Устройство для измерения скорости в потоке жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01P5/00 

Изобретение относится к экспериментальной гидродинамике и предназначено для измерения скоростей потока жидкости в районе гребного винта в процессе его работы как в свободно набегающем потоке, так и в следе за буксируемой моделью судна в гидроканале или испытательном бассейне

Известно устройство, содержащее обтекаемый корпус, в котором установлены датчики давления с измерительными преобразователями и укрепленный на нем зонд, погруженные в жидкость, полый кронштейн, связанный с корпусом и закрепленный на координатнике дистанционного управления, установленном на модели судна, причем приемники зондч соединены с камерами датчиков давления дренажными трубками.

Недостатком известного устройства является невозможность его использования в условиях значительных изменений давления окружающей среды, невозможность выполнения градуировок, недостаточные надежность и эксплуатационная технологичность.

Целью изобретения является повышение надежности и обеспечение возможности градуировки при значительных изменениях от атмосферного давления ок- ружащей поток среды и повышение при этом эксплуатационной технологичности.

На фиг. 1 изображено устройство в целом; на фиг. 2 - конструкция блока мембранных датчиков с зондом, сечение одного из датчиков; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг.2 датчика с устройствами прокачки воздуха и автоматическими клапанами; на фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг.2.

ч Лл

00

GS СО

Устройство состоит (см. фиг. 1) из шеститочечного зонда 1 с дренажными трубками 2, блока мембранных датчиков 3, смонтированных в обтекаемом корпусе 4, Сьемной планки 5, клапанов 6, полого кронштейна 7, координатника дистанционного управления 8. Датчик давления (см. фиг,2) содержит две мембраны 9 и 10, изготовленные за одно целое с наружным основанием 11,12, в котором герметично установлены электрический разъем 13 и пневмоввод 14. На стаканы 15 и 16, снабженные приемными цилиндрическими каналами 17 и 18, герметично с помощью резиновых колец 19 насажены мембраны, образуя три камеры 20, 21, 22. Средние камеры, заключенные между мембранами, оснащены электрическими преобразователями 23. Крайние камеры заполнены жидкостью и через приемные каналы соединены дренажными трубками 24, 25 с дренажными трубками 2, идущими от приемников зонда. Дренажные трубки 24, 25 закреплены в сьемной планке 26, герметизированы на концах резиновыми кольцами 27, 28 и снабжены дполнитель- ным герметичным разъемом с накидной гайкой 29.

Автоматические клапаны датчиков (см. фиг. 3) выполнены в виде каналов 6, соединяющих крайние камеры датчиков с потоком жидкости, в которых установлены запорные шарики 30 с пружинами 31 и регулируемыми стопорителями 32.

В корпусе устройства закреплена планка 33 (см. фиг. 2), герметизированная на разъемах и пневмовводах датчиков резиновыми кольцами 34, а по корпусу кронштейна - резиновым жгутом 35, образуя внутри кронштейна герметичную полость 36.

Кронштейн 7 (см. фиг. 1) имеет герметичную крышку 37, на которой закреплен герметичный электрический разъем 38 и пневмоввод 39.

Устройство смонтировано на модели судна 40 с гребным винтом 41. Датчики давления соединены кабелями (не показаны) через разъемы 13 и 38 с регистратором 42.

Устройство работает следующим образом.

1. Прокачка устройства. Прокачка воздуха из системы осуществляется следующим образом. Устройство и модель судна погружают в опытовый бассейн с водой, предварительно закрепив на устройстве специальное приспособление для прокачки вместо зонда 1. Это приспособление крепится на устройстве с помощью гайки 29 и имеет трубку, которая с одной стороны соединяется одновременно со всеми дренажными трубками 2 устройства, а с другой стороны - с прокачивающим устройством. От прокачивающего устройства под давлением примерно 0,5 кг/см (относительно атмосферного) подается в дренажные трубки и камеры датчиков давления кипяченая вода. Под действием этого давления срабатывают автоматические клапаны, шарики 30 отходят, освобождая каналы б и соединяя поло0 сти 20, 22 с потоком жидкости в бассейне, Легким покачиванием устройства добиваются полного удаления воздуха из системы. Контроль за процессом прокачки осуществляется по регистратору 42. Прокачка систе5 мы прекращается после установления стабильных показаний датчиков давления на регистраторе 42, при этом клапаны 6 автоматически перекрываются шариками под действием пружин 31. Зате заполняют ки0 пяченой водой дренажные каналы зонда 1 и закрепляют последний на устройстве под водой, сняв предварительно приспособление для прокачки.

2. Работа устройства. Гидродинамиче5 ские давления, воспринимаемые приемными отверстиями зонда 1, передаются через систему дренажных трубок в камеры датчиков давления. Зонд 1 имеет восемь приемных отверстий и трубки полного напора (см.

0 фиг.4). Четыре из них в-r располо- , жены симметрично оси зонда во взаимно- перпендикулярных плоскостях и служат дли измерения углов скоса потока соответственно в вертикальной и горизонтальной пло5 скостях. В центре зонда расположена трубка полного напора д. Внутри проточной части зонда на расстоянии 2,5 мм or входной кромки располагаются четыре от- , верстия приемника статического давления

0 е, соединенные внутри зонда общим каналом.

