JPS634666B2 - - Google Patents

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JPS634666B2
JPS634666B2 JP56129264A JP12926481A JPS634666B2 JP S634666 B2 JPS634666 B2 JP S634666B2 JP 56129264 A JP56129264 A JP 56129264A JP 12926481 A JP12926481 A JP 12926481A JP S634666 B2 JPS634666 B2 JP S634666B2
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JP
Japan
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pressure
probe
hole
tip
truncated
Prior art date
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Application number
JP56129264A
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English (en)
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JPS5830673A (ja
Inventor
Teruomi Nakatani
Yoshio Hayashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KOKU UCHU GIJUTSU KENKYU SHOCHO
Original Assignee
KOKU UCHU GIJUTSU KENKYU SHOCHO
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by KOKU UCHU GIJUTSU KENKYU SHOCHO filed Critical KOKU UCHU GIJUTSU KENKYU SHOCHO
Priority to JP12926481A priority Critical patent/JPS5830673A/ja
Publication of JPS5830673A publication Critical patent/JPS5830673A/ja
Publication of JPS634666B2 publication Critical patent/JPS634666B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/14Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid
    • G01P5/16Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid using Pitot tubes, e.g. Machmeter
    • G01P5/165Arrangements or constructions of Pitot tubes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、3次元的な流れの場において、一
点における気流の方向、速度の大きさおよび静圧
を同時に測定できる多角錐台型のピトー管型プロ
ーブの改良に関する。
(従来技術) 航空機やターボ機器等に働く空気力を知るため
には、これらの物体のまわりや後方の気流速度の
大きさ、方向および静圧などを測定しなければな
らない。この場合、計測器に要求される性能は、
小型で可動部分がなく、安定性があことである。
このような要求の一部をみたすものとして、従
来、ピラミツド型の5孔ピトー管型プローブ、ま
たは回転式非対称楔型プローブ等が用いられてき
た。
ピラミツド型の5孔ピトー管型プローブは、第
8図に示すように四角錐台型の頭部の中心に総圧
孔20を、上下左右の斜面部に圧力孔21,2
1′,22,22′を有し、頭部下流部のパイプ表
面に垂直な静圧孔23を有している。このプロー
ブによつて風向、風速を測定する場合、風向の迎
角は上下の圧力孔21,21′、偏角は左右の圧
力孔22,22′にかかる圧力の差から求められ
る。しかし、風速を求めるための動圧を正確に測
定するには、プローブを気流方向に向けなければ
ならず、プローブを気流方向に自動的にむけるた
めの複雑な機構が必要とされた。
その上、静圧孔23は、パイプの外径に応じて
総圧孔20から一定距離以上離す必要があるた
め、総圧孔にかかる圧力と静圧孔にかかる圧力の
差から求められる動圧は、プローブ頭部の値を示
すものではなくなつてしまう。従つて、測定され
る風速に誤差が伴うこととなる。また、プローブ
