Спидометры

Спидометр информирует водителя о скорости движения автомобиля и пройденном пути, и объединяет два измерительных устройства - указатель скорости и счетчик пройденного пути, называемый одометром.
Спидометр является важным контрольно-измерительным прибором, поскольку информирует водителя о безопасном режиме движения, поэтому эксплуатация автомобиля с неисправным спидометром запрещается правилами дорожного движения.

Считается, что спидометр (от английского «speed» - скорость) изобрел в 1801 году наш соотечественник - крепостной механик-самоучка Егор Кузнецов. Он приспособил к конному экипажу счётчик собственной конструкции, позволяющий не только подсчитывать число пройденных саженей и вёрст, но и скорость движения.
Диковинка, которую назвали «верстометром» была показана императору Александру I и некоторое время забавляла придворных.
Затем, как это часто бывало в России, «верстометр» был надолго забыт.
И лишь спустя две сотни лет сотрудники Санкт-Петербургского Эрмитажа обнаружили это уникальное устройство в одном из хранилищ знаменитого музея. Его удалось реставрировать и выставить в музейной экспозиции.

На автомобиль первый прибор для измерения скорости был установлен в 1901 году. Вплоть до 1910 года спидометр считался диковинной вещью и устанавливался в качестве необязательной опции, лишь спустя годы автозаводы стали включать его в обязательную комплектацию автомобилей.
Конструкция спидометра, изобретенная в 1916 году Николой Тесла, дошла до нынешних дней, практически не претерпев изменений.

В качестве привода спидометров используется электропривод или гибкий вал (механический привод, который обычно называют «тросиком спидометра»). Тип привода спидометра зависит от удаленности прибора и места его присоединения к трансмиссии автомобиля.

Гибкие валы для привода рекомендуют устанавливать, если длина трассы не превышает 3,55 метра . При большей длине трассы рекомендуется электропривод.
Привод спидометра осуществляется от ведомого вала коробки передач или раздаточной коробки. Для этого в узле, от которого осуществляется привод, устанавливается редуктор, передаточное число которого выбирают в зависимости от передаточного числа главной передачи и радиуса качения колеса автомобиля.
Редуктор соединяют со спидометром либо механическим путем (гибким валом), либо электрическим (посредством специального датчика). Сигнал с редуктора (или приводимого от редуктора датчика) поступает на спидометр, где преобразуется в соответствующую информацию.

Дополнительную информацию об автомобильных спидометрах и их приводах можно получить .

Спидометры с механическим приводом (от гибкого вала)

Все спидометры с приводом от гибкого вала имеют одинаковый принцип действия и отличаются лишь особенностями исполнения скоростного и счетного узлов и внешним оформлением.

На рис. 1 приведен спидометр с механическим приводом (от гибкого вала), который приводится в действие от входного валика 1 с гнездом квадратного сечения, в которое вставляется квадратный наконечник гибкого вала. На другом конце входного валика закреплены постоянный магнит 5 и термокомпенсационная шайба (магнитопровод) 4 . Магнит 5 намагничен так, что его полюсы направлены к краям диска.

Рис. 1 . Спидометр с приводом от гибкого вала: 1 - входной валик; 2 - фетровый фитиль; 3 - заглушка; 4 - шайба; 5 - магнит; 6 - катушка; 7 - экран; 8 - ось; 9 - рычажок; 10 - спиральная пружина; 11 - стрелка; 12, 13 - валики

На оси 8 , свободно вращающейся в двух подшипниках, с одной стороны закреплена стрелка 11 , а с другой – катушка 6 . Катушка чаще всего выполняется в виде чаши, которая с некоторым зазором охватывает магнит 5 . Катушка изготовляется из немагнитного материала, например из алюминия. Снаружи катушка 6 закрыта экраном 7 из магнитомягкого материала, который концентрирует магнитное поле магнита 5 в зоне катушки.
Со стороны стрелки к оси 8 одним концом прикреплена спиральная пружина 10 . Другой конец пружины прикреплен к рычажку 9 , поворотом которого можно регулировать натяжение спиральной пружины.

При движении автомобиля от гибкого вала приводится во вращение входной валик 1 и вместе с ним магнит 5 . При этом его магнитный поток, пронизывая катушку 6 , наводит в ней вихревые токи, которые вызывают образование магнитного поля катушки.
Два магнитных поля (магнита и катушки) взаимодействуют между собой таким образом, что на катушку действует крутящий момент, направление которого противоположно моменту, создаваемому пружиной. В результате катушка вместе с осью и стрелкой повернется на угол, при котором возрастающий момент сил упругости пружины станет равным моменту магнитных сил, действующих на катушку.
Так как крутящий момент катушки пропорционален скорости вращения магнита, а, следовательно, и скорости движения автомобиля, угол поворота катушки и стрелки с увеличением скорости возрастают.

Термокомпенсационная шайба 4 , установленная вместе с магнитом 5 , нейтрализует влияние изменения температуры окружающей среды на сопротивление катушки. Увеличение сопротивления катушки приводит к уменьшению наводимых в ней токов и вызываемого ими магнитного потока. Шайба 4 при этом обеспечивает увеличение магнитного потока, пронизывающего катушку путем изменения магнитной проницаемости.

Валик 1 большинства спидометров снабжен масленкой, установленной в хвостовой части спидометра. Она состоит из заглушки 3 с отверстием, и расположенным под ней фетровым фитилем 2 , который пропитан маслом и смазывает валик.

