RU183780U1 - Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности - Google Patents
Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности Download PDFInfo
- Publication number
- RU183780U1 RU183780U1 RU2018121865U RU2018121865U RU183780U1 RU 183780 U1 RU183780 U1 RU 183780U1 RU 2018121865 U RU2018121865 U RU 2018121865U RU 2018121865 U RU2018121865 U RU 2018121865U RU 183780 U1 RU183780 U1 RU 183780U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- shutter
- inlet
- humidity
- aircraft
- Prior art date
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 abstract description 13
- 239000003570 air Substances 0.000 description 81
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000011160 research Methods 0.000 description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 4
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 235000008529 Ziziphus vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 244000126002 Ziziphus vulgaris Species 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N1/2273—Atmospheric sampling
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
- G01N1/24—Suction devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/08—Adaptations of balloons, missiles, or aircraft for meteorological purposes; Radiosondes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
- G01W1/11—Weather houses or other ornaments for indicating humidity
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Ecology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам для отбора проб воздуха. Сущность: устройство содержит корпус (1), в котором соосно расположены входной воздухозаборный патрубок (2) и затвор (3), контактирующий с входным торцом (4) патрубка (2) посредством совершения возвратно-поступательного передвижения между своим исходным и конечным положениями, обеспечиваемого линейным приводом (8). Затвор (3) содержит металлический стакан (5), на внутренней поверхности которого со стороны торца (6) расположена кольцевая канавка (7) со свободно установленным силиконовым кольцом (9) торообразной формы круглого сечения. Металлический стакан (5) соединен с нагревательным элементом (10), обеспечивающим регулирование температуры в диапазоне 30-70°С. Технический результат: повышение точности определения влажности атмосферного воздуха. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к области метеорологии, а, именно, к устройствам получения образцов воздуха для определения влажности и может применяться при отборе проб воздуха на борт летательного аппарата для последующего исследования в газоанализаторе.
В настоящее время в условиях метеорологических исследований параметров атмосферного воздуха стоит проблема измерений малых концентраций водяного пара (от 1 до 2000 ppm) с достаточной точностью при помощи прибора, установленного на самолете. В условиях низких температур на высотах от 7 до 20 км состав проб атмосферного воздуха, проходящего через входной воздухозаборный патрубок, претерпевает ряд изменений, повышающих погрешность измерений. Существенную ошибку в измерения вносит наличие влаги, адсорбированной стенками прибора.
1) Известно устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета (авторское свидетельство №966539, выданное 15.10.1982 г.), содержащее входной воздухозаборный патрубок, состоящий из входной магистрали в виде воздухозаборного патрубка в форме трубки и термостатируемое пневмосопротивление, установленное на входе чувствительного элемента.
Недостатком известного устройства является низкое качество пробы воздуха, обусловленное тем, что при полетах в условиях низких температур (минус 80°С) на высотах от 7 до 10 км состав проб атмосферного воздуха происходит образование конденсата в воздухозаборном патрубке переохлажденного водяного пара из-за отсутствия защиты входного отверстия. При этом попадающие из набегающего потока воздуха частички льда значительно ухудшает условия работы газоанализатора, что в целом снижает точность измерений влажности атмосферы.
2) Известны Inlet Systems, установленные на исследовательском самолете HALO (High Altitude and Long Range Research Aircraft). Самолет HALO представляет собой исследовательскую платформу, способную подниматься на высоту 15,5 км и преодолевать расстояние 8 тыс.км, и предназначен для изучения климата Земли. Стандартная Inlet System (HALO - TGI) для самолета HALO разработана Германским аэрокосмическим центром ЛА Oberpaffenhofen (DLR- FF). Конструкция представляет собой различные конфигурации труб, образующих впускную структуру труб и воздуховодов. Система Inlet System построена по модульному принципу и предназначена для взятия проб атмосферного воздуха. Система отбора проб воздуха HALO-TGI не может использоваться при измерениях малых значений влажности атмосферного воздуха, характерных для больших высот, так как в ней отсутствуют средства герметизации и защиты воздухозаборных патрубков от накопления на их поверхностях влаги при нахождении в нижних влажных слоях атмосферы. Десорбция накопленной влаги на поверхностях аспирационной системы приводит к недопустимо большим погрешностям при измерениях малых значений влажности.
