Pierwszenstwo: Opublikowano: 29.IV.1969 (P 133 271) 15.Y.1972 64641 KI. 42 o, 15 MKP G 01 p, 3/62 Twórca wynalazku: Tadeusz Hanusz Wlasciciel patentu: Aeroklub Polskiej Rzeczypospolitej Ludowej, Warszawa (Polska) Wariometr energii calkowitej z nastawnym kompensatorem szczególnie dla szybowców Przedmiotem wynalazku jest wariometr energii cal¬ kowitej z nastawnym kompensatorem szczególnie dla szybowców, eliminujacy ze wskazan skladowe dyna¬ miczne pionowej predkosci lotu.Wariometr energii calkowitej jest przyrzadem wska¬ zujacym tylko te skladowe pionowe predkosci lotu, któ¬ rym towarzysza ekwiwalentne zmiany zasobu energii calkowitej platowca. Wariometr normalny staje sie wa¬ riometrem energii calkowitej jesli pracuje w ukladzie eliminujacym z jego wskazan skladowe dynamiczne pio¬ nowej predkosci lotu, to jest te skladowe, które wyni¬ kaja z przemiany zasobu energii kinetycznej platowca w energie potencjalna lub na odwrót. Zgodnie z tym dotychczasowe rozwiazania wariometrów energii calko¬ witej stanowily polaczenie wariometru normalnego (zwanego potocznie „wariometrem") z odpowiednim ukladem zasilajacym badz kompensujacym.Wariometr normalny reagujacy na zmiany cisnien statycznych zwiazane ze wszystkimi skladowymi piono¬ wymi predkosci lotu, sklada sie z naczynia wyrównaw¬ czego, elementu tlumiacego przeplyw (kapilara, szczeli¬ na) pomiedzy tym naczyniem i obwodem cisnienia sta¬ tycznego bedacego zródlem zmian cisnien zasilajacych, oraz czulego miernika róznicy cisnien wystepujacej po¬ miedzy obu koncami elementu tlumiacego, który to miernik wyposazony jest w szereg urzadzen kompensu¬ jacych uchyby zwiazane ze zjawiskami wystepujacymi pod wplywem zmian temperatury. Jednym z nich jest znane urzadzenie kompensujace wplyw zmian lepkosci 10 15 20 25 30 powietrza, wywolanych zmianami temperatury, na wska¬ zania miernika typu skrzydelkowego.W dotychczasowych rozwiazaniach wariometrów ener¬ gii calkowitej, eliminacja ze wskazan skladowych dy¬ namicznych predkosci pionowej, byla uzyskiwana dwo¬ ma sposobami. Sposób pierwszy polegal na zasilaniu wariometru normalnego zamiast z obwodu cisnienia sta¬ tycznego, z obwodu podcisnienia rurki Ventouri o sta¬ lej K = — 1 zwanej potocznie rurka wariometru energii calkowitej. W rurce tej zmiany cisnien statycznych, równowaznych skladowym dynamicznym predkosci pio¬ nowej, zostaja skompensowane dzieki zmianom cisnien dynamicznych naplywajacych strug, w wyniku czego skladowe te nie sa wskazywane.Sposób drugi polega na doprowadzeniu do naczynia wyrównawczego zmian cisnien, równych zmianom ci¬ snien statycznych wywolanych przez dynamiczne skla¬ dowe predkosci pionowej, doprowadzanych z obwodu cisnienia statycznego do przeciwnego konca elementu tlumiacego przeplyw. W wyniku doprowadzenia takich samych zmian cisnien do obu konców elementu tlumia¬ cego, ich wplyw na róznice cisnien pomiedzy tymi kon¬ cami zostaje zniwelowany co jest równoznaczne z bra¬ kiem reakcji wariometru na skladowe dynamiczne pred¬ kosci pionowej.Druga z wymienionych metod w ostatnich czasach prawie calkowicie wyparla metode pierwsza, glównie z uwagi na dodatkowe opory jakie stawia rurka wario¬ metru energii calkowitej montowana na zewnatrz ka¬ dluba. Realizacja techniczna tej metody polega na po- 64641¦v*qfl£!tt^ ^ 64641 braniu z obwodu cisnienia calkowitego zmian cisnien równych podwojonej wartosci zmian cisnien statycznych wywolanych skladowymi dynamicznymi (wystepuja tu one podwójnie raz jako zmiana cisnienia statycznego i równoczesnie jako równa jej zmiana cisnienia dyna¬ micznego) i doprowadzeniu ich, za posrednictwem urzadzenia dzielacego ich wartosc przez dwa, do naczy¬ nia wyrównawczego.Urzadzenie dzielace realizowane w dotychczasowych rozwiazaniach