Скос потока в вертикальной и горизонтальной плоскостях измеряется по разности соответствующих давлений в приемниках

5 зонда с помощью двух датчиков давления. Третий датчик давления служит для измерения скоростного напора потока жидкости, определяемого по разности давлений в трубке полного напора и приемнике стати0 ческогр давлрния.

На фиг.2 в разрезе показан только один датчик, например, для измерения скоса потока в вертикальной плоскости. Гидродинамические давления, воспринимаемые

5 приемными отверстиями зонда а-б, по дренажным трубкам 2,24,25 передаются в камеры 20, 22 датчика давления. При этом деформируются мембраны 9 и 10 и изменяются электрические параметры измерительных преобразователей 23. Регистратор 42

выдает информацию, соответствующую скосу потока в вертикальной плоскости. Аналогично работают два других датчика давления, измеряющие скос потока в горизонтальной пло скости и скоростной напор.

3. Градуировка устройства. Пневмоввод 39 соединяют с задатчиком воздушного давления (разряжения). При подаче некоторого давления на пневмоввод 39, оно через герметичную полость кронштейна 36 и пнев- мовводы датчиков 14 подается в средние камеры датчиков 21 и деформирует мембраны. Регистратор 42 при этом фиксирует сигналы электрических преобразователей 23, пропорциональные подведенному давлению (разряжению).

После выполнения градуировки пневмоввод 39 отсоединяют от задатчика воздушного давления. В полость кронштейна 36, а следовательно, через пневмовводы 14 и в средние камеры датчиков 21 подается давление воздушной среды, окружающей поток жидкости. Если испытания выполняются в кавитационном бассейне, то при заданном в бассейне вакууме, этот же вакуум передается и в средние камеры датчиков 21. Поэтому мембраны датчиков, независимо от изменения давления окрухоющей поток среды от атмосферного, деформируются на величину давления, пропорционального только гидродинамическому напору или скосу потока. Этим обеспечивается высокая надежность работы датчиков.

Благодаря тому, что преобразователи закреплены на мембранах в средней камере датчиков, изолированной от воды, обеспечивается как технологичность сборки устройства, так и высокая его надежность.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения скорости в потоке жидкости, содержащее обтекаемый корпус с размещенными в нем датчиками давления с измерительными преобразователями, и укрепленным на нем шеститочечным зондом, приемники давления которого соединены с камерами датчиков давления дренажными трубками, кронштейн, соединенный с корпусом и закрепленный на ко- ординатнике дистанционного управления.

установление на модели судна, и регистратор, отл чающееся тем, что, с целью повышен надежности и обеспечения возможности градуиговки при значительных

5 изменениях от ежосферного давления окружающей отек среды и повышения при этом эксплуатационной технологичности, в нем датчики давления выполнены в виде мембраннм коробок, содержащих по два

0 стаканл. с г чсположенными в них приемными цилиндрическими каналами и автоматическими клапанами, при этом на стаканы герметично насажены упругие чувствительные элементы е &иде плоских мембран, вы5 полненных за одно целое с основанием, имеющим герметичный электрический разъем и пневмоввод, и герметично соединенных между собой, образуя при этом три камеры, причем средние камеры, закпючен0 ные между мембранами, содержат электрические преобразователи и через пневмовводы и герметичную полость кронштейна связаны с общим приемником воздушного давления, крайние камеры

5 заполнены жидкостью и через приемные каналы соединены дренажными трубками с приемниками зонда, при этом дренажные трубки закреплены в съемной планке обтекаемого корпуса и герметично входят с од-0 ной стороны в приемные каналы датчиков, а с другой стороны - в дренажные каналы зонда.

2.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что герметичная полость кронштей5 на выполнена в виде канала, ограниченного с одной стороны верхней крышкой кронштейна с герметичными электрическими разъемами и штуцеро м Приемника воздушного давления, а с другой стороны - план0 кой, герметично соединенной с электрическими разъемами и пневммовво- дами датчиков.

3.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что автоматические клапаны датчи5 ков давления выполнены в виде каналов, соединяющих крайние камеры датчиков с потоком жидкости, в которых установлены запорные подпружиненные шарики с регулируемыми стопорителями.

Фиг.1

Использование: экспериментальная гидродинамика, измерение скоростей потока жидкости в районе гребного винта. Сущность изобретения: устройство содержит шеститочечный зонд с дренажными трубками, блок мембранных датчиков давления. смонтированных в обтекаемом корпусе, съемную планку, клапаны, полый кронштейн, координатник дистанционного управления. Мембранные датчики давления содержит две мембраны, изготовленные за одно целое с наружным основанием, электрические разъемы, пневмоввод, мембраны, насаженные герметично на стаканы, снабженные цилиндрическими каналами, и образующие три камеры. Средние камеры, заключенные между мембранами содержит электрический преобразователь. Автоматические клапаны выполнены в виде каналов, соединяющих крайние камеры датчиков с потоком жидкости, содержат запорные шарики с пружинами и регулируемыми стопо- рителями. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

т

/Ч г

ЧгцХХ X.j

,. c v 4wJvvNi

А Л 2Ј 32/ . Л Я .5L г2 | Б-В

3LА

9угЗ

Фиг.4