3) Известны CVI-Inlet Systems, установленные на исследовательских самолетах. Различные виды противоточных CVI-Inlet Systems ударного типа предназначены для аэрозольных измерений атмосферного воздуха. Одна система, используемая на Partenavia Р68 D - GERY, разработана Институтом тропосферных исследований (Лейпциг). Вся система размещена в расходомерной трубке, установленной на самолете. Системы отбора проб воздуха CVI-Inlet Systems оптимизированы конструктивно для аэрозольных измерений при полете самолета. В этих системах отсутствуют средства герметизации и защиты воздухозаборных патрубков от накопления на их поверхностях влаги при нахождении в нижних влажных слоях атмосферы. Десорбция накопленной влаги на поверхностях аспирационной системы приводит к недопустимо большим погрешностям при измерениях малых значений влажности.
4) Известно устройство для отбора проб атмосферного воздуха CVI-Inlet System, разработанное для исследовательского самолета ATR42 Национальным центром La Recherche научных исследований (Франция). Устройство содержит крышку, частично изолирующую входной воздухозаборный патрубок, размещенные на металлической раме. Крышка установлена с возможностью возвратно-поступательного передвижения между своими исходным и конечным положениями посредством подвижного блока, соединенного с приводом. Устройство для отбора проб атмосферного воздуха CVI-Inlet System самолета ATR42 (http://wwwobs.univ-bpclermont.fr/atmos/fr/posters/09-Pp_Eucaari.pdf) предназначено только для измерений аэрозолей. Десорбция накопленной влаги на поверхностях аспирационной системы приводит к недопустимо большим погрешностям при измерениях малых значений влажности. (Marple, V.A., K. Willeke, 1976: Inertial impactors: Theory, design and use, in Benjamin Y.H. Liu (ed.), Fine particles - aerosol generation, measurement, sampling, and analysis, Academic Press, 411-445).
Подогрев устройства в условиях обледенения является несомненным достоинством конструкции. Однако недостатком приведенных выше устройств забора проб атмосферного воздуха является следующее. Крышка входного воздухозаборного патрубка выполнена в виде сопла для формирования набегающего потока атмосферного воздуха. При такой форме зона воздушного потока на входном участке (кончике) в условиях низких температур при динамических нагрузках полета самолета является критической за счет наличия частиц льда и переохлажденного водяного пара в образце воздуха, что искажает результаты измерений малых концентраций водяного пара.
5) Наиболее близким по технической сущности является устройство для отбора проб атмосферного воздуха (Ситников Н.М. и др., Прибор FLASH для измерения концентрации водяного пара с борта высотного самолета, Приборы и техника эксперимента, 2007, №1, с. 121-129), содержащее установленные в корпусе соосно входной воздухозаборный патрубок забора проб воздуха из атмосферы и затвор, установленный с возможностью возвратно-поступательного передвижения между своими исходным и конечным положениями и выполнен с возможностью для вхождения в контакт с внешней поверхностью воздухозаборного патрубка на его входном торце. При этом воздухозаборный патрубок входит в зацепление за счет разности размеров внутреннего диаметра крышки и внешнего диаметра воздухозаборного патрубка, имеющего угол скоса от 35 до 45°. Данный разъем устройства не предотвращает попадание влаги во время взлета или посадки самолета, а также при прохождении через облака с сильным вертикальным развитием.
Задачей является создание технического решения для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для измерения влажности с достаточной точностью.
Технический результат - повышение качества и точности определения влажности атмосферного воздуха путем уменьшения погрешности измерений.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности, характеризующемся тем, что в корпусе 1 соосно расположены входной воздухозаборный патрубок 2 забора проб воздуха из атмосферы и затвор 3, контактирующий с патрубком 2 входным торцом 4 с возможностью совершения возвратно-поступательного передвижения между своим исходным и конечным положениями за счет линейного привода 8 и выполненный в виде металлического стакана 5, на внутренней поверхности которого со стороны торца 6 расположена кольцевая канавка 7 со свободно установленным силиконовым кольцом 9 торообразной формы круглого сечения, при этом затвор 3 соединен с нагревательным элементом 10, обеспечивающим регулирование температуры в диапазоне 30-70°С.
