The determinant of the direction and speed of rotation of an object based on the Magnus effect is considered. The determinant expands the possibilities of generating signals about the speed and di-rections of rotation of an object during radiation exposure, in chemically hazardous and explosive hazardous environments
vortex motion, pressure, gap, velocity, flow, radial forces, viscous friction forces, Magnus effect
Явление аэродинамики, при котором направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока и силы вязкого трения вокруг вращающегося тела, носит название эффект Магнуса [1]. Разность скоростей вызывает разность давлений и поперечную силу потока окружающей среды при совместном воздействии таких физических явлений, как эффект Бернулли и образование пограничного слоя в среде вокруг обтекаемого объекта.
Определитель направления и скорости вращения объекта [2], основанный на эффекте Магнуса, показан на рисунке 1. Вал 1 установлен внутри кольца 2 с зазором 3 и с возможностью вращения в направлениях А или В. Кольцо 2 имеет канавки 4, 5, каналы 6 и 7, которые подают давление для формирования сигналов на определение направления вращения и скорости вращения в направлениях вращения. Канавка 4 плоской стороной 10 и острой кромкой 12 сопряжена с поверхностью 14 кольца 2, а канавка 5 плоской стороной 11 и острой кромкой 13 сопряжена с поверхностью 14 кольца 2. Вращение вала 1 увлекает за собой обтекающий его поток окружающей среды, создает вихревое движение потока, образующее силы вязкого трения и радиальные силы в зазоре 3. Силами вязкого трения и радиальными силами при совпадении с прямым (А) или противоположным (В) направлением вращения объекта 1 в зазоре 3 кольца 2 создается давление, которое тем выше, чем выше скорость вращения вала 1. Вихревой поток окружающей среды, вращаясь в зазоре 3 вместе с валом 1 в направлении (А) по плоской стороне 10 попадает в канаву 4 и создает в ней давление потока 8, которое через канал 6 подает сигнал, показывающий скорость и направление вращения (А) вала 1. Кромка 12 отсекает поток, вихревое движение потока за кромкой 12 в зазоре 3 вновь создает давление. Проходя кромку 13, поток срывается с нее и в канавке 5 образует разрежение, которое препятствует выходу потока в канал 7. Вихревой поток окружающей среды, вращаясь в зазоре 3
|
Рисунок 1 –Общий вид бесконтактного определителянаправления и скорости вращения вала |
вместе с объектом 1 в направлении (В) по стороне 11 попадает в канаву 5 и создает в ней давление потока 9, которое через канал 7 подает сигнал, показывающий скорость и направление вращения (В) вала 1. Кромка 13 отсекает поток, вихревое движение потока за кромкой 13 в зазоре 3 вновь создает давление. Проходя кромку 12, поток срывается с нее и в канавке 4 образует разрежение, которое препятствует выходу потока в канал 6. Таким образом, давлением, образующимся силами вязкого трения и радиальными силами при вихревом движении потока окружающей среды в зазоре 3 между объектом 1 и кольцевой камерой 2, осуществляется бесконтактное определение направления вращения и скорости вращения вала 1 в прямом и противоположном направлениях, при этом, чем выше скорость вращения вала 1, тем выше давление потока в канавках 8 и 9.
Применение бесконтактного определителя для формирования результирующих сигналов исключает необходимость в посторонних источниках питания, расширяет возможности определения направления вращения и измерения скорости вращения объектов при радиационных воздействиях, в химически опасных и во взрывоопасных опасных средах.
1. Magnusa effekt // Bol'shaya rossiyskaya enciklopediya: [v 35 t.] / gl. red. Yu.S. Osipov. - M.: Bol'shaya rossiyskaya enciklopediya, 2004-2017. URL: Effekt Magnusa - Vikipediya (wikipedia.org).
2. Patent № 2831667 Rossiyskaya Federaciya, G01P 3/20 (2006.01). Spo-sob beskontaktnogo opredeleniya napravleniya vrascheniya i izmereniya skorosti vrascheniya ob'ekta : № 2024117006 : zayavl. 19.06.2024 : opubl. 11.12.2024 / Cherepanov A.P..: zayavitel' FGBOU VO «AnGTU». – 12 s.: il. – Tekst : neposredstvennyy.