Привод счетного узла осуществляется от входного валика 1 через валики 12 и 13 посредством трех понижающих червячных передач, соединенных последовательно. Червячные передачи обеспечивают передаточное отношение 624 или 1000 .

По конструкции счетные узлы бывают с внешним и внутренним зацеплением счетных барабанчиков. Обычно счетный узел содержит шесть барабанчиков, которые свободно насажены на одной оси.
При внешнем зацеплении (рис. 2 ) каждый барабанчик 7 с одной стороны имеет 20 зубцов 4 , находящихся в постоянном зацеплении с зубцами трибок 8 , также свободно вращающихся на своей оси.
Со стороны, противоположной зубчатой, барабанчики, кроме крайнего левого, имеют два зубца 5 с впадиной между ними. Каждая трибка имеет шесть зубцов. Три зубца трибки со стороны двух зубцов 5 барабанчиков укорочены по ширине через один.

Рис. 2 . Счетный узел с внешним зацеплением: 1, 3 - длинные зубья трибки; 2 - укороченный по ширине зубец трибки; 4 - зубцы барабанчика; 5 - два зубца барабанчика; 6 - выемка, укорачивающая зубец трибки; 7 - барабанчик; 8 - трибка

Крайний правый барабанчик постоянно приводится во вращение червячной передачей. Когда два зубца 5 подходят к укороченному зубцу трибки, они захватывают его и поворачивают на 1/3 оборота. При этом следующий барабанчик поворачивается на 1/10 оборота.
Повернувшаяся трибка после поворота устанавливается так, что при следующем проходе зубцов 5 они опять захватят укороченный зубец.
Остановиться в другом положении трибка не может, так как этому мешают длинные зубцы, скользящие по цилиндрической части барабанчика.

Таким образом обеспечивается поворот каждого барабанчика на 1/10 при полном повороте предыдущего. При такой конструкции через каждые 100 тыс. оборотов начального (правого) барабанчика, полный оборот которого соответствует 1 км пробега автомобиля, все барабанчики возвращаются в исходное положение, и отсчет показаний начинается с нуля.

На рис. 2 приведено устройство спидометра 16.3802, устанавливаемого на автомобили марки УАЗ. Спидометр 16.3802 механический, с приводом с помощью гибкого вала от раздаточной коробки. Состоит из стрелочного указателя скорости движения автомобиля и суммарного счетчика пройденного пути. Оснащен индикатором включения дальнего света фар.

Рис. 2 . Спидометр автомобиля УАЗ: 1 - приводной валик; 2 - фильц с запасом смазки; 3 - отверстие для смазки; 4 - постоянный магнит; 5 - катушка; 6 - возвратная пружина стрелки; 7 - регулировочная пластина натяжения пружины; 8 - подшипник оси стрелки; 9 - кронштейн барабанчиков; 10 - стрелка; 11 - ось стрелки; 12 - ось барабанчиков; 13 - шестерня счетного барабанчика; 14 - корпус механизма; 15 - промежуточный червячный валик; 16 - горизонтальный червячный валик; 17 - экран; 18 - стойка стрелки; 19 - кронштейн трибки; 20 - трибка; 21 - счетный барабанчик; 22 - запорная пластина

Основные характеристики спидометра 16.3802:

• Диапазон показаний скорости, км/ч: 0-120 ;
• Цена деления, км/ч: 5 ;
• Емкость счетчика пройденного пути, км: 99999,9 ;
• Число оборотов приводного вала, соответствующее 1 км пробега: 624 ;
• Посадочный диаметр кожуха (мм ): 100 ;
• Присоединительные размеры с гибким валом, мм: М18×1,5 квадрат 2,67 ;
• Масса, кг: 0,54 .

Спидометры с электроприводом

Спидометры с электроприводом имеют такие же магнитоиндукционный и счетный узлы, как и спидометры с механическим приводом.
Электропривод спидометра состоит из датчика, который устанавливается на коробке передач, электродвигателя, вращающего приводной валик магнитоиндукционного узла указателя и устройства электронного управления электродвигателем. Электродвигатель и устройство управления смонтированы в одном корпусе с магнитоиндукционным узлом.

Датчик электропривода представляет собой трехфазный генератор переменного тока, ротором которого служит постоянны четырехполюсный магнит. Как и гибкий вал, ротор датчика приводится во вращение от ведомого вала коробки передач.
При вращении ротора в каждой фазе статора, соединенного «звездой» (рис. 4 ), вырабатывается переменная синусоидальная ЭДС, частота которой пропорциональна частоте вращения вала КПП, а значит, и скорости движения автомобиля. Сигнал каждой фазы статора управляет транзисторами VT1, VT2 и VT3 , работающих в режиме электрического ключа.

Цепи коллектор-эмиттер транзисторов включены в цепи фазных обмоток трехфазного синхронного двигателя. Ротором электродвигателя служит четырехполюсный постоянный магнит. Когда с фазной обмотки датчика на базу соответствующего транзистора поступает положительная полуволна ЭДС, он открывается, и по соответствующей фазной обмотке электродвигателя будет протекать ток.
Так как фазные обмотки датчика сдвинуты на 120 ˚, то открытие транзисторов будет также сдвинуто во времени. Поэтому магнитное поле статора электродвигателя, создаваемое его обмотками, сдвинутыми также на 120 ˚, будет вращаться с частотой вращения ротора датчика.
Вращающееся магнитное поле статора, воздействуя на постоянный магнит ротора, приводит его во вращение с той же частотой.
Резисторы R1 – R6 в схеме электронного ключа улучшают условия переключения транзисторов.