В предлагаемом устройстве все элементы находятся в конструктивном единстве и функциональной взаимосвязи, конструктивно объединены и закреплены в едином корпусе.
В известном уровне техники отсутствуют сведения, в которых раскрыта вся совокупность признаков относительно предложенного устройства, приведенная в формуле предлагаемой полезной модели.
Совокупность известных и новых признаков позволяет получить более высокий технический результат по сравнению с известными техническими решениями, т.е. происходит повышение достоверности и чувствительности измерений за счет следующего.
Наличие закрепленного на внутренней поверхности металлического стакана 5 силиконового кольца 9 торообразной формы создает после установки затвора 3 в исходное положение упорную поверхность и входит в упругий контакт с внешней поверхностью воздухозаборного патрубка 2.
Свободная установка силиконовое кольцо 9 торообразной формы круглого сечения позволяет ему вращаться в кольцевой канавке 7 при возвратно-поступательном передвижении и охватывать внешнюю поверхность воздухозаборного патрубка 2. При этом обеспечивается герметичность входного отверстия воздухозаборного патрубка 2 на торце 4 за счет усилий, возникающих на упорной поверхности торообразного кольца 9 в рабочем положении без деформации внешней поверхности воздухозаборного патрубка 2 за счет упругости эластичного материала силикона.
Такое соединение обеспечивает герметичность разъема, что надежно предотвращает попадание атмосферной влаги во время взлета или посадки самолета, а также при прохождении через облака с сильным вертикальным развитием. Наличие нагревательного элемента 10, выполненного с возможностью регулирования температуры в диапазоне от 30 до 70°С, обеспечивает эластичность силиконового кольца 9 в условиях низких температур атмосферного воздуха - минус 80°С.
Это позволяет стабилизировать температуру внутренней магистрали, и, соответственно, температуру измеряемой пробы воздуха при низких отрицательных температурах атмосферного воздуха. Исключает возможность образования конденсата на их поверхности.
Герметизация воздухозаборного патрубка перед взлетом самолета и при прохождении зон повышенной влажности (до 4-7 км) повышает быстродействие газоанализатора (флуоресцентного гигрометра) при сохранении его теплофизических и прочностных характеристик. Исключается наличие водяного пара, попадающего из нижних слоев атмосферы в воздухозаборный патрубок и прибор в целом, от которого зависит интенсивность флоуресценции гигрометра, по которой судят о величине влажности атмосферного воздуха. В результате чего повышается качество и точность анализа при измерении малых концентраций водяного пара в условиях низких температур атмосферного воздуха, что снижает погрешность измерений влажности.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности в состоянии с герметично закрытым воздухозаборным патрубком 2 при положении затвора 3 в состоянии «закрыто». На фиг. 2 изображено устройство при конечном (открытом) положении затвора 3
Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета представляет собой конструкцию, приведенную на фиг. 1, где:
1 - корпус устройства;
2 - воздухозаборный патрубок с входным торцом 4;
3 - затвор;
5 - металлический стакан с кольцевой канавкой 7 шириной, равной половине длины захода стакана 5 на воздухозаборный патрубок 2.
8 - линейный электропривод;
9 - силиконовое торообразное кольцо;
10 - нагревательный элемент;
Техническая сущность устройства состоит также в следующем.
В корпусе 1 жестко закреплен воздухозаборный патрубок 2, затвор 3, выполненный с возможностью вхождения в контакт с внешней поверхностью входного торца 4 воздухозаборного патрубка 2 путем возвратно-поступательного передвижения между своими исходным и конечным положениями посредством исполнительного штока 13 линейного электропривода 8, электрически соединенного с блоком управления гигрометра (не показан). Продольная ось электропривода 8 и его исполнительного штока 13 проходит в направлении передвижения затвора 3 и совмещена с осью воздухозаборного патрубка.
