DE2353105C3 - Eisdetektor - Google Patents

Description

Abtasteinrichtung zugeordnet, die die Eisbildung an der Spitze durch Schwächung des Strahlengangs der Abtastvorrichtung feststellt und abhängig von den dadurch erhaltenen Meßwerten in Form von Signalen eine Enteisungseinrichtung ein- oder abschaltet (US-PS 28 16 233).

Auch bei dieser Ausführungsform des Eisdetektors ist. die zwingende Voraussetzung für ein Funktionieren das Vorhandensein einer Relativgeschwindigkeit zwischen der Spitze des Strömungskonus und der Umgebungsluft.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, einen Eisdetektor, wie er im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist, so auszubilden, daß er unabhängig von einer Bewegung des Eisdetektors gegen die Umgebungsluft funktioniert.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Da das Arbeitsprinzip des erfindungsgemäßen Eisdetektors darauf beruht, Umgebungsluft durch den Eisdetektor mittels einer zusätzlichen Düsenströmung hindurchzusaugen. ist es für ein sicheres Arbeiten des Eisdetektors nicht mehr erforderlich, daß sich das Fluggerät mit dem Eisdetektor bezüglich der Umgebungsluft bewegt. Vielmehr ist bei allen Flugzuständen sowie im Ruhezustand des Fluggerätes ein exaktes Arbeiten des Eisdetektors in einem Umgebungsluftstrom mit genau definiertem Zustand gewährleistet.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Eisdetekiors sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 beschrieben.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Eisdetektors im Axialschnitt.

F i g. 2 ist ein Schnitt längs der Linie H-Il von Fig. 1.

F i g. 3 zeigt im Axialschnitt eine zweite Ausführungs· form eines Eisdetektors.

Fig.4 zeigt im Axialschnitt eine dritte Ausführungsform eines Eisdetektors.

Fig. 5 zeigt im Axialschnitt eine vierte Ausführungsform eines Eisdetektors.

F i g. 6 ist ein Schnitt längs der Linie VI-VI von F i g. 5.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform eines Eisdetektors 1 hat einen Kanal 2, der durch die entsprechende Ausgestaltung seiner inneren Wandung 5 in seiner Durchströmungsrichtung in drei Abschnitte unterteilbar ist, nämlich in einen aerodynamisch glatten Einlaßabschniit 13, einen kurzen Mischabschnitt 14 und einen üiffusorabschnitt 15. Im Bereich des Einlaßabschnittes 13 ist ein ringförmiger Raum 3 vorgesehen, der über eine Leitung 6 mit einem komprimierten Gas, im allgemeinen Druckluft, beschickt wird. Der Raum 3 ist mit dem Kanal 2 über eine ringförmig ausgebildete Düse 4 verbunden, aus der das meistens warme, kompi imierte Gas leicht konvergierend ausgerichtet in den Mischabschnitt 14 austritt. Innerhalb des Kanals 2 erstreckt sich quer über den Kanal ein Element 7 mit einem zur Strömungsrichtung senkrechten Oberflächenbereich für die Eisbildung. Das Element 7 ist bezüglich der ringförmigen Düse 4 so angeordnet, daß das aus der Düse 4 ausströmende komprimierte, warme Gas nicht mit dem Element 7 in Berührung kommt. Im Randbereich des Elementes 7 sind dafür Abschirmungen 11 vorgesehen, die das aus der Düse 4 austretende Gas um das Element 7 herumleiten. Zur Feststellung einer Eisbildung an dem in Sirömungsrichtung weisenden Oberflächenbereich des Elementes 7 dient eine Strahlungsquelle 8, der auf der gegenüberliegenden Kanalseite ein Empfänger 9 zugeordnet ist. Die Achse des vom Sender zum Empfanger gehenden Su ahienbündels liegt etwa um eine halbe Breite des Strahlenbündels vor dem Oberflächenbereich des Elementes 7. Der von einem Fenster 18 abgedeckte Sender 8 und der von einem Fenster 19 abgedeckte Empfänger 9 sind unmittelbar hinter der Düse 4 angeordnet. Durch die hohe Geschwindigkeit des aus der Düse 4 austretenden komprimierten Gases werden die Fenster 18 und 19 saubergehalten. Da das komprimierte Gas warm ist, kann eine Vereisung der Wandung 5 des Kanals 2 nicht auftreten. Der Kanal 2 hat auf der Außenseite eine Abstufung 12. An dieser Abstufung wird das sich auf der Außenwand des Kanals 5 im vorderen Abschnitt bildende Wasser weggeblasen. Außerdem verhindert die Abstufung 12, daß Wasser auf der Außenseite vom Diffusor 15 in Richtung des Eingangsabschnittes 13 strömt.