Тахометры

Приборы, измеряющие частоту вращения коленчатого вала, делятся на тахометры , фиксирующие число оборотов в минуту в данный момент, и тахоскопы – счетчики, показывающие число оборотов вала за определенный момент времени. Тахоскопы используются при испытаниях двигателей после капитального ремонта, и на автомобилях не устанавливаются.

Тахометры применяются на автомобилях, если есть необходимость в контроле частоты вращения коленчатого вала двигателя. По принципу действия манометры бывают центробежные, электрические, электронные (импульсные), магнитные (индукционные), стобоскопические и др. На автомобилях наиболее широкое применение получили электрические тахометры, обеспечивающие дистанционное измерение частоты вращения коленчатого вала.

На дизелях привод тахометра осуществляется от распределительного вала двигателя с помощью гибкого вала или электропривода. Тахометры магнитоиндукционного типа, устанавливаемые для контроля частоты вращения коленчатого вала дизеля, имеют электропривод. Их конструкция аналогична конструкции спидометра с электроприводом. Отличаются они отсутствием счетного узла.

На карбюраторных двигателях для контроля частоты вращения коленчатого вала обычно устанавливаются электронные тахометры, принцип действия которых основан на измерении частоты импульсов, возникающих в первичной цепи системы зажигания при размыкании первичной цепи.

Схема электронного тахометра (рис. 5 ) обеспечивает измерения частоты прерывания тока в первичной цепи системы зажигания.

Рис. 5 . Схема электронного тахометра

Состоит схема из трех узлов: узла формирования запускающих импульсов, узла формирования измерительных импульсов и стрелочного магнитоэлектрического прибора.
На вход тахометра поступает входной сигнал I из первичной цепи системы зажигания. Узел формирования запускающих импульсов, состоящий из резисторов R1, R2 , конденсаторов С1, С2, С3, С4 и стабилитрона VD1 , выделяет из имеющего форму затухающей синусоиды сигнала I сигнал II , имеющий форму одиночного импульса, который поступает на базу транзистора VT1 узла формирования измерительных импульсов.

В исходном состоянии транзистор VT2 открыт, так как через резисторы R11, R10 и R5 по нему протекает ток базы, а конденсатор С5 заряжен.
Транзистор VT1 в это время закрыт, так как потенциал его эмиттера, вызванный значительным падением напряжения на резисторе R5 , больше потенциала базы.
Когда положительный импульс II поступает на базу транзистора VT1 , он открывается. Конденсатор С5 разряжается через открытый транзистор VT1 , создавая на базе транзистора VT2 отрицательное смещение, которое его запирает.

Транзистор VT1 поддерживается открытым током базы, протекающим через резисторы R11, R9, R8 и R5 . Открытый транзистор VT1 обеспечивает протекание тока по измерительному прибору через резисторы R11, R7, R3 и R5 .
Длительность импульса III тока, протекающего по измерительному прибору, определяется временем разряда конденсатора С5 .
После разряда конденсатора С5 транзистор VT2 открывается, так как исчезает отрицательное смещение на его базе, а транзистор VT1 закрывается.

Частота импульсов III тока равна частоте размыканий первичной цепи системы зажигания. Эффективное значение импульсов тока I эф , пропорциональное их частоте, показывает прибор.

Переменным резистором R7 при настройке регулируют амлитуду импульсного тока.
Терморезистор R3 компенсирует температурную погрешность прибора.
Диод VD2 служит для защиты транзистора VT1 .
Стабилитрон VD3 обеспечивает стабилизацию напряжения питания прибора.



В Интернете существует не один десяток сайтов, посвященных близкой каждому автомобилисту теме: «Какие радары использует ГИБДД и как их обмануть?»

Мы предлагаем короткую (насколько это возможно) сводку данных о 10 наиболее распространенных устройствах для определения скорости и попробуем сформулировать рекомендации по «борьбе» с ними.

1. АРЕНА

Дальность действия до 1,5 км

Рабочая частота 24,15±0,1 ГГЦ

АРЕНА бывает и стационарной, и передвижной – установка занимает немного времени. Отличие АРЕНА от других комплексов — возможность фотографирования транспортного средства в момент превышения скорости. Дистанция работы радиоканала до 1,5 км. Естественно, при наличии помех, она сокращается.

Как правило, радар-детекторы могут работать сразу в нескольких диапазонах. Например, у Highscreen Black Box Radar-HD (видеорегистратора со встроенным детектором радаров) заявлены следующие диапазоны:
X-диапазон 10.525 ГГц ±25 МГц
K-диапазон 24.150 ГГц ±100 МГц
Ku-диапазон 13.450 ГГц ±100 МГц
Ka-narrow диапазон 33.890~34.11 ГГц
Ka-low диапазон 34.190~34.410 ГГц
Ka-wide диапазон 34.700 ГГц ±1300 МГц

Соответственно, регистратор-антирадар Highscreen будет предупреждать о приближении к устройствам АРЕНА, БЕРКУТ, БИНАР, ВИЗИР, ИСКРА и некоторых других менее распространенных моделей.

2. АМАТА

Дальность действия до 700 м,
Номерной знак определяется с 15 — 250 м.
Диапазон измеряемых скоростей 1,5-280 км/ч

Амата — лазерный радар. Для его использования инспекторам не нужно даже выходить из машины. Применение лазерной технологии позволяет получать снимки хорошего качества в условиях плохой видимости. Не влияет на Амату и низкая температура – зимой он работает не хуже. Амата фиксирует не только превышения скорости, но и другие правонарушения: пересечение сплошной полосы, проезд на красный и обгон в неположенном месте.

