Защитное устройство для чувствительных элементов метеорологических приборов,используемых при самолетных исследованиях атмосферы Советский патент 1984 года по МПК G01W1/08 

Изобретение относится к метеорологическому приборостроению, в частности касается защитных устройств для чувствительных элементов датчиков, преимущественно датчиков температуры и влажности, используемых при самолетных исследованиях атмосферы.

Известны защитные устройства для чувствительных элементов метеорологических приборов, используемых при самолетных исследованиях атмосферы, содержащие насадок, состоящий из статической и высасывающей трубок, подключенных к рабочей камере, причем выходное отверстие высасывающей трубки снабжено раструбом, расположенным в направлении движения потока, а входное отверстие статической трубки защищено цилиндрическим экраном и обтекаемой формы наконечником, имеющим кольцевую прорезь, соединенную трубкой с раструбом высасывающей трубки 1.

Недостатками данного устройства являются малая скорость очищенного от капель воздуха, движущегося в рабочей камере и тот факт, что при больщой водности облака или в дождь жидкая влага, сгоняемая Боздущным потоком в пограничном слое обтекателя, частично проникает через дренажные щели внутрь защитной трубки и движется по ее внутренней поверхности. Жидкая пленка влаги вносит ощибку в показания датчиков, устанавливаемых внутри трубки. Кроме того, капли, разбиваясь при столкновении с. обтекателем, создают избыточное количество более мелких капель, что приводит к дополнительным ощибкам в измерении значений метеорологических параметров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является защитное устройство для чувствительных элементов метеорол эгических приборов, используемых при самолетных исследованиях атмосферы, содержащее цилиндрический кожух с расщирением в виде раструба в задней части, во внутреннюю полость которого помещена щахта с чувствительными элементами измерительных приборов, во внутренней полости кожуха по его оси расположена цилиндрическая трубка, расщиренная в передней части в виде стакана с острыми краями, внешний конус которого выполнен таким, что его образующая пересекает защитный кожух за входным отверстием последнего 2.

Недостатком известного устройства является малая скорость очищенного воздуха в рабочей полости и невозможность изменения ее величины.

Вследствие малой скорости очищенного воздуха в рабочей полости по сравнению со скоростью набегающего потока при самолетных измерениях значительно возрастает инерционность измерения метеопараметров. Это приводит к уменьщению разрешающей способности измерительной аппаратуры и

не позволяет исследовать мелкомасштабные характеристики атмосферы.

Увеличение скорости очищенного воздуха в рабочей полости ограничено величиной статического давления над входным отверстием прототипа. В прототипе невозможно

осуществить согласование инерционностей чувствительных элементов и защитного устройства путем изменения скорости измеряемого потока воздуха.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения согласования инерционностей чувствительных элементов и защитного устройства. Для достижения поставленной цели защитное устройство для чувствительных элементов метеорологических приборов, используемых при самолетных исследованиях атмосферы, содержащее воздухозаборник, отсеивающую полость, рассекатель и рабочую камеру с хвостовиком, снабжено коленом с , водоотборником, установленным между

воздухозаборником и рассекателем, причем в колене после водоотборника расположена рабочая камера, а рассекатель установлен за отсеивающей полостью с возможностью перемещения вдоль собственной оси, параллельной оси воздухозаборника и смещенной

относительно нее в сторону рабочей камеры.

Новая совокупность признаков обеспечивает увеличение и регулирование скорости очищенного воздуха. Увеличение скорости достигается путем использования полного давления набегающего потока. Это давление обеспечивает повышенную скорость протекания очищенного воздуха через поворотное колено и рабочую камеру. Изменение площади выходного отверстия отсеивающей полости осуществляется перемещением

рассекателя. При этом изл(еняется расход воздуха, насыщенного капельной жидкостью из отсеивающей полости, что приводит к изменению скорости очищенного воздуха через рабочую камеру.

На чертеже схематически представлено устройство.

Защитное устройство содержит воздухозаборник 1, отсеивающую полость 2, рассекатель 3, поворотное колено 4, вобоотборник 5, рабочую камеру 6 и хвостовик 7.