Durch den aus der Düse austretenden Strom des komprimierten Gases wird eine Saugwirkung erreicht, so daß der Kanal 2 von Umgebungsluft durchström' wird, wobei sich das aus der Düse 4 austretende Gas im Mischabschnitt 14 im Gren/schichtbereich mit der Umgebungsluft mischt und zusammen mit der Inigebungsluft in den Diffusorabschnitt 15 eintritt. Die Umgebungsluft trifft auf den flachen Oberflachenbereich des in seinem übrigen Wandabschnitt zylindrischen Elementes 7. Da der flache Obcrflächenbercich eine starke Einfangwirkung für Tropfen hat und an den Kanten ein hoher konvektiver Wärmeverlust auftritt, bildet sich bei entsprechenden atmosphärischen Bedin gungen an dem Oberflächenbereich Eis, das in das vom Sender zum Empfänger gehende Strahlenbündel ragt. Die dadurch bedingte Intensitätsschwächung des Strahlenbündels am Empfänger führt zur Erzeugung eines Signals, welches die Eisbildung anze'gt. Das Strahlenbündel kann parallel zu dem Oberflächenbereich des Elementes 7 ausgerichtet werden. Gewöhnlich kreuzen sich die Achse des Strahlenbündels und des Elementes 7 unter einem Winkel, beispielsweise unter einem Winkel von 45'. Das Element 7 kann mittels elektrischer Beheizung abgetaut werden.

Der in F i g. 3 gezeigte Eisdetektor 31 hat einen Kanal 32 und eingangsseitg einen Raum 33, der mit komprimiertem Gas beschickt wird. Aus dem Raum 33 tritt das Gas in den Kanal 32 übei eine Anzahl von Einzeldüsen 34 aus, die unter einem Winkel zur Längsachse des Kanals 32 angeordnet sind und deren Mündungen entlang einer inneren Umfangslinie des Kanals 32 vorgesehen sind. Das Element 37 mit dem ebenen Oberflächenbereich, der senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet ist, sowie die Einrichtung 38 zum Feststellen der Eisbildung sind wie bei der Ausführungsform von F i g. 1 und 2 angeordnet.

Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform eines Eisdetektors 41 wird das komprimierte Gas aus dem Raum 43 in einer in Strömungsrichtung hinter dem Element 47 angeordneten, koaxial zum Kanal 42 ausgerichteten Düse 44 abgegeben.

Der flache Oberflächenbereich des Elementes 47 ist nur im Bereich der Einrichtung 48 zur Feststellung der Eisbildung vorgesehen.

Bei der in den Fig.5 und 6 gezeigten Au.iführungsform strömt das komprimierte Gas aus einer ringförmigen Düse 54, die parallel zur Längsachse des Kanals 52 ausgerichtet ist. Dadurch wird die Turbulenz des an den Fenstern 58 und 59 vorbeifließenden Gasstroms verringert. Das Element 57 hat im Bereich der Kanalwand eine Abschirmung 55 in Form einer

isolierenden Buchse, wodurch das aus der Düse 54 austretende Gas um das Element 7 im Wandbereieh herunigeleitct wird.

Der Sender der Einrichtung zur Anzeige der Eisbildung ist gewöhnlich eine infrarot strahlende Diode, der Empfänger ein Phototransistor. Die Unterbrechung des Infrarotstrahls zwischen 25 und 75% ist nahezu eine lineare funktion der Abdeckung und somit der Vereisung. Abhängig von diesem Abdeckungsgrad kann mittels entsprechender elektrischer Schaltungen neben der Eisbildung auch die Vereisungsgeschwindigkeit, die Vereisungssliirkc oder auch der Wassergehalt der Umgcbungslufl bestimmt und eine Enteisungscinrichtung aktiviert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

1. Patentansprüche:

   ™ΐ 1. Eisdetektor, insbesondere für senkrecht starten-/ de und landende Flugzeuge, mit einem von Ä UmgebungSiuft durchströmten Kanal, einem in dem .' Kanal angeordneten Eelement das einen von der ^; Umgebungsluft beaufschlagten Oberflächenbereich ^aufweist mit Einrichtungen zur Feststellung einer Eisbildung auf diesem Oberflächenbereich, welche an ein die Eisbildung signalisierendes Anzeigegerät sowie eine Einrichtung zur Enteisung des Oberflächenbereichs angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine in den Kanal (2; 32; 42; 52) mündende Düsenanordnung (4; 34; 44; 54) vorgesehen ist, die eingangsseitig mit einem mit komprimiertem Gas beschickbaren Raum (3; 33; 43) in Verbindung steht und derart ausgerichtet ist. daß Umgebungsluft bei aus der Düsenanordnung (4; 34; 44; 54) austretendem Gas in Richtung auf den Oberflächenbereich des Elements (7; 37; 47; 57) gesaugt wird.
2. 2. Eisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kanal (2; 52) mündende öffnung der Düsenanordnung (4, 54) ringförmig ausgebildet und derart gerichtet ist. daß das komprimierte Gas in Längsrichtung des Kanals (2, 52) im wesentlichen parallel zu dessen Wandung (5) ausströmt.
3. 3. Eisdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung aus einer Anzahl von Einzeldüsen (34) besteht, die unter einem Winkel zur Längsachse des Kanals (32) angeordnet und deren Mündungen entlang einer inneren Umfangslinie des Kanals (32) vorgesehen sind.
4. 4. Eisdetektor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenanordnung aus einer in Strömungsrichtung hinter dem Element (47) angeordneten und koaxial zum Kanal (42) ausgerichteten Düse (44) besteht.
5. 5. Eisdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (2; 32; 42; 52) stromabwärts vom Mündungsbereich der Düsenanordnung (4; 34; 44; 54) einen Diffusorabschnitt aufweist.
6. 6. Eisdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenbereich des Elementes (7, 37, 47, 57) in dem von der Einrichtung (8, 9; 38; 48; 58, 59) zur Feststellung einer Eisbildung abgetasteten Bereich eben ausgebildet und senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnet ist.
7. 7. Eisdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Abschirmungen (11; 55) vorgesehen sind, welche das aus der Düsenanordnung (4; 54) austretende Gas von dem Element (7; 57) fernhalten.
8. 8. Eisdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit komprimiertem Gas beschickbare Raum (3; 33; 43) an den Wandbereich im Einlaßabschnitt des Kanals (2; 32; 42; 52) angrenzt, daß es sich bei dem komprimierten Gas um erwärmte Druckluft handelt, und daß die Außenfläche des Kanals (2; 32; 42; 52) stromabwärts von dem Raum (3; 33; 43) stufenförmigabgesetzt ist.

