МДК 01.04 Приборное оборудование воздушных судов (стр. 29 )

Датчики, работающие в комплектах поплавковых топливоме­ров, имеют маркировку БЭ (БЭС) либо ДТПР. По устройству датчики аналогичны.

Датчик (рис. 2) состоит из поплавка 1, системы рычагов пе­редающих движение от поплавка к движку потенциометра, сильфона 4 и самого потенциометра 9, выполненного в виде профилированной пластины с намотанной на ней константановой проволокой. При изменении уровня жидкости в баке поплавок через коромысло 2 и рычаги 5 и 7 перемещает движок по потенциомет­ру. Сильфон служит для герметизации внутренней полости дат­чика.

Рис. 2 Датчик поплавковоготопливомера:

1 - поплавок; 2 - коромысло; 3 - подшипник;

4 - сильфон; 5 - рычаг; 6 - ось; 7 - рычаг;

8 - стрелка; 9 – потенциометр.

Для сигнализации о критическом остатке топлива в топливных баках в датчике устанавливается сигнальное устройство, состоя­щее из металлического кулачка, жестко закрепленного на одной оси с движком реостата, и микропереключателя.

Поплавки датчика могут быть металлическими (плоскими или цилиндрическими) или пенопластовыми. Сверху корпус датчика закрывается крышкой.

Для измерения количества топлива или масла, заливаемого в баки без включения питания, на движке реостата устанавливают специальную шкалу, а на крышку датчика закрепляют неподвиж­ный индекс. Отсчет производится по отметкам шкалы, останавли­вающимся против неподвижного индекса. В таких датчиках крыш­ка имеет окно из органического стекла.

5.2 Емкостные топливомеры

Принцип действия емкостного топливомера основан на зависимости величины емкости специаль­ного конденсатора от уровня топлива в баке.

Чувствительный элемент емкостного топливомера (рис. 3) представляет собой цилиндрический конденсатор с внутренним электродом 1,внешним 2 и изоляционным слоем 3. Между изоляционным слоем и внешним электродом находится слой жидкости (топливо, кислота), уровень которой необходимо измерить. Если уровень жидкости в баке изменяется, то будет изме­няться и емкость конденсатора вследствие того, что диэлектрические по­стоянные жидкости и воздуха раз­личны.

Рис. 3 Схема чув­ствительного элемен­та емкостного топли­вомера:

1 - внутренний электрод; 2 - внешний электрод;

3 - изоляционный слой.

В большинстве случаев внешний элек­трод цилиндрического конденсатора дол­жен быть выполнен отдельно, однако не исключено использование в качестве внешнего электрода стенок бака, особен­но в высоких и узких баках. Это тем бо­лее целесообразно, что в таком случае конденсатор позволяет измерять количе­ство топлива в баке без заметных по­грешностей при достаточно больших кренах самолета и ускорениях.

Емкостные топливомеры применяются для измерения количе­ства всех видов топлива, но оказываются почти незаменимыми в случае измерения количества химически активных жидкостей, применяемых в качестве горючих компонентов в жидкостно-реактивных двигателях. В этом случае внутрен­нюю трубку конденсатора датчика покрывают тонким электроизо­ляционным слоем. Материал для внешней трубки также следует выбирать с учетом свойств жидкости, уровень кото­рой нужно измерять.

Существенным преимуществом емкостных топливомеров по сравнению с поплавковыми является отсутствие в датчике по­движных частей, кроме того, в этих приборах погрешности при кренах и ускорениях самолета меньше, чем в поплавковых.

Основные соотношения. Для вывода зависимости между уровнем топлива в баке и емкостью датчика введем сле­дующие обозначения (см. рис. 3): e1, e2, e3— диэлектрические постоянные жидкости, материала изолятора и смеси паров жид­кости и воздуха соответственно; R1, R2, R3— радиусы внутренне­го электрода, изолятора и внешнего электрода; х — уровень жидкости; h—полная высота датчика. Вследствие наличия изо­ляционного слоя имеется возможность измерять уровень полу­проводящих (вода, кислота и др.) жидкостей. В качестве изолятора можно использовать стекло, резину или другой материал в зависимости от природы жидкости. При измерении уровня непроводящих жидкостей (керосин, бензин) изоляционный слой не применяют.

Если пренебречь концевым эффектом, то можно принять, что емкость нижней части цилиндрического конденсатора будет

(1)

Подобно этому емкость верхней части конденсатора найдем из соотношения

(2)

Суммируя емкости Сх и Ch, получим полную емкость конден­сатора:

(3)

Из этого выражения следует, что емкость конденсатора яв­ляется линейной функцией уровня жидкости х. Таким образом, измерение уровня жидкости можно свести к измерению емкости конденсатора С.