Обычные радар-детекторы на лазер не реагируют. Впрочем, многие современные модели оборудуются специальными лазерными приемниками. Например, в радар-детекторах Inspector RD X2 Gamma и Escort RedLine используется приемник Quantum Limited, улавливаюший излучение в диапазоне 360 градусов.

3. БАРЬЕР

Дальность действия от 300 до 500 метров.
Диапазон измеряемых скоростей от 20 до 199 км/ч.
Рабочая частота 10,525 ГГц

На сегодняшний день в эксплуатации 2 вида радара: «Барьер-2М» и «Барьер 2-2М». Первый работает исключительно от бортовой сети машин ДПС, у второго есть автономный режим. «Барьер» работает в Х-диапазоне, погрешность измерителя скорости «Барьер» составляет ±1 км/ч. Определяется практически всеми детекторами радаров.

5. БЕРКУТ

Дальность действия не менее 400 метров
Диапазон измеряемых скоростей от 20 до 250 км/ч
Рабочая частота 24,15 ± 0,01 ГГц, К-диапазон.

«Беркут» работает в диапазоне K-Pulse. Фото- и видеофиксацию осуществлять не может, зато оснащен фискальной памятью — она позволяет фиксировать с помощью радара до 700 правонарушений в сутки.

6. БИНАР

Дальность действия не менее 300 м
Диапазон измеряемых скоростей от 20 до 300 км/ч
Рабочая частота 24,15 ± 0,10 ГГц.

Бинар оснащен двумя видеокамерами. Одна фиксирует общую картину правонарушения — автомобиль, участок дороги и других участников движения, вторая – снимает крупным планом номерные знаки и другие мелкие детали транспортного средства.

7. БУТОН

Дальность действия 25 м
Диапазон измеряемых скоростей до 120 км/ч

Одна из новинок, так называемый «алколазер» для выявления пьяных водителей. Дает инспектору возможность на расстоянии выявить содержание в салоне авто паров этилового спирта. Испускаемый «Бутоном» лазерный луч проникает через лобовое стекло в салон, определяет спектр паров этилового спирта и в случае их большой концентрации передает сигнал на пульт. Передачу обеспечивает канал Wi-Fi.

8. ВИЗИР и ВИЗИР 2М

Дальность действия до 400 м
Диапазон измеряемых скоростей от 20 до 150 км/ч
Рабочая частота 24,150 ± 0,1 ГГц

«Визиры» одни из самых распространенных радаров ГИБДД. Характеризуются точностью показаний, устойчивостью к низким температурам и любым погодным условиям. Может определить скорость транспорта только в одном направлении — попутном или встречном.

9. ИСКРА, Искра-1, Искра-1В, Искра-1D

Дальность действия не менее 400 м
Диапазон измеряемых скоростей 20-250 км/ч
Рабочая частота 24,15 ± 0,1 ГГц, К-диапазон

«Искра-1» является базовой моделью. Используется как с кронштейном, так и с рук на трассах с высокой интенсивностью движения. У инспектора, вооруженного «Искра-1», есть возможность выбрать направление движение исследуемых объектов.
Радар «Искра-1В» рассчитан на стационарную работу на дорогах с небольшой интенсивностью движения. Функции выбора направления движения нет, поэтому использование ограничено участками с потоком одного направления.
Система «Искра-1D» и «Искра-1D Люкс» (lux) работает и в стационарном режиме, и в движении по попутным и встречным целям.

10. ЛИСД, ЛИСД 2М и 2Ф

Дальность действия 5-999 м
Диапазон измеряемых скоростей 0 до 250 км/ч

Для измерения скорости используется лазер. Измеритель оснащён датчиками, с помощью которых инспектор может автоматически обнаруживать транспортное средство, измерять скорость, расстояние и фиксировать время событий. ЛИСД измеряет все показатели вне зависимости от плотности потока автомобилей и погодных условий.

11. ПКС-4

Рабочая частота 24,16± 0,1, ГГц, К-диапазон

Система ПКС-4 представляет собой пост для контроля скорости автомобилей. Такой прибор состоит из комплекса видеокамер, которые совмещены с детектором, он работает при помощи импульсного режима, на частоте К-диапазона 24,16 гигагерц плюс 100 мегагерц.

ПКС-4 проводит измерение скорости движения автомобилей только в одном ряду. Вся информация (фото, показания скорости), выводится на экран компьютера и может быть распечатана. Как правило, радар-детекторы не успевают предупредить о приближении к ПКС-4 заблаговременно.

12. СТРЕЛКА СТ 01

Дальность действия 50-1000м
Диапазон измеряемых скоростей от 5до 180 км/час
Рабочая частота 24,15 ГГц

СТРЕЛКА и по сей день остается одним из самых «продвинутых» видеорадаров в арсенале ГИБДД. СТРЕЛКА оснащается уникальной камерой видеофиксации, которая отслеживает нарушение с расстояния до 1 километра. В отличие от большинства радаров, СТРЕЛКА отслеживает не один автомобиль-нарушитель, а весь транспортный поток целиком, обрабатывая сразу весь участок дороги в пределах 1 км в обе стороны.

При этом радарный комплекс «Стрелка-СТ» фиксирует не только превышение скорости, но и другие нарушения ПДД, к примеру, вынужденный выезд на сторону дороги, предназначенной для встречного движения или для движения маршрутных транспортных средств.