   Die Erfindung betrifft einen Eisdeiekior gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

   Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, die aus einem an einem Flugkörper befesligbaren Üüsengehäuse besteht das in Strömungsrichtung ausgerichtet ist Im Diffusor der Düse ist ein tropfenförmiger Ströoungskörper angeordnet Bei einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fluggerät und der Umgebungsluft strömt durch die Düse Umgebungsluft und trifft auf den «ο Strömungskörper, der im Staupu^ktbereich zwei öffnungen aufweist die in getrennten Kammern münden, von denen jede mit einer weiteren Kammer verbunden ist, die durch eine Membian getrennt sind. Die Düse, in welcher der Strömungskörper angeordnet ist ist so ausgelegt daß am Staupunkt des Strömungskörpers die Luft verglichen mit der Umgebungsluft um einen bekannten Wert unterkühlt ist Die beiden Bohrungen im Staupunktbereich des Strömungskörpers haben eine unterschiedliche Größe, so daß bei einer Eisbildung zuerst die kfc'nere Bohrung verschlossen wird, wodurch infolge des dadurch bedingten Druckunterschieds die Membran zwischen den beiden Kammern ausgelenkt wird und über einen Kontakt eine Anzeigeeinrichtung betätigt, die davor warnt daß mit einer Eisbildung zu rechnen ist(CH-PS 2 13 362).

   Obwohl dieses bekannte Gerät eii.e Eiswarnung bereits ahgibt, ehe die tatsächliche Vereisung eintritt, kann dieses Gerät nur dann zur Wirkung gelangen, wenn die Düse bewegt wird. d. h. das Fluggerät in der Richtung fliegt, in welcher der Einströmquerschnitt der Düse ausgerichtet ist. Würde man das bekannte Gerät bei einem Hubschrauber verwenden, so ist es nur beim Geradeausflug wirksam, nicht jedoch beim Vertikalflug. Für derartige Flüge müßte in 1 lugnchtung nach oben und nach unten ein weiteres Gerät angeordnet werden. Bei Schwebezuständen des Hubschraubers würde dieses Gerät nicht ansprechen. Eine Montage des Gerätes an den Rotorblättern ist wegen der erforderlichen Verbindungen nicht möglich. Bei stehendem Flugzeug kann die Vorrichtung eine Vereisungsgefahr nicht anzeigen.

   Zum Stand der Technik gehört ein Eisdetektor, der aus einem Träger mit einer Ausnehmung besteht. Auf den gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung sind ein Laser und entsprechend zugeordnet Photodioden vorgesehen. Wenn sich in der Ausnehmung Eis abscheidet, wird ein Teil des Strahlengangs des Lasers unterbrochen, so daß das von dem Laser ausgesandte monochromatische Licht in seiner Intensität beim Auftreffen auf die Photodioden gegenüber dem Zustand ohne Eis in der Ausnehmung geschwächt ist. Aufgrund dieser Schwächung wird eine Anzeige für das Vorhandensein von Eis und die Stärke der Eisbildung aktiviert. Dieser Eisdetektor wird an Tragflächen oder am Rumpf von Flugzeugen sowie an den Rotorblattilachen eines Hubschraubers angebracht (DT-OS 21 59 731).

   Damit der Eisdetektor funktionieren kann, muß eine Relativgeschwindigkeit zwischen der Umgebungsluft und dem die Anordnung tragenden Gerät vorhanden sein. Außerdem ergeben sich beim Anbringen der Anordnung an Rotorblättern von Hubschraubern Schwierigkeiten bezüglich der mechanischen Festigkeit der Anordnung und der Übermittlung der Anzeigewerte

   zum Piloten.

   Bei einem ähnlichen Eisdetektor ist der Spitze des Strömungskonus in einem Triebwerkseinlaufmantel eine aus Lichtquelle und Photodiode bestehende