後部に前述の複雑な機構が存在し、これが測定対
象としている流れの場を乱す等、避け難い欠点を
持つている。
第9図に示すように2本の細いパイプ24,2
5を相互に接合し、先端部をプローブ軸線26に
対して45゜と60゜に、非対称楔面状に切除し、それ
ぞれのパイプ先端に圧力孔27,28を形成させ
た非対称楔型プローブも本発明者等によつて提
案、使用されている。この非対称楔型プローブ
は、その軸線26のまわりに所定の角度ずつ回転
させ、各角度位置における圧力を検出し、これら
検出圧力から気流速度の大きさ、方向および静圧
を同時に測定、処理するものであるが、プローブ
を所定の角度に回転させるための回転駆動装置が
必要である等の欠点があつた。
(この発明が解決しようとする問題点) 本発明は、多角錐台形の頭部を有するピトー管
型プローブにおいて、プローブをその軸線のまわ
りに回転する必要もなく、プローブを気流方向に
むけるという複雑な操作も必要とせずに、多角錐
台の頂点に設けた遮蔽型全圧管の圧力と、多角錐
面上の孔の圧力を検出し、簡単な計算処理によつ
て三次元的な流れ場の任意の位置の風向、風速お
よび静圧を同時に測定できるプローブを得ようと
するものである。
(問題を解決するための手段) この発明のピトー管型プローブは、全圧管とし
て遮蔽型全圧管を用いることを特徴とする。即ち
第3図、第4図に示すように、その先端の多角錐
台型頂点に遮蔽穴7を設け、その内側に、遮蔽穴
7の先端から遮蔽穴の径Dとの関係で定まる一定
長Lだけ入つた位置に、穴径Dより小径の全圧管
3を配設固定する。遮蔽穴7の底端には遮蔽穴内
の圧力を一部分リークさせる分流孔8a,8b,
8cが設けられ、プローブ先端部ロの外周壁面上
に開口し、これによつて、遮蔽穴7の先端部は、
遮蔽穴と全圧管3との間に形成される環状の透き
間と分流管8a,8b,8cを経てプローブ先端
部ロの外周空間に連通される。
また、先端の多角錐台型部の錐面上に圧力孔が
設けられることは云うまでもない。
(作用) この発明のプローブの遮蔽型全圧管3が検出し
た全圧値PHを標準ピトー管で測定した真の全圧
値PH0との比較を第6図に示す。横軸はプローブ
軸と速度ベクトルのなす角γであるが、この結果
からγが25゜程度までは全圧管3の測定値PHは真
の全圧値PH0を示すとみてよいので、動圧をqと
すれば、次の(i)式から簡単に静圧Psが求められ
る。
Ps=PH−q ……(i) (実施例) 以下、図面を参照して詳細に説明する。
第1図ないし第4図はこの発明の一実施例を示
し、頭部を三角錐台型とした4孔ピトー管型プロ
ーブとして構成された例を示す。
プローブ先端部ロは真鍮等の棒材の先端を軸1
に対して45゜の三角錐台型に削成したものであり、
頂点には遮蔽型全圧管部イが、各三角錐面上には
圧力孔2a,2b,2cが形成される。
遮蔽型全圧管部イには導圧管3′が挿入固定さ
れ、各圧力孔2a,2b,2cにはそれぞれ導圧
管4a,4b,4cが接続され、プローブ先端部
ロの後端には、これと同径の外装管5が固定さ
れ、上記導圧管をその内に収納し、その他端は取
付軸6に固定される。
遮蔽型全圧管部イは第3図、第4図に示すよう
に、三角錐台型頂点に設けた遮蔽穴7の内側に、
穴径Dより小径の全圧管3を、遮蔽穴7の先端か
ら、径Dとの関係で定まる一定長Lだけ入つた位
置に配設固定する。遮蔽穴7の底端には遮蔽穴内
の圧力を一部分リークさせる分流孔8a,8b,
8cが設けられ、プローブ先端部ロの外周壁面
上、三角錐の稜線にそつた位置に開口する。これ
によつて、遮蔽穴7の先端部は、遮蔽穴と全圧管
3との間に形成される環状の透き間と分流管8
a,8b,8cを経てプローブ先端部ロの外周空
間に連通される。
先端部が圧力管3となる導圧管3′および圧力
孔2a,2b,2cに接続された導圧管4a,4
b,4cの後端は、外装管5の外へ導出されて圧
力検出管3″,10a,10b,10cを形成し、
ビニール管等の中継管9a,9b,9c等が接続
される。
この発明の三角錐台型ピトー管型プローブは次
のように使用される。
プローブハは取付軸6によつて測定対象となる
三次元的流れ場の内に固定され、プローブ先端部
ロの中央部の全圧管3の圧力PH及び三角錐面上
の圧力孔2a,2b,2cの各圧力P1,P2,P3
が測定される。そしてこれらの圧力PHと差圧量
(PH−P1)、(PH−P2)、(PH−P3)とから流れの速
度ベクトルと静圧Psとを求めることができる。
第5図に示すように、プローブ軸1をX軸にと
つた直角座標系を用いれば、その原点を通る速度
ベクトルは流速V、プローブ軸1すなわちX軸
と速度ベクトルのなす角γ、速度ベクトルの
YZ面への正射影とZ軸とのなす角φ0とで表わす
ことが出来る。qを風速Vを算出するための動圧
とすれば、上記の3つの差圧量を用いて次の展開
式が成立する。
(A1 K+A2 Kγ+…)+(B1 K+B2 Kγ +…)cosφ0+(C2 K+C2 Kγ+…)sinφ0 =(PH−Pk)/q ……(i) ただしK=1、2、3は三角錐面の各圧力孔に
対応する。
