Як зробити прилад для вимірювання швидкості дельтаплану
Дельтапланеристам не потрібно пояснювати, наскільки важливим для забезпечення безпеки польотів є покажчик швидкості. Такий прилад особливо цінний для початківців: його підказка вчасно убезпечить пілота-новачка від непоправної помилки в керуванні літальним апаратом. У дельтапланеризмі використовуються звукові індикатори швидкості.
Але через складність складання та труднощі придбання приладу УС-250 масового застосування вона поки що не отримала. Пропонуємо увазі читачів опис сигналізатора порогових швидкостей дельтаплана, що відрізняється простотою та надійністю. Його цілком можна виготовити із підручних матеріалів у домашніх умовах.
Живиться пристрій від батареї "Крона ВЦ". Швидкісний напір, що сприймається чутливим елементом датчика, - параметр, від якого безпосередньо залежать аеродинамічні сили та моменти, що діють на крило дельтаплана. Цей параметр, що відзначається приладом, однозначно визначає кут планування та положення ручки керування незалежно від густини повітря (його температури та тиску).
Значення граничних швидкостей залежить від відповідності жорсткості робочих пружин штока (контактно-розмикальної групи) і площі діафрагми чутливого елемента приладу. Ці значення, рівні 28 ±2,5 і 70±2,5 км/год, підбирають регулювання ступеня стиснення пружин, змінюючи положення контактів датчика. Корпус датчика (рис. 1) складається з плоских кришок – глухої та дренованої – та циліндричної бічної стінки, розрізаної по висоті на дві частини.
До першої кришки за допомогою заклепок прикріплена трубка приймача повітряного тиску, до другої — контактна група з проводами, що підводять для підключення до звукового генератора. Між частинами бічної стінки затиснута гумова діафрагма зприклеєним тонким дюралюмінієвим диском. Конструкція скріплена за допомогою гвинтів, гайок та шайб. У центрі диска зафіксовано за допомогою гайок М4 шток із внутрішньою пружиною.
Гладкий хвостовик штока вільно переміщається в отворі напрямної скоби, що приклепана до нижньої кришки. Верхня його частина з різьбленням та законтреною контактною шайбою виходить з корпусу датчика через центральний отвір дренованої кришки. Разом з гайкою кріплення диска воно фіксує внутрішню пружину, торці якої впираються в диск і центруючу пластину. Щоб зменшити тертя, ділянка штока, що переміщається в центральному отворі кришки, повинна мати гладку поверхню.
Призначену для штока шпильку обточують і шліфують, затиснувши в патрон електродриля. Виникає при цьому люфт штока в отворі пластини, що центрує, як показала практика, не погіршує працездатності приладу. Електричні ланцюги сигналів, що відповідають мінімальній та максимальній швидкості, комутують контактна шайба та верхній торець штока. Перша – звичайна латунна шайба, припаяна до гайки.
Нерухлива контактна система складається з металевої скоби з регульованим гвинтом та гетинаксовою втулкою. Цей вузол кріплять до верхньої кришки гвинтами та гайками із застосуванням електроізоляційних шайб та втулок. З контактною шайбою стикається фольгована поверхня гетинаксової пластини, до якої припаяний провід сигналу мінімальної швидкості. Клема дроту сигналу максимальної швидкості кріпиться гайкою регулювального гвинта.
Між ним та верхнім кінцем штока знаходиться зовнішня пружина, що центрується контактною шайбою та електроізоляційною втулкою гвинта. При встановленні датчика на бічній трубі трапеції дельтаплана необхідно, щоб вісь штока знаходилася паралельно площині землі - тоді вплив вагирухомих деталей штока на точність роботи датчика стане мінімальним.
Невідповідність сигналу датчика заданим значенням мінімальної і максимальної швидкості дельтаплана не перевищує величини ±2,5 км/год. Коли контактна шайба стосується фольгованої поверхні пластини, зовнішня пружина повністю розтиснута, а внутрішня настільки стиснута, що за відсутності надлишкового перепаду тиску на діафрагмі (нульова швидкість) на шток і диск діє зусилля, рівне добутку ефективної площі діафрагми на мінімальний швидкісний напір, значення швидкості дельтаплана.
Зі збільшенням швидкості зусилля диска від надлишкового перепаду тиску перевищує силу внутрішньої стиснутої пружини і шток, переміщаючись, розмикає ланцюг сигналу мінімальної швидкості. Подальше збільшення цього параметра та переміщення штока викликає стиснення зовнішньої пружини. Коли дельтаплан летить з максимально допустимою швидкістю, зусилля на диску від надлишкового перепаду тиску врівноважується зусиллями обох стиснутих пружин, доки шток не торкнеться торця регулювального гвинта.