Линейный электропривод 8 закреплен в корпусе 1 с помощью котировочных элементов, выполняющих функцию центровочного средства затвора 3 по отношению к воздухозаборному патрубку 2.
Исходным закрытым состоянием затвора 3 является расположение металлического стакана 5 на входном торце 4 воздухозаборного патрубка 2. При этом между ними размещен герметизирующий элемент из эластичного материала силикона, выполненный в форме торообразного кольца 9 круглого сечения. Торообразное кольцо 9 свободно установлено в кольцевой канавке 7, выполненной на внутренней поверхности металлического стакана 5 со стороны его торца 6. Торообразное кольцо 9 плотно охватывает внешнюю поверхность воздухозаборного патрубка 2, прижимаясь к дну канавки 7. При этом торообразное кольцо 9 герметично уплотняет зазор между поверхностью воздухозаборного патрубка и 2 и дном канавки 7. Свободная установка торообразного кольца 9 в кольцевой канавке 7 позволяет при заходе затвора 3 на патрубок 2 и при отводе затвора от патрубка без проскальзывания вращаться между поверхностью патрубка 2 и дном канавки 7. Канавка 7 выполнена в стакане 5 со стороны его торца 6 и имеет ширину, равную половине длины захода стакана 5 на воздухозаборный патрубок 2. В закрытом и открытом состояниях затвора 3 силиконовое торообразное кольцо 9 занимает свои противоположные положения в канавке 7, как изображено на фигурах 1 и 2.
Металлический стакан 5 соединен с нагревательным элементом 10, подключенным к источнику тока 11, связанному с термостатом 12, настроенным на стабилизацию температуры затвора в области плюс 30 - плюс 70 градусов.
Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности выполнено в конструктивном единстве и функциональной взаимосвязи отдельных элементов, закрепленных в корпусе 1.
Устройство работает следующим образом.
Устройство для отбора проб атмосферного воздуха для определения влажности устанавливают на внешней стороне фюзеляжа самолета-лаборатории ЯК-42Д в зоне, где отсутствует возмущение воздушного потока элементами конструкции самолета.
При закрытии и открытии затвора 3 силиконовое кольцо 9 торообразной формы круглого сечения вращается вокруг своей кольцевой оси и прокатывается между поверхностями дна канавки 7 и патрубка 2 без проскальзывания. При этом кольцо 9 перемещается в пределах ширины канавки 7, обеспечивая герметичность воздухозаборного патрубка 2 за счет упругости эластичного материала силикона.
Для исключения попадания влаги в устройство для отбора проб атмосферного воздуха в нижних слоях атмосферы с повышенной влажностью входной воздухозаборный патрубок 2 при подъеме самолета-лаборатории ЯК-42Д до высоты 4-7 км закрыт затвором 3 (фиг. 1). Высота подъема составляет 9 км.
На заданной высоте (4 км -7 км) затвор 3 автоматически передвигается от воздухозаборного патрубка 2 по сигналу от датчика барометрической высоты ASCX-15AN. При этом управляющий сигнал от датчика передается на блок управления гигрометра (не показан), который подает электрическое питание на линейный электропривод 8, и затвор 3 передвигается в свое конечное (открытое) положение (фиг. 2).
В процессе полета самолета температура внешней атмосферы может достигать отрицательных значений - до минус 80°С. В этих температурных условиях с целью сохранения эластичности торообразного силиконового кольца 9 температура металлического стакана 5 затвора 3 поддерживается постоянной в интервале от плюс 30°С до плюс 70°С нагревательным элементом 10, подключенным к источнику тока 11, работа которого управляется термостатом 12.
Поток анализируемого воздуха отбирается в канал входного воздухозаборного патрубка 2, направленного против движения самолета, за счет разрежения воздуха, создаваемого вакуумным насосом гигрометра (не показан), и через соединительную магистраль поступает в чувствительный элемент гигрометра (не показан). Процесс измерений влажности атмосферного воздуха с борта самолета для последующего его анализа осуществлялся при полете самолета на всем участке траектории полета с высотой более 4-7 км (в зависимости от влажности нижних слоев атмосферы).