В планах до конца 2014 года значится установка как минимум 2 000 комплексов «Стрелка-СТ» по всей России.

Ни один радар-детектор не срабатывает на радар СТРЕЛКА-СТ со 100% вероятностью. Самый простой способ не стать «жертвой» радара-невидимки – доподлинно знать о месте его расположения. Радар-детектор Inspector RD X2 Gamma с GPS-модулем имеет предустановленную базу координат всех «Стрелок-СТ». Когда водитель приближается к месту расположения одного из таких радаров, Inspector RD X2 Gamma предупреждает водителя об угрозе. База «Стрелок» регулярно обновляется и доступна для скачивания по адресу www.rg-avto.ru.

Впрочем, самый надежный, можно сказать, безотказный способ не быть оштрафованным и не получить «письмо счастья» со штрафом по-прежнему один: не нарушать правила дорожного движения.

Скорость полета . Одна из важнейших характеристик для любого летательного аппарата. Мы все привыкли, что самолет обязательно означает «быстро». Все ассоциации работают только в этом направлении. Скорость многим нравится. Практически любой человек не прочь прокатиться «с ветерком» на своем авто (если, конечно, полиция не помешает 🙂) . И информацию о движении здесь получить несложно. Достаточно взглянуть на спидометр, который механическим или электронным способом соединен с колесом. Скорость вращения колеса дает нам в конечном итоге скорость, с которой автомобиль движется по дороге.

Но а как же быть с самолетом? Нет ведь в воздухе дорог, по которым можно было бы ехать:-). Единственная среда, с которой летательный аппарат контактирует непосредственно - это воздух. Вот от него-то он большую часть информации о своем движении и получает. Что касается конкретно скорости полета, то вполне понятно, что чем быстрее самолет летит, тем сильнее на него давит встречный воздушный поток (скоростной или динамический напор). Отсюда логично было бы определять скорость полета в зависимости от величины этого давления. Так же как, кстати, и с атмосферным давлением и высотой. Ведь чем выше летит самолет, тем атмосферное давление ниже. О высоте, однако, поговорим в одной из следующих статей, а пока на повестке дня скорость полета .

Для сбора и обработки такого рода данных на современных самолетах существуют специальные системы. Одно из названий для них - система воздушных сигналов (СВС) .

Работа датчиков такой системы, собирающих данные для определения скорости полета основана на двух уже почтенного возраста изобретениях. Первое - это трубка Пито . Она изобретена в 1732 году французским ученым А.Пито . Он занимался гидравликой, то есть изучал течение жидкости в трубах. Как известно законы гидравлики при определенных условиях вполне применимы для газов, то есть для воздуха. Его мы в дальнейшем и будем иметь ввиду.

Схема классической трубки Пито

Трубка Пито представляет собой L — образную трубку, один конец которой помещен в скоростной (воздушный:-)) поток. Этот поток в трубке тормозится, создавая в ней избыточное давление, по величине которого и можно судить о скорости потока, то есть по сути дела скорости полета, если эта трубка установлена на летательном аппарате. Вобщем-то принцип достаточно простой:-).

Однако здесь надо не забывать еще об одной важной вещи. Все, что находится внутри земной атмосферы, существует в ней под постоянным атмосферным (статическим) давлением. Мы его практически не ощущаем (если, конечно, все в порядке со здоровьем:-)), но оно есть и так или иначе оказывает влияние практически на все физические процессы, происходящие вокруг нас, то есть на всю нашу жизнь. Прямо как в фильме «ДМБ»:-):

— Видишь суслика?
— Нет…
— И я не вижу… А он — есть!

Если серьезно, то то давление, которое мы получаем при торможении воздушного потока в трубке Пито – это так называемое полное давление . Оно, на самом деле, равно сумме двух других давлений.

Полное давление = динамическое давление (скоростной напор) + статическое давление.

Это, между прочим, упрощенное изложение уравнения Бернулли , того самого ученого, о котором мы уже упоминали в статье о . Все правильно, ведь в обоих статьях мы говорим о газовых потоках, а это стихия любого летательного аппарата:-).

Динамическое давление, его еще называют скоростной напор , это то самое давление, которое и дает нам скорость полета . Статическое давление – это наше незаметное (как суслик:-)) давление. И при измерении скорости его обязательно надо учитывать, ведь оно в разных точках пространства может иметь различные значения, особенно с изменением высоты полета, и тем самым оказывать влияние на величину измеренной скорости полета.

Теперь для простоты понимания приведу пару формул. Именно для простоты понимания, хоть это и не в традициях сайта:-). Итак обзовем (как говорил мой преподаватель по физике) полное давление Р , динамическое — Р 1 , статическое — Р 0 , скорость полета (потока) – V . И еще нам понадобится такой физический параметр, как плотность воздуха ρ . Я думаю все еще со школы помнят, что это такое:-).

Скоростной напор выражается такой формулой Р 1 = ρV²/2.

В итоге мы имеем такое уравнение: Р = Р 0 + Р 1 = Р 0 + ρV²/2

Из него очень просто получить искомую скорость полета: V = √((2(Р — Р 0))/ρ)

Исходя из этого несложного выражения работают все авиационные воздушные (аэродинамические) измерители скорости. Как пример можно привести достаточно простой указатель скорости для малоскоростных самолетов УС-350 .

Указатель скорости УС-350.

