FR2461955A1 - Static sensor for anemometer or ships log - senses direction and speed of fluid flow and employs strain gauges on blades deformed by cylinder assembly - Google Patents

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Abstract

The static sensor contains deformable sensors which respond to two directional pressure components and which measure the direction and speed of flow of a fluid. Such a sensor can be used as an anemometer or as a ships log. A cylinder (11) has a vertical axis supported by a deformable element (12) firmly mounted on a base (13). This base carries two flexing horizontal blades (14,15) mounted in two perpendicular directions and fixed at the outer ends by screws (17) and washers (16). The inner ends receive the pressure components from points (18,19) on the base of the cylinder. Deformation sensors such as strain gauges are mounted on each flexing blade to permit measurement of speed of flow of a fluid in the two planes.

Description

L'invention a pour objet un capteur statique de la direction et de la vitesse relative d'un fluide par rapport --au capteur immergé dans ce fluide dans une position déterminée. The subject of the invention is a static sensor of the direction and the relative speed of a fluid with respect to the sensor immersed in this fluid in a determined position.

Le capteur statique selon l'invention se caractérise par un corps de révolution récepteur de poussée supporté par l'intermédiaire d'un élément ou système déformable équipé de deux capteurs de déformation ou de pression qui répondent aux deux composantes de poussée exercées sur le récepteur de poussée dans deux directions perpendiculaires à l'axe du corps de révolution et gui fournissent ainsi deux mesures permettant d'en déduire la direction et la vitesse de l'écoulement du fluide dans le plan desdites deux directions.The static sensor according to the invention is characterized by a thrust receptor body of revolution supported by means of a deformable element or system equipped with two deformation or pressure sensors which respond to the two thrust components exerted on the thrust receiver. thrust in two directions perpendicular to the axis of the body of revolution and which thus provide two measurements making it possible to deduce therefrom the direction and the speed of the flow of the fluid in the plane of said two directions.

La direction et l'intensité de la poussée exercée sur le récepteur de poussée est fonction de la direction et de la vitesse relative du fluide par rapport au capteur statique conformément aux lois de la dynamique des fluides, tandis gue la déformation du récepteur de poussée ou de son support est fonction de la poussée qu'il subit conformément aux lois de la résistance des matériaux.Ainsi par l'association des deux effets de poussée et de déformation selon la présente invention, on peut déduire de deux mesures de déformation d'un appareil statique une mesure précise de la direction et de la vitesse relative du fluide sans la mise en oeuvre d'organes à mouvement continu de roulement ou de glissement dont les indications seraient variables selon les conditions du mouvement et selon l'état des surfaces de glissement ou de roulement et par suite peu précises tout en imposant des mises en oeuvre peu pratiques ou des structures compliquées ainsi qu'un entretien soigné des organes en mouvement. The direction and intensity of the thrust exerted on the thrust receiver is a function of the direction and the relative speed of the fluid with respect to the static sensor in accordance with the laws of fluid dynamics, while guiding the deformation of the thrust receiver or of its support is a function of the thrust it undergoes in accordance with the laws of the resistance of materials. Thus by the combination of the two effects of thrust and deformation according to the present invention, it is possible to deduce from two measures of deformation of a static device a precise measurement of the direction and the relative speed of the fluid without the use of bodies with continuous rolling or sliding movement, the indications of which would vary according to the conditions of movement and according to the state of the sliding surfaces or rolling and therefore imprecise while imposing impractical implementations or complicated structures as well as careful maintenance of moving parts. t.

La déformation mesurée peut être une déformation de traction, de compression, de flexion, de torsion ou une déformation composite et les mesures des déformations peuvent se faire à l'aide de céramigues, de jauges de contrainte, de capteurs capacitifs ou inductifs et de tous autres moyens équivalents. The deformation measured can be a deformation of tension, compression, bending, torsion or a composite deformation and the measurements of the deformations can be made using ceramics, strain gauges, capacitive or inductive sensors and all other equivalent means.