Во время спуска воздухозаборный патрубок 2 автоматически закрывается (приходит в исходное положение) посредством возвратно-поступательного передвижения затвора 3 на той же высоте (4-7 км) при срабатывания датчика барометрической высоты ASCX-15AN (фиг. 1).
Пример конкретного выполнения.
Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с целью измерения его влажности используют на самолетах-лабораториях ЯК-42Д.
Произведены измерения влажности воздуха на высотах от 4 до 9 км от уровня Земли в условиях изменения температуры атмосферы от плюс 15°С до минус 57°С.
В качестве газоанализатора использован флуоресцентный гигрометр (не показан). Данный тип гигрометра предназначен для измерений малых концентраций водяного пара от 1 до 2000 ppm.
Для защиты от увлажнения всего аспирационного тракта флуоресцентного гигрометра, включая и часть внешней поверхности воздухозаборного патрубка, прилегающей к его входному торцу, при транспортных перелетах и при полете самолета через нижние влажные слои атмосферы использовано со стороны воздухозаборного патрубка предлагаемое устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета. Со стороны выходного патрубка такая же защита обеспечена клапанами вакуумного насоса, который при измерениях побуждает непрерывное обновление проб воздуха в флуоресцентном гигрометре.
Устройство для отбора проб атмосферного воздуха для определения влажности является частью измерительного тракта флуоресцентного гигрометра, которая при измерениях отношения смеси вода/воздух со значениями в единицы миллионных долей, характерных для больших высот, может в несколько раз искажать истинные значения за счет влаги, накопленной на поверхностях и в соединениях аспирационного тракта. В предложенном устройстве при сравнении с известным прототипом (Ситников Н.М. и др., Прибор FLASH для измерения концентрации водяного пара с борта высотного самолета, Приборы и техника эксперимента, 2007, №1, с. 121-129) достигается положительный эффект, при котором:
- отсутствует участок воздухозаборного патрубка никак не защищенный затвором от увлажнения, как это имеет место в прототипе;
- отсутствуют ловушки влаги в соединениях затвор - воздухозаборный патрубок, т.к. при измерениях влажности (фиг. 2) сам затвор отводится (передвигается) от патрубка на достаточное расстояние (50-70 мм) в направлении обтекающего воздушного потока;
- влага, накопленная на поверхностях отведенного от патрубка затвора, не вносит свой вклад в пробы воздуха, отбираемые для измерений;
- затвор в закрытом состоянии защищает от увлажнения целиком весь воздухозаборный патрубок, включая часть его внешней поверхности, прилегающий ко входному торцу, что также существенно, т.к. воздух, обтекающий эту поверхность, поступает в воздухозаборный патрубок;
- обеспечена возможность минимизировать объем и площадь внутренних поверхностей воздухозаборного патрубка, что привело к уменьшению количества влаги, искажающей пробы воздуха сорбционными процессами на поверхностях, и, следовательно, к уменьшению погрешности измерений.
Для минимизации накопления влаги в аспирационном тракте гигрометра, применены также известные технические решения:
- элементы тракта выполнены из нержавеющей стали марки 316L;
- шероховатость поверхностей уменьшена с применением механической и последующей гальванической полировок.
Предполетная подготовка гигрометра включает глубокую просушку (0,4-0,7 ppm) его аспирационного тракта. Для этого вход воздухозаборного патрубка соединяется через цеолитовый осушитель воздуха с выходным патрубком гигрометра. Цеолитовый осушитель помещается в холодильную камеру с температурой ниже минус 20°С. Флуоресцентная камера гигрометра нагревается до температуры плюс 50°С. Включается вакуумный насос гигрометра, который создает разрежение воздуха в флуоресцентной камере в 50 гПа, непрерывно прокачивая его по замкнутому циклу через цеолитовый осушитель аспирационного тракта. Степень просушки контролируется по собственным показаниям гигрометра и может длиться 0,5-2 часа в зависимости от исходного состояния аспирационного тракта. Далее вакуумный насос выключают, и через цеолитовый осушитель аспирационный тракт гигрометра заполняется сухим воздухом до атмосферного давления. Воздухозаборный патрубок закрывают затвором, электропитание гигрометра остается включенным, после взлета и набора самолетом высоты 4-7 км по датчику барометрической высоты затвор автоматически открывается и гигрометр производит непрерывные измерения влажности по маршруту полета вплоть до снижения до высоты 4-7 км, где затвор опять переводится автоматически в закрытое состояние.
