平板式气流场内压力采样探头及超压测量、调节系统的制作方法
【专利说明】平板式气流场内压力采样探头及超压测量、调节系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及本发明涉及舰船领域，特别涉及一种平板式气流场内压力采样探头及超压测量、调节系统。
[0003]
【背景技术】
[0004]水面舰艇集体防护区内建立安全有效的超压是实现集体防护系统功能的必要条件之一，超压建立的原理是采样舰艇内外大气的绝对压力值对比后产生一个相对压差值。为确保外部污染空气无法进入舰艇内，一般要求舰艇内绝对压力值要高于舰艇外绝对压力值；同时为确保舰艇内人员安全，该压差值不能太高需要控制在一定范围内。因此，如何获得一个精确稳定的压力采样值是实现稳定超压的前提条件。
[0005]一般舰艇内部的空气场较为稳定，无需采取特殊手段即可采集到稳定的压力值。但在舰艇外部，由于海上所处的环境十分复杂、气候条件变化多端，很难采集到一个稳定的大气压力值。因此如何能采集到舰艇外部的稳定可靠的大气压力值一直是水面舰艇集体防护系统中亟待解决的问题。
[0006]现有的大气采样压力探头基本为一根采样管加上外部保护罩，结构简单、稳定性差。以往采用的稳定手段基本上有两种:一种方式是将现有的大气采样压力探头放置在避风的角落里，这种方式随可以采集到较为稳定的压力值，但无法确保采样准确性和精度；另外一种方式是在现有的大气采样压力探头内设置阻尼钢丝球来减少空气扰动，这种方式虽然提高了采样效果，但由于海上高盐雾的环境，钢丝球极易产生腐蚀导致采样管堵塞，从而造成采样管无法采样。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种平板式气流场内压力采样探头及超压测量、调节系统，能够稳定采样大气压力，得到可靠的大气压力采样值，实现对舱内超压值进行精确的调节。
[0009]为解决上述问题，本发明提供一种平板式气流场内压力采样探头，包括:
外平板、内平板、限位柱、垂直管和水平管，其中，
所述外平板和内平板同为直径为D的圆形板，所述外平板和内平板通过限位柱进行平行固定，所述外平板和内平板之间的间隔距离为h，所述外平板上均匀分布有多个开孔，所述内平板的中心位置设置有一与所述垂直管连通的采样孔，D:h的比例在4?8的范围内；所述垂直管与所述外平板和内平板垂直，所述水平管与所述垂直管连通且与所述垂直管垂直，所述水平管的长度为L，所述垂直管的高度为H，D:L的比值至少为1:1，D:H的比值至少为1:2。
[0010]根据本发明的另一面，提供一种超压测量系统，包括:平板式气流场内压力采样探头、舱外连接管、舱内连接管、超压测量设备和舱内压力探头，其中，所述平板式气流场内压力采样探头包括外平板、内平板、限位柱、垂直管和水平管，
所述外平板和内平板同为直径为D的圆形板，所述外平板和内平板通过限位柱进行平行固定，所述外平板和内平板之间的间隔距离为h，所述外平板上均匀分布有多个开孔，所述内平板的中心位置设置有一与所述垂直管连通的采样孔，D:h的比例在4?8的范围内；所述垂直管与所述外平板和内平板垂直，所述水平管与所述垂直管连通且与所述垂直管垂直，所述水平管的长度为L，所述垂直管的高度为H，D:L的比值至少为1:1，D:H的比值至少为1:2 ；
所述水平管与所述舱外连接管进行连通，所述舱外连接管通过所述这舱内连接管连通至所述超压测量设备，所述超压测量设备还与所述舱内压力探头连接，所述超压测量设备根据所述平板式气流场内压力采样探头采集的舱外大气压力数据和所述舱内压力探头采集的舱内大气压力数据计算舱内超压值。
[0011]进一步的，在上述系统中，所述舱外连接管的高度大于5米。
[0012]本发明还提供一种超压调节系统，包括:平板式气流场内压力采样探头、舱外连接管、舱内连接管、超压测量设备、舱内压力探头和超压调节机构，其中，所述平板式气流场内压力采样探头包括外平板、内平板、限位柱、垂直管和水平管，
所述外平板和内平板同为直径为D的圆形板，所述外平板和内平板通过限位柱进行平行固定，所述外平板和内平板之间的间隔距离为h，所述外平板上均匀分布有多个开孔，所述内平板的中心位置设置有一与所述垂直管连通的采样孔，D:h的比例在4?8的范围内；所述垂直管与所述外平板和内平板垂直，所述水平管与所述垂直管连通且与所述垂直管垂直，所述水平管的长度为L，所述垂直管的高度为H，D:L的比值至少为1:1，D:H的比值至少为1:2 ；