Pour bien fsire comprendre l'invention, on décrira ci-après deux exemples d'exécution d'un capteur statique selon l'invention en référence au dessin schématique annexé, dans lequel
la figure 1 est une vue en élévation d'un capteur statique selon l'invention avec coupe axiale partielle de son support ;
la figure 2 est un détail à plus grande échelle de l'organe déformable par l'intermédiaire duquel est supporté le récepteur de poussée de la figure I
la figure 3 est une vue en élévation d'un second exemple d'exécution du capteur statique dont la base et le support sont représentés en coupe axiale (suivant deux plans radiaux perpendiculaires) ;;
la figure 4 est une vue partielle de l'organe déformable par l'intermédiaire duquel est supporté le récepteur de poussée de la figure 3 ; et
la figure 5 est une vue en perspective du capteur statique de la figure 3 coupé par deux plans radiaux perpendiculaires.
To fully understand the invention, two embodiments of a static sensor according to the invention will be described below with reference to the appended schematic drawing, in which
Figure 1 is an elevational view of a static sensor according to the invention with partial axial section of its support;
Figure 2 is a detail on a larger scale of the deformable member through which is supported the thrust receiver of Figure I
Figure 3 is an elevational view of a second embodiment of the static sensor whose base and support are shown in axial section (in two perpendicular radial planes);
Figure 4 is a partial view of the deformable member through which is supported the thrust receiver of Figure 3; and
Figure 5 is a perspective view of the static sensor of Figure 3 cut by two perpendicular radial planes.

Dans l'exemple d'exécution schématisé sur la figure 1, le récepteur de poussée 1, en forme de cylindre de révolution dont l'axe est vertical, est encastré sur une poutre verticale déformable 2 solidaire d'une embase fixe 3. L'élément déformable 2, représenté en détail sur la figure 2, dispose, dans deux directions x-y perpendiculaires entre elles et à son axe vertical, de deux capteurs de déformation indigués en 4 et 5 et constitués dans l'exemple représenté par des jauges de contrainte réagissant par variation de résistance électrigue aux déformations du matériau de l'élément déformable 2 sur lequel elles sont collées de façon à être strictement solidaires.Ces deux capteurs de déformation 4-5 fournissent les deux mesures permettant d'en déduire la direction et la vitesse de l'écoulement du fluide dans le plan desdites deux directions x-y. In the embodiment shown schematically in FIG. 1, the thrust receiver 1, in the form of a cylinder of revolution whose axis is vertical, is embedded on a deformable vertical beam 2 secured to a fixed base 3. The deformable element 2, shown in detail in FIG. 2, has, in two xy directions perpendicular to each other and to its vertical axis, two deformation sensors induced in 4 and 5 and constituted in the example represented by reactive strain gauges by variation of electrical resistance to deformations of the material of the deformable element 2 on which they are glued so as to be strictly integral. These two deformation sensors 4-5 provide the two measurements making it possible to deduce the direction and the speed of the flow of the fluid in the plane of said two directions xy.

Dans l'exemple d'exécution représenté aux figures 3 à 5, le récepteur de poussée 11, constitué par un cylindre de révolution d'axe vertical, est supporté par un élément déformable 12 solidaire d'une embase 13 qui porte, dans deux directions x-y perpendiculaires entre elles et à l'axe vertical du récepteur de poussée, deux lames horizontales de flexion 14-15 disposées par exemple radialement en étant fixées par leurs extrémités extérieures à l'embase 13 au moyen d'un assemblage comprenant une collerette 16 et traversé par des vis de fixation 17, les extrémités extérieures des lames 14-15 étant main tenues entre cette embase 13 et la collerette 16. Les extrémités intérieures des lames 14-15 reçoivent respectivement les deux composantes de l'effort de poussée par la pression de deux appuis ponctuels 18-19 solidaires du récepteur de poussée 11.Les deux lames de flexion 14-15 sont équipées de capteurs de déforma tion (figure 4) constitués dans l'exemple représenté par des jauges de contrainte et ces capteurs de déformation fournissent les deux mesures permettant d'en déduire la direction et la vitesse de l'écoulement du fluide dans le plan desdites deux directions x-y. In the embodiment shown in Figures 3 to 5, the thrust receiver 11, consisting of a cylinder of revolution with a vertical axis, is supported by a deformable element 12 secured to a base 13 which carries, in two directions xy perpendicular to each other and to the vertical axis of the thrust receiver, two horizontal bending blades 14-15 arranged, for example radially, being fixed by their ends external to the base 13 by means of an assembly comprising a flange 16 and crossed by fixing screws 17, the outer ends of the blades 14-15 being hand held between this base 13 and the flange 16. The inner ends of the blades 14-15 respectively receive the two components of the thrust force by the pressure two point supports 18-19 integral with the thrust receiver 11. The two bending blades 14-15 are equipped with deformation sensors (FIG. 4) constituted in the example represented by counter gauges nte and these deformation sensors provide the two measurements making it possible to deduce therefrom the direction and the speed of the flow of the fluid in the plane of said two directions x-y.