На летающем самолете-лаборатории ЯК-42Д «Росгидромет» для герметизации аспирационного тракта флуоресцентного гигрометра с целью повышения точности измерений влажности атмосферы путем устранения возможности увлажнения аспирационного тракта использовано предлагаемое устройство для отбора проб атмосферного воздуха, который представляет собой (фиг. 1) установленные в корпусе:
- воздухозаборный патрубок из нержавеющей стали 316L диаметром 14 мм;
- затвор в виде металлического стакана с внутренним диаметром 15 мм, глубиной 47 мм;
- стакан, содержит на внутренней поверхности кольцевую канавку со стороны его торца шириной (h) 20 мм и глубиной 2,5 мм (с внутренним диаметром 20 мм);
- свободно установленное в кольцевой канавке силиконовое торообразное кольцо с осевым диаметром 17 мм, круглое сечение которого имеет диаметр 4,0-4,5 мм.
В качестве линейного привода для затвора использован электромеханический актуатор типа CAHB-10-В3А-20-100243-АААР00-000 производства компании SKF. Рабочий ход этого актуатора - 100 мм, диапазон рабочих температур от минус 40° до плюс 85°С. Для обеспечения надежной работы актуатора при отрицательных температурах до минус 80°С, а также для стабилизации длины его рабочего хода, зависящей от вязкости его смазки, его корпус заключен в термостат для стабилизации температуры на уровне плюс 10°С.
На самолете-лаборатории использовался встроенный датчик абсолютного давления воздуха ASCX-15AN, который выполняет функцию датчика барометрической высоты. Заданная высота автоматического открывания затвора составляла 4-7 км в зависимости от влажности нижних слоев атмосферы.
В качестве нагревательного элемента для стакана затвора использована обмотка из нихромовой проволоки, соединенная с источником питания, управляемого термостатом типа DS600. Температуру металлического стакана стабилизировали в диапазоне от 30 до 70°С в условиях отрицательных температур внешней атмосферы (до минус 80°С).
В качестве источника питания использовался источник постоянного тока мощностью 30 Вт.
Входной воздухозаборный патрубок соединен через соединительную магистраль с измерительным блоком флуоресцентного гигрометра.
Полет был выполнен на самолете-лаборатории ЯК-42Д «Росгидромет» и получены следующие результаты измерений влажности атмосферного воздуха (таблица):
Отмечена стабильность измерений влажности воздуха флуоресцентным гигрометром с точностью измерений отношения смеси водяной пар/воздух 10%.
Технический результат подтверждается "Актом государственных испытаний опытного образца устройства, разработанного ФГБУ "ЦАО" и прошедшего предварительные испытания, утвержденным 10.02.2018 г.
Полезная модель также может быть использована для метеорологических исследований параметров атмосферного воздуха при помощи самолета М-55 (высота полета 21,550 км).
Для изготовления устройства использованы известные в настоящее время технические средства, что подтверждает соответствие полезной модели критерию «промышленная применимость».