Воздухозаборник 1 переходит в отсеивающую полость 2. Отсеивающая полость 2 имеет большую площадь поперечного сечения и ее продольная ось помещена к оси рабочей камеры б относительно оси воздухозаборника 1. Тыльная часть отсеивающей полости оканчивается расширением, в которое вставлен сужающийся в направлении набегающего потока рассекатель 3, имеющий возможность перемещаться вдоль собственной оси с помощью торцового винта 8 рассекателя и резьбового отверстия в центре держателя 9. Зазор между расщирением тыльной части отсеивающей полости 2 и рассекателем 3 образует выходное отверстие 10. В месте сопряжения воздухозаборника 1 и отсеивающей полости 2 расположено направленное вверх поворотное колено 4. Между рабочей камерой 6 и поворотным коленом 4 установлен водоотборник 5, выполненный в виде отборного цилиндра 11, дренажных отверстий 12 и защитного цилиндра 13. На выходе рабочей камеры б установлен хвостовик 7. Устройство работает следующим образом. Поступающий из воздухозаборника 1 в отсеивающую полость 2 поток воздуха разделяется на два потока: очищаемый, разворачиваемый на 90° вверх относительно продольной оси воздухозаборника и, отводящий направленный вдоль отсеивающей полости 2. Траектория движения облачных и дождевых капель в зоне отсеивания определяется импульсом каждой капли (ее массой) и направлениями разделенных потоков. Продольная ось отсеивающей полости 2 смещена к оси рабочей камеры 6 относительно продольной оси воздухозаборника 1 за счет увеличения ее площади поперечного сечения на величину, обеспечивающую исключение попадания капель на внутреннюю поверхность поворотного колена 4. Эта величина определяется траекторией движения (максимального отклонения в вертикальном направлении) капли минимально допустимого размера при заданной скорости набегающего потока на заданном пути, равном диаметру поворотного колена 4. Скользя по поверхности рассекателя, капли потоком воздуха выводятся из устройства. При этом искажения влажности и температуры воздуха, происходящие вследствие дробления капель при ударе о рассекатель, не оказывают неблагоприятного влияния на параметры измеряемого очищенного воздуха. Перемещением рассекателя вдоль оси отсеивающей полости можно изменять сечение выходного отверстия 10, что приводит к изменению расхода воздуха, содержащего капельную влагу. При установивщемся режиме работы устройства массовый расход воздуха,поступающего через воздухозаборник 1, равен сумме расходов очищенного воздуха и воздуха, содержащего капельную влагу. Поэтому изменение расхода воздуха, содержащего капельную влагу, приводит к изменению расхода (скорости) очищенного воздуха. Пленка влаги, образование которой возможно на внутренней поверхности поворотного колена 4 вследствие соударения с ней мельчайщих капель допустимого размера, а также отдельных случайных более крупных капель, удаляется через дренажные отверстия 12 водоотборника 5. Конусообразный хвостовик 7 создает за рабочей камерой б разрежение, способствующее увеличению скорости очищаемого воздуха. По сравнению с базовым объектом, предлагаемое защитное устройство имеет повышенную регулируемую скорость очищенного воздуха в рабочей камере и исключает неблагоприятное влияние искажений параметров измеряемого воздуха (влажности и температуры) вследствие кинетического дробления капель на рассекателе 3 вплоть до молекулярного уровня. Применение предлагаемого устройства позволит исследовать мелкомасщтабные характеристики атмосферы при различных скоростях полета самолета.

ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ САМОЛЕТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ АТМОСФЕРЫ, содержащее воздухозаборник, отсеивающую полость, рассекатель и рабочую камеру с хвостовиком, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей путем обеспечения согласования инерционностей чувствительных элементов и защитного устройства, оно снабжено коленом с водоотборником, установленным между воздухозаборником и рассекателем, причем в колене после водоотборника расположена рабочая камера, а рассекатель установлен за отсеивающей полостью с возможностью перемещения вдоль собственной оси, параллельной оси воздухозаборника и смещенной относительно нее в сторону рабочей камеры. ;о о ts3