On comprendra que les exemples d'exécution décrits ci-dessus en référence au dessin schématique annexé n'ont auoun caractère limitatif et qu'on pourrait utiliser des structures différentes sans sortir du carre de l'invention dé:inie par les revendications annexées. It will be understood that the exemplary embodiments described above with reference to the appended schematic drawing have no limiting character and that one could use different structures without departing from the square of the invention defined by the appended claims.

L'invention peut recevoir diverses applications indus trilles0 On indiquera notamment; qu'un capteur statique compara- ble à celui représenté aux figures 1 et 2 peut s'appliquer soit à la détection du seuil de vitesse d'un fluide, sojt comme capteur de vitesse et de direction d'un fluide à grande vitesse, par exemple de l'ordre de 25 m/s, soit comme loch ou indicateur de vitesse0 Un capteur statique comparable à celui représenté aux figures 3 à 5 peut s'appliquer comme omètre, comme anémomètre (par exemple pour l'équipement des bateaux ou un équipement en station fixe), comme loch ou comme indicateur de vitesse avec indication d'angle et de vitesse de dérive, ainsi que pour la mesure de la vitesse et de la direction des courants marins.  The invention can receive various industrial applications. that a static sensor comparable to that represented in FIGS. 1 and 2 can be applied either to the detection of the speed threshold of a fluid, sojt as a speed and direction sensor of a fluid at high speed, by example of the order of 25 m / s, either as a log or speedometer 0 A static sensor comparable to that shown in Figures 3 to 5 can be applied as an ometer, as an anemometer (for example for the equipment of boats or a stationary equipment), as a log or as a speedometer with angle and drift speed indication, as well as for measuring the speed and direction of sea currents.

Claims (2)

R E V E N D I C A I O N R E V E N D I C A I O N 1. Capteur statique de la direction et de la vitesse relative d'un fluide dans lequel le capteur est immergé dans une position déterminée, caractérisé par un corps de révolution récepteur de poussée supporté par l'intermédiaire d'un élément ou système déformable équipé de deux capteurs de déformation ou de pressa4 on gui répondent aux deux composantes de poussée exercées sur le récepteur de poussée dans deux directions perpendiculaires à l'axe du corps de révolution et qui fournissent ainsi deux mesures permettant d'en déduire la direction et la vitesse de l'écoulement du fluide dans le plan desdites deux directions. 1. Static sensor for the direction and relative speed of a fluid in which the sensor is immersed in a determined position, characterized by a thrust-receiving body of revolution supported by means of a deformable element or system equipped with two deformation or pressa4 on mistletoe sensors respond to the two thrust components exerted on the thrust receiver in two directions perpendicular to the axis of the body of revolution and which thus provide two measurements making it possible to deduce the direction and the speed of the flow of the fluid in the plane of said two directions. 2. Capteur statique selon la revendication 1, dans lequel l'élément déformable supportant le récepteur de poussée est constitué par une poutre déformable disposée suivant l'axe du corps de révolution et solidaire d'une embase fixe, cette poutre portant, collés sur sa surface, les deux capteurs de déformation. 2. Static sensor according to claim 1, in which the deformable element supporting the thrust receiver consists of a deformable beam disposed along the axis of the body of revolution and secured to a fixed base, this bearing beam, glued on its surface, the two deformation sensors. 30 Capteur statique selon la revendication 1, dans lequel le récepteur de poussée repose avec possibilité de déformation sur un appui fixe axial et par deux appuis ponctuels sur des lames radiales de flexion orientées dans deux directions radiales perpendiculaires à l'axe du corps de révolution constituant le récepteur de poussée, tandis que chacune de ces lames de flexion porte un capteur de déformation.  30 Static sensor according to claim 1, in which the thrust receiver rests with the possibility of deformation on a fixed axial support and by two punctual supports on radial bending blades oriented in two radial directions perpendicular to the axis of the body of revolution constituting the thrust receiver, while each of these bending blades carries a deformation sensor.
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