаны). Входы и выходы связей 4, 5 и 6 замкнуты в кольцо обратных связей для обеспечения генерации. С выходных каналов 7, 8 третьего усилителя выводятся сигналы давлений с частотой f на пьезопреобразователь. Проточные камеры взаимодействия струй первого и второго струйных усилителей выполнены одинаковыми и имеют длину l - характеристический размер, связанный с шириной b сопел питания усилителей. Третий струйный усилитель выполнен увеличенным по отношению к первым двум с длиной L проточной камеры взаимодействия. Входные каналы 9, 10 и 11 питания для подачи рабочей среды.

При конструктивном выполнении автогенератора в виде слоев («слоенного пирога»), как показано на фиг. 1 с направлением хода сигналов, второй усилитель среднего слоя 2 относительно первого усилителя слоя 1 расположен таким образом, чтобы его входные каналы совпадали по центрам переходных отверстий в слое с отверстиями выходных каналов первого усилителя нижнего слоя 1 при сохранении длины l - величины проточной камеры усилителя.

В прототипе усилитель слоя 3 развернут на 180° в своей плоскости относительно усилителей в слоях 1 и 2 для уменьшения длины коммуникационных каналов обратной связи струйного автогенератора. Однако при выполнении в том же масштабе проточной камеры третьего усилителя в слое 3, как два других для последовательного подключения к первому усилителю, приходиться удлинять его выходные каналы 7 и 8. При этом эти каналы 7 и 8 обратной связи практически нельзя исключить и, тем самым их «паразитного» влияния на частотную характеристику автогенератора.

Длины коммуникационных каналов и их емкости увеличивают долю времени в периоде формируемой выходной частоты автогенератора, что существенно нарушает пропорциональную зависимость изменения частоты от измеряемого параметра и ограничивает диапазон измерений по максимальной частоте. В струйном автогенераторе из трех последовательно в слоях связанных струйных усилителей, усилитель третьего слоя изготовлен в увеличенном масштабе к двум другим с подобной геометрией проточной части, в плоской геометрии которой увеличена длина L от сопла питания до приемных каналов, укорочены длины каналов обратной связи автогенератора расположением входа усилителя третьего слоя непосредственно над выходом усилителя второго слоя и выхода над входом усилителя первого слоя. Практически осуществлена замена удлиненных каналов 7 и 8 увеличенной длиной L проточной камеры взаимодействия масштабируемого третьего усилителя, частотные характеристики которой зависят от скорости струйного течения, как и у первых двух усилителях. Удлиненные каналы 7 и 8 в прототипе автогенератора увеличивали в струйном автогенераторе инерционно - емкостную составляющую при передаче частотного сигнала в кольцевом такте измерения входного сигнала по скорости и снижало частотный диапазон.

Положительный эффект осуществляется тем, что третий струйный усилитель (замыкающий) выполнен в увеличенном масштабе в соотношении в диапазоне 1,2..2,5:1 к двум другим в цепи автогенератора. Увеличенные геометрические размеры снижают влияние «паразитных» длин коммуникационных каналов в обратной связи автогенератора. Соответствующее отношение отражается в ширине канала питания третьего усилителя к ширине каналов питания первого и второго струйных усилителей. При этом автомодельность конфигураций всех усилителей остается такой же.

Предложенное устройство струйного кольцевого автогенератора устраняет вынужденное удлинение указанных коммуникационных каналов прототипа, уменьшает длину коммуникационных каналов в обратной связи автогенератора с его выходными и входными каналами струйных усилителей, и повышает точность преобразования измерительной информации, и расширяет частотный диапазон измерения.

Изобретение относится к области автоматики и предлагается к использованию при измерении скоростных параметров и управления в системах, подверженных радиационным воздействиям и работающим во взрывоопасных условиях, а также в авиационных приборах летательных аппаратов. Техническим результатом являются выполненные укороченными линии обратной связи струйного кольцевого автогенератора для расширения частотного диапазона измерения. Технический результат достигается тем, что струйный кольцевой автогенератор состоит из трех струйных усилителей, последовательно в слоях связанных сигналами в кольцо, при этом третий усилитель в третьем слое выполнен в увеличенном масштабе от 1,2 до 2,5:1 к двум другим, выполненным с одинаковой геометрией проточной части камеры, причем его выходные каналы обратной связи выполнены укороченной длины с расположением входа третьего усилителя непосредственно над выходом второго усилителя и выхода третьего усилителя над входом первого усилителя. 2 ил.

Струйный кольцевой автогенератор, характеризующийся тем, что состоит из трех струйных усилителей, последовательно в слоях связанных сигналами в кольцо, при этом третий усилитель в третьем слое выполнен в увеличенном масштабе от 1,2 до 2,5:1 к двум другим, выполненным с одинаковой геометрией проточной части камеры, причем его выходные каналы обратной связи выполнены укороченной длины с расположением входа третьего усилителя непосредственно над выходом второго усилителя и выхода третьего усилителя над входом первого усилителя.