ここでA1 K、B1 K、C1 Kの各係数はあらかじめ
q、γ、φ0を変化させて実験的に求めておく。
測定により差圧量(PH−Pk)が測定されれば、
各係数A1 K、B1 K、C1 Kがあらかじめわかつている
ので、(i)式を解くことによりq、γ、φ0が求ま
り速度ベクトルVを決定することが出来る。
上記の測定方法の正否を確かめるため行つた風
洞実験の結果を次に示す。
実験は、この発明のプローブを風洞にセツト
し、風洞気流とプローブ軸とのなす角度γを設定
し、得られた全圧値および差圧量から、上述の(i)
式(ii)式によつて風速Vm、風向γmおよび静圧
Psmを求め、これと別の標準ピトー静圧管で測
定した風速V0、静圧Ps0およびプローブ軸の設定
角γ0とを比較した。この実験結果を第7図に示
す。
図において、横軸にはプローブの設定角γ0を、
縦軸にはそれぞれ速度比(Vm/V0)、角度差
(γm−γ0)および静圧差(Psm−Ps0)をとつ
た。いずれも、γが20゜程度までは測定に何の問
題もないことが示されている。
なお、遮蔽穴7の口径Dに対し、全圧管3の凹
設距離Lを変化させることにより、真の全圧値の
捕促範囲が変化するので、真の全圧値を捕捉でき
る角度γの範囲を広くするには凹設距離Lを適切
に選ぶことが重要である。
また、三角錐台のプローブ軸1に対する角度に
よつて風向の測定範囲が変化するので、上記の全
圧値の捕促範囲γに応じて、三角錐面の角度を選
ぶことが必要となる。
上記実施例においては、多角錐台型プローブは
三角錐型の4孔ピトー管とされているが、四角錐
型の5孔ピトー管とする等、適宜の型とすること
が出来る。この場合は、式(i)は圧力管の数だけの
連立方程式となる。従つて、プローブの構成、解
を得るための方程式の数が少ない点等から三角錐
型4孔ピトー管とするのが最も有利である。
(発明の効果) この発明の多角錐台型ピトー管型プローブは、
上記の構成によつて次のような顕著な効果を有す
る。
(1) 従来のプローブのように、移動、回転等の操
作のための複雑な駆動機構が不要で、信頼性が
高い上、コストが低減する。
(2) 測定が同時測定である上、プローブ先端部に
測定点が集中しているので、三次元的な流れの
場の任意の一点の速度ベクトル、静圧の情報が
瞬時に得られる。
(3) プローブの構造自体も、三角錐台型4孔ピト
ー管型プローブとすることが出来、従来に比
し、むしろ簡単になつており、その測定値から
簡単な計算によつて速度ベクトル、静圧の情報
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の多角錐台型ピトー管型プロ
ーブの1実施例の一部欠損斜視図、第2図は同プ
ローブの正面図、第3図はプローブ先端部の拡大
断面図、第4図は同じく先端部の正面図、第5図
はデータ解析法の説明図、第6図、第7図はこの
発明のプローブの測定結果を示す比較特性データ
のグラフ、第8図は公知の5孔ピトー管型プロー
ブの正面図および側面図、第9図は公知の回転式
非対称楔型プローブの斜視図であり、図中の符号
はそれぞれ 1……プローブ軸、2……圧力孔、3……全圧
管、5……外装管、6……取付軸、7……遮蔽
穴、8……分流孔、3″,10……圧力検出管、
20……総圧孔、21,22,27,28……圧
力孔、26……軸線を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 先端部が多角錐台型をなし、該台型頂点部に
    全圧管を設け、各角錐面上にそれぞれ圧力孔を配
    設し、上記全圧管の受ける圧力と、角錐面上の圧
    力孔の受ける圧力とから流れの速度ベクトルと静
    圧とを決定するピトー管型プローブにおいて、 その先端の多角錐台型頂点に遮蔽穴を設け、そ
    の内側に、該遮蔽穴の先端から遮蔽穴の径Dとの
    関係で定まる一定長Lだけ入つた位置に、穴径D
    より小径の全圧管を配設固定すると共に、該遮蔽
    穴の底端には、プローブ先端部の外周壁面上に開
    口し、これによつて、遮蔽穴と全圧管との間に形
    成される環状の透き間をプローブ先端部の外周空
    間に連通する分流孔が設けられていることを特徴
    とする多角錐台型ピトー管型プローブ。 2 上記プローブの先端部は、三角錐台型をな
    し、したがつて3ケの圧力孔を有することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項の三角錐台型4孔ピ
    トー管型プローブ。
JP12926481A 1981-08-18 1981-08-18 多角錐台型ピト−管型プロ−ブ Granted JPS5830673A (ja)

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JPS5830673A (ja) 1983-02-23

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