所述水平管与所述舱外连接管进行连通，所述舱外连接管通过所述舱内连接管连通至所述超压测量设备，所述超压测量设备还分别与所述舱内压力探头连接和所述超压调节机构连接，所述超压测量设备根据所述平板式气流场内压力采样探头采集的舱外大气压力数据和所述舱内压力探头采集的舱内大气压力数据计算舱内超压值，所述超压调节机构从所述超压测量设备获取所述舱内超压值，并根据一预设超压值将所述舱内超压值调节至规定范围内。
[0013]进一步的，在上述系统中，所述舱外连接管的高度大于5米。
[0014]与现有技术相比，本发明包括:外平板、内平板、限位柱、垂直管和水平管，其中，所述外平板和内平板同为直径为D的圆形板，所述外平板和内平板通过限位柱进行平行固定，所述外平板和内平板之间的间隔距离为h，所述外平板上均匀分布有多个开孔，所述内平板的中心位置设置有一与所述垂直管连通的采样孔，D:h的比例在4?8的范围内；所述垂直管与所述外平板和内平板垂直，所述水平管与所述垂直管连通且与所述垂直管垂直，所述水平管的长度为L，所述垂直管的高度为H，D:L的比值至少为1:1，D:H的比值至少为1:2，能够稳定采样大气压力，得到可靠的大气压力采样值，实现对舱内超压值进行精确的调节
【附图说明】
[0015]图1是本发明一实施例的平板式气流场内压力采样探头的结构图；
图2是本发明一实施例的外平板上开孔结构图；
图3是本发明一实施例的超压测量系统的结构图；
图4是本发明一实施例的超压调节系统的结构图。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0018]实施例一
如图1所示，本发明提供一种平板式气流场内压力采样探头100，包括:外平板1、内平板2、限位柱3、垂直管4和水平管5。其中，
所述外平板I和内平板2同为直径为D的圆形板，所述外平板I和内平板2通过限位柱3进行平行固定，所述外平板I和内平板2之间的间隔距离为h，如图2所示，所述外平板I上均匀分布有多个开孔11，所述内平板2的中心位置设置有一与所述垂直管4连通的采样孔21，D:h的比例在4?8的范围内；具体的，当外界气流通过内外平板之间的缝隙时，受到平板结构的限制得到稳定的层流，通过平板结构的设置可稳定采样大气压力，通过设置地内平板的中心的采样孔21可获得稳定、可靠的大气压力采样数据，通过控制外平板I和内平板2直径D与两块平板的之间距离h的比值可确保采样到稳定的气流场，一般D与h的比例在4?8，另外，当压力采样头与气流场流向存在一定的倾斜角度时，会造成一定的采样误差，可通过外平板上直径为d、数量为m的开孔11的来对探头相对气流场倾斜角度进行补偿，外平板I上开孔11的直径d与数量m与外平板I的直径D有关；越大的平板直径D需要更大的开孔直径d与更多数量m的开孔11，通过上述补偿，可将误差控制在5%之内；
所述垂直管4与所述外平板I和内平板2垂直，所述水平管5与所述垂直管4连通且与所述垂直管4垂直，所述水平管5的长度为L，所述垂直管4的高度为H，D:L的比值至少为1:1，D:H的比值至少为1:2，具体的，可通过控制水平管长度L、垂直管高度H与外平板1、内平板2直径D之间的比例来消除探头本身对气流场的干扰，一般D:L的比值至少为1:1，D:H的比值至少为1:2，这样干扰的影响基本可以消除。
[0019]本实施例特别适用于水面舰艇集体防护区外的大气压力采样，本实施例的平板式气流场内压力采样探头主要采集舰艇外部大气压力数据，通过平板式气流场内压力采样探头的平板结构来稳定采样气流，消除气流场变化带来的扰动，得到可靠的外部大气压力，以便稳定控制舰艇集体防护区内外压力差，从而提高整个集体防护系统的可靠性。
[0020]通过试验测试，在30m/s的高风速场中，本实施例的平板式气流场内压力采样探头能确保波动在50Pa以下的采样精度，完全满足水面舰艇集体防护系统的需求。采样精度与平板直径D有关，平板直径D越大精度越高，通过改变平板的大小，最高精度可达在40m/s的高风速场中波动在25Pa以下的采样精度。
[0021]实施例二
如图3所示，本发明还提供一种超压测量系统，包括:平板式气流场内压力采样探头100、舱外连接管6、舱内连接管7、超压测量设备8和舱内压力探头9，其中，所述平板式气流场内压力采样探头100包括外平板1、内平板2、限位柱3、垂直管4和水平管5，
所述外平板I和内平板2同为直径为D的圆形板，所述外平板I和内平板2通过限位柱3进行平行固定，所述外平板I和内平板2之间的间隔距离为h，所述外平板I上均匀分布有多个开孔11，所述内平板2的中心位置设置有一与所