Как видите, нам, чтобы определить скорость полета, нужно измерить полное давление потока и статическое давление. Классическая трубка Пито дает только полное давление. Поэтому статику приходится измерять отдельно. Во избежание этого неудобства трубка Пито была усовершенствована.

Это второе изобретение (а точнее усовершенствование) из тех двух, о которых я говорил выше. Его сделал немецкий ученый-физик Людвиг Прандтль , которого даже иногда называют отцом современной аэродинамики. Он объединил измерение полного давления потока и статического давления в одной трубке. Для этого в ней есть одно отверстие в направлении потока для полного давления и ряд отверстий на поверхности, обычно расположенных по кольцу, для статического давления. Оба эти давления обычно отводятся в герметичные емкости, разделенные чувствительной мембраной и уже ее движение передается на стрелочный указатель скорости полета. Вот и все. Все гениальное просто, как известно:-)… Такое устройство называют трубкой Прандтля или Пито-Прандтля . На рисунке: 1 — трубка Прандтля, 2 — воздуховоды, 3 — шкала указателя скорости (УС), 4 — чувствительная мембрана.

Схема работы трубки Прандтля (ПВД).

Работа указателя скорости неплохо показана в этом небольшом ролике.

На современных летательных аппаратах эти устройства получили новое, более простое и правильное название: приемники воздушного давления (ПВД) . Они дают первичные данные в сложный комплекс системы воздушных сигналов. Трубки Пито в чистом виде сейчас практически не применяются. Хотя кое-где в малой авиации они еще встречаются. В комплекте к ним тогда обязательно идут приемники статического давления в виде плиты с рядом отверстий на обшивке летательного аппарата.

Трубка Пито под крылом самолета Cessna 172.

Чаще используются так называемые комбинированные ПВД. Они по конструкции представляют собой типичные трубки Прандтля. Эти устройства обязательно снабжаются мощной системой электрического обогрева, так как небольшие отверстия для замера давлений при обледенении самолета вполне могут быть закупорены льдом, что, конечно, может помешать их корректной работе. На стоянках приемники воздушных давлений закрываются специальными заглушками или чехлами для исключения попадания посторонних предметов и грязи в отверстия.

Типичный ПВД современного самолета.

Приемник воздушного давления на СУ-24М (цифры 1 и 2).

Все данные, выдаваемые ПВД, как я уже говорил, в итоге передаются на стрелки специальных приборов – указателей скорости полета . Они довольно разнообразны, как разнообразны и определения для скоростей полета летательного аппарата. Ведь он передвигается не только относительно земли, но и относительно атмосферы, которая сама по себе среда очень нестабильная.

Итак, скорости летательного аппарата .

Воздушная скорость (самая важная:-)). Она делится на два вида:

Истинная воздушная скорость (True Airspeed (TAS )) и Приборная воздушная скорость (Indicated Airspeed (IAS ))

Приборная скорость – эта та скорость, которую летчик видит в своей кабине на приборе-указателе скорости. Она используется для пилотирования летательного аппарата непосредственно в данный момент времени.

Истинная скорость – это фактическая скорость полета самолета относительно воздуха. Она используется для навигации. Зная ее, например, рассчитывается время прибытия в конечный пункт маршрута и возможные при этом отклонения. Измерить эту скорость обычно невозможно. Она рассчитывается с использованием приборной скорости, давления воздуха и его температуры. При этом учитываются погрешности указателя приборной скорости. Они всегда есть, как у любого измерительного прибора на нашей земле:-). Эти погрешности (или ошибки) бывают:

Инструментальные . Возникают из-за несовершенства и особенностей изготовления самого прибора.

Аэродинамические . Это ошибки, возникающие при замере статического давления. Обусловлены конструкцией самолета, местом расположения датчиков и скоростью полета.

Методические . Эти ошибки обусловлены тем, что каждый указатель скорости рассчитывается и тарируется под определенные условия. В физике такие условия называются нормальными . Это когда атмосферное давление равно 760 мм рт.ст. , а температура воздуха 15° С . Но на самом деле с подъемом на высоту эти условия меняются. Меняется и плотность воздуха и следовательно скорость, которую показывает прибор, то есть приборная. С подъемом на высоту приборная скорость всегда меньше истинной. Они равны только при нормальных атмосферных условиях. Все эти погрешности учитываются в виде поправок при навигационных расчетах.

Путевая скорость (Ground Speed (GS )). Это скорость летательного аппарата относительно земли. Она рассчитывается на основании истинной скорости с учетом скорости ветра и используется при решении навигационных задач.

Крейсерская скорость . При этой скорости величина отношения потребной тяги к скорости полета минимальна. То есть летательный аппарат на этом режиме максимально экономичен при сохранении скорости, достаточной для выполнения задачи. Крейсерская скорость обычно равна 0,7-0,8 от максимальной. На ней выполняются долговременные полеты по маршрутам.

Вот пока, пожалуй, и все. Однако в завершение скажу об одной важной детали. Говоря в этой статье о воздушных потоках и скоростях, мы имели ввиду скорости до 350-400 км/ч. Дело в том, что начиная с этих скоростей проявляется новый эффект воздушного потока – сжимаемость . Она порождает новую методическую ошибку в измерении скорости, которую тоже надо учитывать. Влияние сжимаемости с ростом высоты и скорости полета растет, переходя в эффекты сверхзвука. Но скорость полета на сверхзвуке, трубка Пито на этом режиме и другие приборы измерения скорости — это уже тема следующей статьи…

До новых встреч:-)…

P.S. В заключении предлагаю вам посмотреть дополнительный ролик, рассказывающий о трубках Пито и Прандтля.