w postaci osobnej puszki przedzielonej elastyczna przegroda (membrana lub mieszek falisty) na dwie komory, nazwane zostalo kompensatorem. Warun¬ kiem tego by kompensator dzielil przewodzone przezen zmiany cisnien przez dwa, jest by róznica cisnien po¬ trzebna clo wywolania deformacji elastycznej przegrody koijipenaatoraj [byla *ipwna sprezowi adiabatycznemu, który ta deformacja spowoduje w naczyniu wyrównaw¬ czym.Warune£T8njSrfcy uwzglednieniu zaleznosci obowia¬ zujacych- dla przemiany adiabatycznej mozna wyrazic C n-F* równaniem: — = ———, gdzie C okresla sztywnosc P V elastycznej przegrody w N/m, n stanowi wykladnik adia- baty dla powietrza równy 1,4, p8 jest cisnieniem w na¬ czyniu wyrównawczym równym praktycznie cisnieniu statycznemu na poziomie lotu, przy którym ma miec miejsce kompensacja zupelna w N/m2, F okresla po¬ wierzchnie czynna elastycznej przegrody w m2, a V — normalna pojemnosc naczynia wyrównawczego wraz z pojemnoscia przewodów oraz srednia pojemnoscia pola¬ czonej z nia jednej komory kompensatora w m3.Z podanego równania wynika, ze przy stalych war¬ tosciach F i V bedzie ono prawdziwe dla jednej tylko C wartosci —. Poniewaz sztywnosc C elastycznej prze- grody w kompensatorach obecnie produkowanych jest ¦¦ C " wielkoscia stala, wartosc stosunku— osiaga wielkosc potrzebna do spelnienia tego równania tylko dla jednej wartosci p8 równej cisnieniu statycznemu na tej wyso¬ kosci lotu przy której zaistnieje kompensacja zupelna skladowych dynamicznych.Z powyzszego wzgledu prcKiukowanc dot|«hczi* kom¬ pensatory umozliwiaja kompensacje zupeLaa skladowych dynamicznych predkosci pionowej latu tylko dla jednej okreslonej wysokosci. Na innych wysokosciach Hx wy¬ stepuje blad kompensacji, który moze byc wyrazony wartoscia procentowa wskazywanego przez wariometr energii calkowitej ulamka skladowej dynamicznej. War- Pskz—P*x tosc te okresla równanie: qx = — '100%, gdzie Pskz+ Psx Pskz jest cisnieniem statycznym na wysokosci lotu przy której wystepuje kompensacja zupelna, psx cisnienie sta¬ tyczne na wysokosci Hx.Biorac pod uwage zakres wysokosci od 0-M2000 m i odpowiadajacy mu w przyblizeniu zakres cisnien 750-4-150 mm Hg mozna przyjac przykladowo, ze kom¬ pensator zostanie skonstruowany tak by dawal kom- 750+150 pensacje calkowita przy p»** = —"t— = 450 mm Hg, wówczas na krancach tego zakresu wysokosci wystapia 450—750 bledy kompensacji owartosciach: 25 30 300 450—150 = -T^-100% = -25%' ^-=^oTT7o-100% = 300 = -•100% = 50%. 5 Z powyzszego wynika, ze na wysokosci H = 0, wa¬ riometr energii calkowitej z takim kompensatorem be¬ dzie pokazywal ze zmienionym znakiem % wartosci aktualnie wystepujacej skladowej dynamicznej predko¬ sci pionowej lotu, a na wysokosci H .== 12000 m bedzie 10 pokazywal ze zgodnym znakiem polowe wartosci tej skladowej. Niedoskonalosc kompensacji przy zmianach wysokosci lotu jest jak widac znaczna, a wskazywane przez tak skompensowany wariometr energii calkowitej ulamki skladowych dynamicznych predkosci pionowej 15 moga zmieniac nie tylko ilosciowo ale równiez jako¬ sciowo jego wskazania.Celem wynalazku jest umozliwienie regulacji kom¬ pensatora, pozwalajacej na spelnienie' warunku kom¬ pensacji zupelnej skladowych dynamicznych predkosci 20 pionowej, przy dowolnej wysokosci lotu.Cel ten zostal osiagniety dzieki konstrukcji wario- nietru energii calkowitej z nastawnym kompensatorem szczególnie dla szybowców, zawierajacy w swej kon¬ strukcji znany miernik skrzydelkowy wariometru nor¬ malnego, którego jedna komora polaczona jest z obwo¬ dem cisnienia statycznego, a druga komora polaczona jest ze znanym naczyniem wyrównawczym, który posia¬ da przewód laczacy druga komore miernika skrzydel¬ kowego z naczyniem wyrównawczym, polaczony