Чувствительность емкостного датчика определяется выраже­нием

(4)

Легко видеть, что наибольшая чувствительность будет в том случае, когда R2/ R1 стремится к 1, т. е. когда слой изоляции отсутствует. При этом получим:

(5)

Так как диэлектрическая постоянная полупроводящих жид­костей значительно больше, чем непроводящих, то изменение емкости на единицу длины в первом случае будет больше, чем во втором. Отсюда следует, что емкостный метод измерения уровня особенно эффективен для полупроводящих жидкостей.

Из выражения (5) следует, что для увеличения чувстви­тельности величину R3/ R2 нет необходимости брать большой. Если величина R3—R2 мала, то на точность показаний прибора значительное влияние будет оказывать вязкость жидкости. Сле­довательно, слой жидкости между электродами должен быть таким, чтобы вязкость не оказывала влияния на уровень жид­кости. Обычно ограничиваются зазором R3— R2=l,5-6 мм, а для увеличения чувствительности датчик собирают из несколь­ких концентрических труб, образующих параллельно соединен­ные конденсаторы.

Следует отметить, что в емкостном топливомере можно пол­ностью скомпенсировать методические погрешности, возникаю­щие от наклона бака при крене и ускорениях. Действительно, для этого достаточно вместо одного чувствительного элемента установить по краям бака четыре элемента. При параллельном соединении емкостей чувствительных элементов общая емкость их будет оставаться почти постоянной при любых наклонах бака.

Емкостные топливомеры, не входящие в топливомерно-расходомерные системы, имеют различные модификации (СЭТС, СПУТ, СУИТ, ТАЦ) и выполняют следующие функции:

– измеряют количество топлива в группах баков и суммарное количество топлива на самолете;

– управляют выработкой топлива по заданной программе;

– осуществляют управление заправкой топлива;

– сигнализируют о выработке топлива из определенной груп­пы баков и об остатке топлива на определенную продолжитель­ность полета.

Системы ТАЦ осуществляют, кроме того, автоматическую центровку самолета.

В основу работы измери­тельной части топливомера положен электроемкостный метод изме­рения запаса топлива.

Рис. 4. Устройство датчика-сигнализатора с герметизированными контактами:

1 – корпус; 2 – стеклянный баллон;

3 – магнитоуправляемый контакт; 4 – поплавок; 5 – магнит.

Для определения максимального или минимального уровня топлива применяются герконовые датчики.

Датчик с магнитоуправляемыми герметизированными контак­тами (герконами) устроен следующим образом (рис. 4). В кор­пусе датчика помещается сигнализатор, состоящий из стеклянного баллона 2 с магнитоуправляемым контактом 3, который крепится на штанге, и поплавка 4 с магнитами 5 из ферромагнитного мате­риала, который плавает на поверхности топлива.

Поплавок может перемещаться при изменении уровня топлива по направляющей трубке вниз и вверх. При определенном уровне топлива поплавок установится так, что магнитное поле постоян­ных магнитов, встроенных в него, будет достаточным для сраба­тывания магнитоуправляемого контакта. При срабатывании кон­такта выдается сигнал —27 В на обмотку промежуточных реле, расположенных в блоке коммутации. Реле срабатывают, и с их контактов подаются сигналы о выработке топлива из баков и о заполнении баков топливом при заправке.

В емкостных топливомерах датчики выполнены в виде набора металли­ческих труб разного диаметра, расположенных коаксиально. Ко­личество таких труб может колебаться от двух до шести. Коак­сиальные трубы соединены между собой через одну накоротко, так, что первая, третья и пятая составляют одну обкладку кон­денсатора, а вторая, четвертая и шестая — другую.

Как уже упоминалось, чтобы емкость датчика была прямо пропорциональна массе топлива независимо от формы бака, по­верхность труб датчика профилируется. Профилирование датчи­ков ведется так, чтобы получить зависимость емкости датчика от его высоты, повторяющую зависимость объема топлива V в баке от высоты уровня L. При профилировании в трубах датчиков выре­зают отверстия (окна), меняя тем самым рабочую поверхность одной из обкладок конденсатора в соответствии с формой бака. Это позволяет получить линейную шкалу показывающего при­бора.

Для получения точного значения начальной емкости датчика (±1,0%) его конструкция предусматривает возможность регули­ровки емкости в пределах ±4,0%. Для этой цели наружная труба сделана с выдавкой, а на внутренней трубе имеется продольная щель. Наружная труба — поворотная, угол поворота — около 60°.

Рис. 5. Регулировка активной ёмкости топливоизмерительного датчика:

1 - выдавка, 2 – щель.

При повороте наружной трубы (рис. 5) выдавка 1, идущая вдоль трубы, перемещается относительно щели 2 неподвижной трубы. Тем самым меняется частично зазор между трубами, т. е. емкость датчика может быть либо уменьшена (а), либо увеличе­на (б).