Измеритель скорости является востребованным прибором, который используется для различных целей. Он измеряет скорость движения объектов и веществ в километрах в час или метрах в секунду.

Виды измерителей скорости

Измеритель скорости очень точное оборудование, которое используется практически повсеместно в различных отраслях промышленности и бытовой жизни. Его конструкция многократно модернизировалась под определенные цели. Существуют следующие разновидности измерителей скорости:

• Спидометр.
• Радар.
• Анемометр.
• Хронограф.
• Измеритель газового потока.
• Скоростемер для воды.

Спидометр

Спидометр – это прибор для измерения скорости колесных транспортных средств. Он устанавливается на панель приборов автомобилей, сельхозтехники, спецтехники и поездов. Он бывает механическим, электронным и электромеханическим.

Механическое устройство оснащается тросом, который выполняет роль привода. Трос подсоединяется к коробке передач или напрямую к оси колеса. Один его оборот соответствует обороту колеса и соответственно прохождению определенной дистанции. Специальный механизм с шестеренками оперативно проводит расчет соответствия пройденной дистанции за определенный промежуток времени к скорости в километрах в час. Подобное оборудование оснащается цифровой шкалой и стрелкой, которая указывает на достигнутую скорость. Механические спидометры используются и сейчас. Их главный недостаток заключается в периодическом износе троса, который необходимо менять. Помимо текущего показания скорости механические модели имеют встроенный в корпусе циферблат, показывающий пробег транспорта с момента начала его эксплуатации.

Электронные спидометры оснащаются датчиками, передающими информацию в электронном виде на циферблат на панели приборов. Она отображается как светящиеся цифры. Отсутствие стрелок позволяет проводить более комфортную визуальную оценку показателей скорости движения.

Электромеханические спидометры являются гибридом двух типов. В них снятие показателей осуществляется электрическим датчиком, но вывод данных о развиваемом темпе движения проводится с помощью стрелки.

Радар

Радар – это прибор предназначенный для измерения скорости движущегося объекта без физического контакта с ним. Обычно такое оборудование применяется правоохранительными органами, а также спортивными судьями. Принцип действия прибора заключается в том, что он создает радиосигнал, который направляется на движущийся объект. После при достижении волны к автомобилю или другому объекту, волна отражается и возвращается на чувствительный элемент устройства. По характеристикам отражаемой волны прибор вычисляет скорость, с которой двигался объект. Существует также устройство, где вместо радиосигнала направляется луч лазера. Выдаваемая на циферблате скорость выражается в километрах за час.

Данное оборудование является не идеальным и дает небольшую погрешность, которая указывается производителем. Радары отличаются между собой не только по классу точности, но и дистанции измерения. Все зависит от мощности излучателя и чувствительного элемента, который принимает отраженные сигналы.

Современные радары существенно отличаются от первых устройств этого класса. Дело в том, что в связи с наличием штрафов за превышение скорости, для защиты от подобных неприятностей началось производство так называемых антирадаров. Данные оборудования позволяют глушить радиосигналы и сбивать показатели, которые выдает радар. В связи с этим полицейские измерители скорости начали оснащаться системой шифрования с особой технологией отправки импульсов и их восприятия. Нельзя сказать, что это дает стопроцентную гарантию от погрешности, но по крайней мере позволяет игнорировать глушение от большинства приборов подавляющих сигналы.

Анемометр

Анемометр – это измеритель скорости передвижения воздушных и газовых потоков. Принцип его действия заключается в наличии лопастей подобных тем, что используются в вентиляторах или в авиации. При прохождении ветра сквозь диффузор анемометра лопасти начинают проворачиваться. Специальный механизм измеряет частоту вращения и определяет скорость движения потока в километрах в час или метрах в секунду. Такое оборудование обычно используется метеорологами для расчетов изменения погоды. По характеристикам движения ветра определяется через сколько времени циклон достигнет определенной местности.

В бытовой жизни анемометры нашли свое применение в авиации. Они устанавливаются на аэродромах для определения параметров силы ветра с целью корректировки диспетчерами пилотов при посадке самолетов. Анемометрами пользуются военные снайперы для корректировки направления полета пули. С помощью специальных таблиц определяется угол сноса пули ветром при полете. Чем слабее воздушный поток, тем по более ровной траектории нужно выпускать пулю. Данный показатель является важным при стрельбе на длинные дистанции.

Анемометры используются в вентиляционных системах. С их помощью проводится регулировка вентиляторов для точной настройки вентилирования без создания сквозняков. Вывод показателей скорости осуществляется с помощью стрелки как в обычных спидометрах для автомобиля или на циферблат, если прибор является электронным или электромеханическим.

Подобное оборудование не всегда имеет механический привод. Существуют также анемометры с теплочувствительным элементом, который начинает деформироваться при остывании. При движении воздушного потока чувствительный элемент обдувается, и его температура снижается. При этом оборудованием проводятся сложные расчеты, в результате которых выводятся точные показатели скорости ветра с поправкой на температуру самого воздуха. Одними из последних изобретений стали ультразвуковые анемометры, которые анализируют растворение звука посылаемого против движения воздушных масс.

Хронограф

Хронограф – это универсальное оборудование, которое используется для различных целей. Одним из способов его применения является измерение скорости движения пули выпущенной из пневматического или огнестрельного оружия. Главные особенности таких устройств в том, что они дают точные показатели скорости движения мелких объектов. Такой измеритель скорости даст возможность снять показатели о характеристиках движения стрелы выпущенной из лука, болта из арбалета или камушка из рогатки.