z ko¬ mora kompensatora, zamknieta elastyczna przegroda sprzezona z elementem sprezystym o sztywnosci regulo¬ wanej przy pomocy pokretla, sprzegnietego równiez z mechanizmem zmieniajacym polozenie skali wysokosci.Wynalazek zostanie blizej wyjasniony na przykladzie wykonania przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie wariometr energii cal¬ kowitej w przekroju, a fig. 2 przedstawia widok tarczy wariometru ze skalami predkosci pionowej oraz wyso¬ kosci lotu.Wariometr energii calkowitej wedlug wynalazku za¬ wiera znany miernik skrzydelkowy 1 wariometru nor¬ malnego, majacego wnetrze korpusu przedzielone skrzy¬ delkiem na dwie komory, z których jedna przewodem 2 polaczona jest z obwodem cisnienia statycznego, a dru¬ ga laczy sie przewodem 3 ze znanym naczyniem wy¬ równawczym, przy czym przewód 3 ten laczy sie rów¬ niez z komora kompensatora, zamknieta elastyczna przegroda 4 sprzezona lacznikiem 5 z plaska sprezyna 6 _0 przetknieta przez szczeline przesuwnej kostki 8, która przesuwana jest przez srube 7 obracana przy pomocy pokretla 9.Zebnik 10 osadzony na trzonie sruby 7 zazebiajac sie z wiencem zebatym pierscienia 11, obraca skale wyso- 55 kosci 12 naniesiona na bocznej powierzchni tego pier¬ scienia. Wskaznik 13 wysokosci lotu jest umocowany w plaszczyznie skali wysokosci na koncu bimetalicznej spi¬ ralnej sprezyny 14, która drugim (wewnetrznym) kon¬ cem umocowana jest na wsporniku 15 przymocowanym 60 do obudowy 16. Puszka kompensatora przedzielona jest na dwie komory, z których jedna przewodem 17 pola¬ czona jest z obwodem cisnienia calkowitego.Przegroda elastyczna 4 sprzezona lacznikiem 5 ze swobodnym koncem plaskiej sprezyny 6 przetknietej 65 przez szczeline przesuwnej kostki 8, tworza uklad spre- 4064641 zysty, którego sztywnosc warunkuje wartosc C pozornej sztywnosci elastycznej przegrody 4. Zmieniajac dlugosc swobodna konca plaskiej sprezyny 6 mozna te wartosc C zmieniac, uzyskujac tym samym dla róznych wartosci ps (a wiec i odpowiadajacych im wysokosci lotu) taka 5 C wartosc stosunku —, która spelnia warunek kompen- Ps C n-F2 sacji zupelnej — = ——— = const.Ps V Obracanie pokretla 9 osadzonego na czopie sruby 7 io powoduje zmiane polozenia kostki przesuwnej 8, powo¬ dujaca z kolei zmiane dlugosci swobodnej konca pla¬ skiej sprezyny 6, co jak wyzej powiedziano równo¬ znaczne jest ze spelnieniem warunku kompensacji zu¬ pelnej dla pewnej okreslonej wysokosci lotu. Wielkosc 15 tej wysokosci dzieki sprzezeniu obrotu pokretla 9 (za posrednictwem zebnika 10 oraz wienca zebatego pier^ scienia 11) z obrotem skali 12, zostaje równoczesnie wskazana na skali przez wskaznik 13.Poniewaz zmiany temperatury otoczenia powoduja 20 zmiany modulów sprezystosci materialów z których wy¬ konane sa elastyczna przegroda 4 oraz plaska sprezy¬ na 6, przy róznych temperaturach, danej sztywnosci po¬ zornej elastycznej przegrody a wiec i przynaleznej jej * wysokosci lotu, przy której uzyskana bedzie kompen- 25 sacja zupelna, odpowiadac beda rózne dlugosci swobod¬ nego konca plaskiej sprezyny 6, a zatem rózne poloze¬ nia kostki przesuwnej 8 i co najbardziej istotne sprze¬ zonej z nia mechanicznie skali wysokosci 12.Zgodnie z powyzszym nastawienie danej wysokosci 30 lotu, odpowiadajacej warunkom kompensacji zupelnej, nastepowac musi zaleznie od temperatury otoczenia przy róznych polozeniach skali wysokosci 12, co pociaga za soba koniecznosc zaleznych od temperatury zmian polo¬ zenia wskaznika 13, które to zmiany uzyskiwane sa 35 dzieki termicznym deformacjom sprezyny bimetalicznej 14, na koncu której wskaznik 13 jest umocowany. Wzro¬ stowi temperatury otoczenia towarzyszy przemieszcza¬ nie sie wskaznika 13 wzdluz skali 12 w kierunku rosna¬ cychliczb. ' PL