Трехкомпонентныи датчик пульсации поля скорости

(32) Приоритет осударственный комитетСовета Министров СССРоо делам изеоретеннйи открытий 67(088.8 3) УД ликовано 05.04,7 юллетеньата опубликования описания 04.09.7В. В, Гуров и Г. Г. Хунджуа Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им, М, В. ЛомоносоваЦИИ ТНЫИ ДАТЧИК ПУЯ СКОРОСТИ) ТРЕХКОМП П Принцип действия т ка пульсаций поля ск о сила лобового сопр 0 ющая на сферическое т ток жидкости или газа,набегающего потока следующим образом; 5 г --- КРУ 1 2рехкомпонентного орости основан на отивления Г, дейс ело, помещенное всвязана со скоро и параметрами даттом, тву- по- тью где р ы,льИзвестны трехкомпонентные датчики пульсаций поля скорости, содержащие систему разложения сил, сферический датчик лобового сопротивления и три датчика линейных перемещений,Однако отмечается невозможность измерения или трех компонент турбулентных пульсаций поля скорости как в поверхностном, так и в приводном слоях моря и атмосферы, а также недостаточная надежность и точность измерений.Предлагаемый датчик отличается тем, что в нем система разложения сил выполнена в виде несущей рамы, жестко связанной с системой отсчета, трех пар плоских поперечнопродольных и вертикально-продольных пружин, держателей пружин и двух кронштейнов, жестко связанных между собой и последовательно жестко связывающих систему отсчета с датчиком лобового сопротивления так, что каждая пара пружин имеет возможность смещаться только в одной из трех взаимно перпендикулярных плоскостей, при этом пружины выполнены из материалов с различным коэффициентом жесткости, а при измерениях в море датчик герметизирован.На чертеже дано схематичное пространственное изображение датчика.Трехкомпонентный датчик содержит датчик 1 лобового сопротивления, имеющий сферивескую форму, несущую раму 2, жестко связанную с системой отсчета, держатель 3 по- перечно-продольных пружин, держатель 4 вертикально-продольных пружин; плоские пружины 5, место крепления 6 датчиков малых линейных перемещений, кронштейны 7, жестко связанные со сферической оболочкой, соединительное кольцо 8 съемной полусферы и соединительное кольцо 9 второй полусферы, к 10 которому крепятся кронштейны 7. Индексамих, у и г у позиций 5 и 6 обозначены пружины и точки крепления датчиков линейных перемещений, измеряющие перемещения в направлении соответствующих осей системы коорди нат,плотность среды;коэффициент лобового сопротивле площадь мидилевого сечения сф а индекс =1, 2, 3, означает прод(4) ную, поперечную и вертикальную компоненты силы и скорости потока соответственно.В измерительной аппаратуре датчик лобового сопротивления ориентирован в потоке таким образом, что направление средней скорости потокасовпадает с направлением продольной компоненты скорости. Тогда, = + , Р, ; У =- з (2) где штрихи - пульсационные составля ощие.Известно, что (Р"1 ) "- - 0,1 г и что12 1;остальные пульсации компонент скорости несколько ь 1 еньше продольной. Поэтому, полагая УУ и используя соотношения (1) и (2), для продольной компоненты силы полу- чаем 1:, - У+ Р, - с (12 И 1,) Отсюда для пульсациопной компоненты скорости имеем 2 сУи аналогично для остальных пульсаций компонент скорости так что зависимость между соответствующими компонентами пульсаций скорости и силы является линейной.Трехкомпонентный датчик пульсаций поля скорости работает следующим образом.При действии силы вдоль оси Х деформируется только упругий параллелограмм, стороны которого образованы двумя пружинами 5 и продольными балками держателей пружин 3 и 4. Причем верхняя сторона параллелограмма остается неподвижной в направлении измеряемого перемещения. К этой стороне параллелограмма крепятся катушки датчиков перемещения по оси Х, соосные датчикам 6, причем последний смещается вместе с держателем 4. Такие образом, происходит измерение смещения, пропорционального действию продольной горизонтальной компоненты пульсаций скорости потока.При действии поперечной силы деформируется лишь упругий параллелограмм, образованный двумя пружинами 5 поперечными 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 балками держателя пружин 3 и неподвижной при измерениях несущей рамой 2, к которой крепятся катушки датчика перемещений в поперечном направлении, Относительно этих катушек смещается датчик 6, расположенный на поперечной балке держателя 3. При этом происходит измерение поперечной горизонтальной компоненты пульсаций скорости,При действии вертикальной силы деформируется в соответствующем направлении только упругий параллелограмм, образованный двумя пружинами 5 двумя кронштейнами 7 и вертикальной балкой держателя пружин 4, причем последний остается неподвижным в вертикальном направлении. Датчик 6 крепится па нижнем кронштейне 7, датчик вертикального перемещения - на продольной балке держателя пружин 4. Электрические сигналы с датчиков линейных перемещений поступают на вход усилителей мощности и после демодуляции подаются на пульт управления. Здесь производится электрическая компенсация сигнала, вызванного воздействием средней скорости потока, а сигналы, пропорциональные компонентам пульсаций скорости, записываются регистратором,Предмет изобретения Трехкомпонентный датчик пульсаций поля скорости, содержащий систему разложения сил, сферический датчик лобового сопротивления, три датчика линейных перемещений, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью измерения трех компонент турбулентных пульсаций поля скорости как в поверхностном, так и в приводном слоях моря и атмосферы, а также повышения надежности и точности измерений датчика, в нем система разложения выполнена в виде несущей рамы, жестко связанной с системой отсчета, трех пар плоских поперечно-продольных и вертикально-продольных пружин, держателей пружин и двух кронштейнов, жестко связанных между собой и последовательно жестко связывающих систему отсчета с датчиком лобового сопротивления так, что каждая пара пружин имеет возможность смещаться только в одной из трех взаимно перпендикулярных плоскостей, при этом пружины выполнены из материалов с различным коэффициентом жесткости, а при измерениях в морс датчик герметизирован.каз 244(1ЦБИИПИ ПодписиССР Типография, пр. Сапунова,Изд. М 711 сударственного ком по делам изобрет Москва, Ж, Рауитет ений шска Тираж 678Совета Министрооткрытийнаб., д. 45