Повний робочий хід штока 6,5 мм. Задавати точні розміри всіх деталей датчика немає сенсу, оскільки більшість їх можна виконати довільно з урахуванням наявних підручних матеріалів. Наводимо лише дані тих деталей, яких залежить працездатність приладу. Диск виготовлений із листового матеріалу Д16Т товщиною 0,5 мм.
Діафрагма виконана з листової гуми завтовшки 0,5 мм, наприклад, з манжети хірургічної рукавички. Гарантією працездатності датчика є наявність гофра на діафрагмі (рис. 2), що не перешкоджає переміщенню диска в корпусі. Відформувати такий гофр, використовуючи обидві частини бічної циліндричної стінки можна наступнимчином. Заготовку, вирізану по зовнішньому діаметру бічної стінки (діаметром 136 мм), міцно прикріплюють клеєм 88Н до торця однієї половини циліндричної стінки.
У діафрагмі вирізують центральний круглий отвір діаметром 40 мм. Потім на склеювані поверхні діафрагми і диска наносять шар клею 88Н і злегка підсушують (поки не прилипатиме до пальців). Далі на диск, після того, як клей остаточно затвердіє, поміщають вантаж масою 2 кг для розтягування діафрагми. При цьому край центрального отвору зсувається до периферії диска.
Гофр, що отримується таким способом, цілком придатний для роботи діафрагми в датчику. Частини циліндричної бічної стінки можна випиляти лобзиком із багатошарової фанери, а обидві кришки корпусу вирізати із листа Д16Т товщиною 2 мм. Для датчика підійдуть пружини від щіток електродвигунів пилососів, їх можна виготовити самостійно із сталевого дроту діаметром 4 мм.
Діаметр витка внутрішньої пружини - 8 мм, крок витка - 2 мм, довжина в розтисненому стані - 27 мм, зусилля стиснення 110 г до розміру 16,5 мм. Зовнішня пружина має такі ж діаметр та крок витка, що і внутрішня. Але довжина її в розтисненому стані дорівнює 22,5 мм, а зусилля стиску до розміру 16 мм становить 70 г. Трубка приймача повітряного тиску виготовлена з труби (Д16Т) розміром 12X1 мм. Шток та регулювальний гвинт виконані з латунної або сталевої шпильки діаметром 4 та діаметром 6 мм відповідно.
Щоб уберегти від забруднення та механічних пошкоджень контактну групу, її закривають захисним кожухом, наприклад, пластмасовим ковпачком від балона аерозолі (показаний на малюнку L пунктиром). У приладі можна застосувати генератор звукового сигналу, виконаний за кожною з двох важливих схем (рис. 3). Тон звукового сигналу підбирають за допомогоюзмінних резисторів R2, R3 (варіант А) та R1, R2 (варіант Б).
(Автор: В. МОРЗОБАЄВ, кандидат технічних наук, м. Горький)
Мал. 1. Конструкція датчика: 1 - глуха кришка, 2 - трубка приймача повітряного тиску, 3, 4 - циліндрична бічна стінка, 5 - дренована кришка, 6 - мембрані (діафрагма), 7 - диск, 8 - текстолітова фольгована пластина, 9 - скоба , 10 - електроізоляційна втулка гвинта, 11 - регулювальний гвинт, 12 - гайка, 13 - клема, 14 - зовнішня пружина, 15 - гвинт МЗХ15 (2 шт.), 16 - шайба діаметром 3 (2 шт.), 17 - гай (2 шт.), 18 - шайба текстолітова діаметром 3 (2 шт.), 19 - втулка текстолітова, 20 - текстолітова пластина, 21 - центруюча пластина, 22 - провід сигналу мінімальної швидкості, 23 - провід сигналу максимальної швидкості, 24 - клема корпусу, 25 - гвинт МЗХ50 (5 шт.), 26 - шайба діаметром 3 (5 шт.), 27 - гайка МЗ (5 шт.), 28 - контактна шайба, 29 - внутрішня пружина, 30 - шток, 31 - гайка М4 (4 шт.), 32 - напрямна скоба, 33 - заклепка (2 шт.).
Мал. 2. Схема формування гофра на діафрагмі з листової гуми: 1 – бічна циліндрична стінка, 2 – діафрагма, 3 – диск, 4 – вантаж, 5 – кріпильний гвинт, 6 – опора.
Мал. 3. Важливі схеми генератора звукового сигналу.