Хронограф снимает характеристики о полете пули или другого мелкого объекта в метрах за секунду. Также отдельные модели могут иметь возможность переключения показателей на километры в час. Хронографы имеют сложную конструкцию и являются очень чувствительными. Те приборы, которые применяются для измерения скорости движения пуль и прочих боеприпасов выполняются в двух вариантах – дульном и рамочном.

Дульный хронограф устанавливается на дуло пневматического или огнестрельного оружия. С его помощью удастся определить начальную скорость вылета пули. По этому показателю можно судить о мощности оружия и его пробиваемой силе на определенном расстоянии. Чтобы подключить хронограф к дулу оружия требуется наличие специального переходника. Для разных типов оружия переходник отличается, но сам измеритель скорости пули может использоваться практически всегда. Хронографы, которые применяются для пневматического оружия, имеют диапазон измерения до 350-400 м/с. Оборудование для огнестрельного оружия имеют значительно больший диапазон чувствительности.

Рамочный хронограф является более универсальным. Он выполнен в виде рамки, в которую нужно прицелиться, чтобы пуля пролетела между стенками. С помощью такого хронографа можно измерить скорость движения практически любого мелкого объекта. Это может быть стрела и даже брошенный рукою камень. Подобное оборудование более габаритное, но благодаря универсальности пользуется большой популярностью.

Измеритель скорости газового потока

Также существуют измерители скорости для газовых и воздушных потоков, которые двигаются внутри труб. Данные устройства фиксируются на трубопроводах и оснащаются крыльчаткой, которая проворачивается при контакте со средой. Подобное оборудование имеет много общего со счетчиками газа, но в отличие от них оно показывает не какой объем был пропущен всего, а позволяет рассчитать, сколько газа при такой интенсивности перекачки можно провести за определенный промежуток времени. Подобное оборудование выдает показатели не только в метрах за секунду, но и в объеме. Это могут быть литры или кубические метры.

Интенсивность давления на крыльчатку в различных газах отличается. В связи с этим оборудование калибруется производителем под среду, с которой будет работать. Таким образом, если измеритель скорости рассчитан для природного газа, он не будет давать точные показатели в случае работы с углекислотой. Помимо оборудования для веществ в жидком состоянии, существуют и измерители для газообразной среды, такой как воздух и даже пар.

Скоростемер для воды

Измеритель скорости воды имеет подобную конструкцию, что и для газовой среды. Его используют в исключительных случаях, когда нужно узнать скорость движения водяного потока, а не объем прокачки. Данный показатель является важным при тестировании оборудования для пожаротушения, водяных пушек и в прочих целях. Такой скоростемер представляет собой вытянутую трубку, которая подсоединяется к гибкому шлангу или трубопроводу. Кроме устройств с вращающейся крыльчаткой, снятие показателей может осуществляться лазером или ультразвуковыми волнами.

Часы прибор для измерения времени - Содержание: 1) Исторический очерк развития часовых механизмов: а) солнечные Ч., b) водяные Ч., с) песочные Ч., d) колесные Ч. 2) Общие сведения. 3) Описание астрономических Ч. 4.) Маятник, его компенсация. 5) Конструкции спусков Ч. 6) Хронометры …

измерение - 3.10 измерение (measurement): Процесс получения информации об эффективности СМИБ, а также мер и средств контроля и управления с использованием метода измерения, функции измерения, аналитической модели и критериев принятия решения. Источник …

Измерение - операция, посредством которой определяется отношение одной (измеряемой) величины к другой однородной величине (принимаемой за единицу); число, выражающее такое отношение, называется численным значением измеряемой величины. И.… …

Лот прибор* - прибор для измерения глубины моря. Простейший Л., употребляющийся с самых древних времен и по настоящее время для небольших глубин, состоит из свинцовой конической гири и разделенной веревки, называемой лотлинем. Различают ручные Л. и диплоты.… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Лот (прибор) - У этого термина существуют и другие значения, см. Лот … Википедия

Лаг (морской прибор) - У этого термина существуют и другие значения, см. Лаг. Корабельный лаг Лаг прибор, предназначенный для измерения скорости движения судна. В древности в качестве лага использовался (и используется по сей день на небольших судах) ручной, или… … Википедия

ГОСТ Р 54418.12.1-2011: Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 12-1. Измерение мощности, вырабатываемой ветроэлектрическими установками - Терминология ГОСТ Р 54418.12.1 2011: Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 12 1. Измерение мощности, вырабатываемой ветроэлектрическими установками оригинал документа: 3.1 аэродинамическое препятствие… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РМГ 75-2004: Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение влажности веществ. Термины и определения - Терминология РМГ 75 2004: Государственная система обеспечения единства измерений. Измерение влажности веществ. Термины и определения: 11 абсолютно сухое вещество: Гипотетическое вещество, совершенно не содержащее влаги. Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР - средство измерений, в к ром значение измеряемой электрич. величины представляется в виде числа на отсчётном устройстве. Применяется для измерений практически всех электрич. величин (напряжения, тока, сопротивления, ёмкости, индуктивности и др.),… … Физическая энциклопедия

Термоанемометр - прибор для измерения скорости потока жидкости или газа от 0,1 м/сек и выше, принцип действия которого основан на зависимости между скоростью потока v и теплоотдачей проволочки, помещенной в поток и нагретой электрическим током. Основная… … Большая советская энциклопедия