Claims (1)
- Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности, характеризующееся тем, что в корпусе соосно расположены входной воздухозаборный патрубок забора проб воздуха из атмосферы и затвор, контактирующий с входным торцом патрубка путем совершения возвратно-поступательного передвижения между своим исходным и конечным положениями за счет линейного привода и выполненный с металлическим стаканом, на внутренней поверхности которого со стороны торца расположена кольцевая канавка со свободно установленным силиконовым кольцом торообразной формы круглого сечения, при этом металлический стакан соединен с нагревательным элементом, обеспечивающим регулирование температуры в диапазоне 30-70°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018121865U RU183780U1 (ru) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018121865U RU183780U1 (ru) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU183780U1 true RU183780U1 (ru) | 2018-10-02 |
Family
ID=63793820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018121865U RU183780U1 (ru) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU183780U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2782051C1 (ru) * | 2022-02-14 | 2022-10-21 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Устройство для отбора проб атмосферного воздуха в полёте для определения суммарной водности |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU124684A1 (ru) * | 1959-04-24 | 1959-11-30 | В.А. Зайцев | Устройство дл дистанционного измерени водности облаков в полете |
-
2018
- 2018-06-13 RU RU2018121865U patent/RU183780U1/ru active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU124684A1 (ru) * | 1959-04-24 | 1959-11-30 | В.А. Зайцев | Устройство дл дистанционного измерени водности облаков в полете |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Н.М.Ситников и др. Прибор FLASH для измерения концентрации водяного пара с борта высотного самолета / Приборы и техника эксперимента, 2007, N1, стр.121-129. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2782051C1 (ru) * | 2022-02-14 | 2022-10-21 | Акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | Устройство для отбора проб атмосферного воздуха в полёте для определения суммарной водности |
| RU221155U1 (ru) * | 2023-04-24 | 2023-10-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральная аэрологическая обсерватория" (ФГБУ "ЦАО") | Авиационный флуоресцентный гигрометр |
| RU227255U1 (ru) * | 2024-04-11 | 2024-07-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральная аэрологическая обсерватория" (ФГБУ "ЦАО") | Авиационный флуоресцентный гигрометр с повышенной долговременной стабильностью метрологических характеристик |
| RU227283U1 (ru) * | 2024-06-05 | 2024-07-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральная аэрологическая обсерватория" (ФГБУ "ЦАО") | Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Helten et al. | Calibration and performance of automatic compact instrumentation for the measurement of relative humidity from passenger aircraft | |
| CN109459401A (zh) | 环境空气中甲醛含量的在线监测方法及装置 | |
| Rosen et al. | Balloonborne measurements of condensation nuclei | |
| Helten et al. | In‐flight comparison of MOZAIC and POLINAT water vapor measurements | |
| Smit et al. | Reanalysis of upper troposphere humidity data from the MOZAIC programme for the period 1994 to 2009 | |
| Newton et al. | Ozonesonde profiles from the West Pacific Warm Pool: measurements and validation | |
| CN110389150B (zh) | 一种大气冰核活化率的测量系统 | |
| RU183780U1 (ru) | Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности | |
| US2492768A (en) | Cloud moisture meter | |
| CN103412097A (zh) | 一种voc和甲醛释放量的检测装置及其检测方法 | |
| Smit et al. | Thin film capacitive sensors | |
| Baghi et al. | A new disjunct eddy-covariance system for BVOC flux measurements–validation on CO 2 and H 2 O fluxes | |
| RU2511022C2 (ru) | Способ многокритериальной оценки комфортности рабочей зоны производственных помещений | |
| CN106596205B (zh) | 环境空气采集及校准和医用气体制备方法 | |
| CN208254989U (zh) | 振荡天平 | |
| CN106769923A (zh) | 一种基于激光吸收及散射的水蒸气冷凝特性测量装置 | |
| CN203587568U (zh) | 一种voc和甲醛释放量的检测装置 | |
| Antokhin et al. | Optik-É AN-30 aircraft laboratory for studies of the atmospheric composition | |
| RU183815U1 (ru) | Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета | |
| Pearson | Measuring ambient ozone with high sensitivity and bandwidth | |
| CN109374365A (zh) | 一种大气成分高空梯度引流观测系统 | |
| CN104568525B (zh) | 大气采样设备用采样管路结构 | |
| RU227283U1 (ru) | Устройство для отбора проб атмосферного воздуха с самолета для определения влажности | |
| CN209559586U (zh) | 一种大气成分高空梯度引流观测系统 | |
| RU222519U1 (ru) | Измерительный тракт авиационного флуоресцентного гигрометра |