Pitot-cső

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Cessna 172 repülőgép Pitot-csöve
A Pitot-cső fajtái

A Pitot-cső nyomásérzékelő műszer, amely áramlások sebességének mérésére alkalmazható. A gyakorlatban többnyire a repülőgépek sebességének mérésére használják, ennek neve Pitot-Prandtl-cső. A Pitot-csövet egy olasz születésű francia mérnök, Henri Pitot találta fel a 1732-ben. A mai modern formáját szintén egy francia tudós, Henry Darcy alakította ki az XIX. század közepén. Fizikáját, illetve matematikai törvényszerűségeit Daniel Bernoulli fogalmazta meg. Lásd: Bernoulli törvénye.

Működése[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az egyszerű Pitot-cső egy áramlásba szemből behelyezett áramvonalas homlokfalú csőidom, amelynek belső furatában keletkezik az áramlás hatására a torlónyomás, miközben a furat másik végén (többnyire az áramlás helyétől távolabbra elvezetve) egy nyomásváltozás mérésére alkalmas eszköz található. Fontos, hogy a nyomásváltozás mértékét mindig a környezethez képest mérik, így az egész rendszer tartalmaz egy statikus nyomást érzékelő pontot is. A repülési gyakorlatban ez egy apró furatot jelent vagy közvetlenül a Pitot-csövön, vagy valahol a repülőgép oldalán. A furat kialakítása minden esetben áramlás-semleges pozícióban történik, ez annyit jelent, hogy a mindenkori áramlás irányára merőlegesen helyezkedik el. Sok esetben a legcélszerűbb rögtön a Pitot-csövön megoldani, ekkor az elvezetés koaxiális megoldással történik, azaz duplafalú csövekben, együtt utazik a két nyomásérték a műszer felé.

A fentiek értelmében a rendszerben mérhető nyomás két értékből tevődik össze: a mindenhol jelenlévő környezeti statikus nyomásból és az áramlásból adódó dinamikus nyomásból. A repülésben a pitot-csöves műszer az úgynevezett IAS (Indicated Airspeed) sebességet adja, amely tartalmazza a műszerek beépítéséből, pontatlanságából eredő hibákat, illetve a levegő sűrűségváltozásából eredő hibákat is. Az IAS relatív sebesség, mivel a szél sebessége is megjelenik a mérés közben: hátszél esetén negatív, szembeszél esetén pozitív előjellel. Ha tehát a mérendő áramlás nem állandó, illetve az áramló közeg sem az, ezenkívül a műszer is mozog, figyelembe kell venni az összes sebességtényezőt a megfelelő előjellel és ezek eredője lesz a műszeren leolvasható érték.

Az átesés szócikkben tárgyalt fogalmak tükrében elsődleges szerepet kap a repülés közben mért sebesség, mivel a pilóta számára ez kiemelkedően fontos adat a túl lassú, illetve a túl gyors repülésből eredő vészhelyzetek elkerüléséhez. A repülőgép egyes mechanikus részei csak megadott sebességtartományban ereszthetőek ki, például a fékszárny vagy a futómű. A repülőgépek Pitot-csöveit külön fűtőrendszerrel is ellátják, hogy jegesedés-veszélyes időben a rárakódó jég ne okozhasson durva méréshibát. A gép leállítása után szokás a Pitot-csőre védőhuzatot tenni, hogy megóvják az apró rovaroktól és egyéb szennyeződésektől.

Összefüggések[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Pitot-cső működésének szemléltetése folyadékban: a bal szélen betóduló folyadék eltolja a nehezebb (piros) folyadék szintjét

A mért egyensúlyi nyomás nem alkalmas az áramló közeg sebességének közvetlen megállapítására, annak ellenére, hogy Bernoulli törvénye kijelenti:

Kiegyenlített nyomás= statikus nyomás + dinamikus nyomás

Ami másképpen felírható:

p_t = p_s + \left(\frac{\rho V^2}{2}\right)

Amiből a sebességet kifejezve:

V = \sqrt{\frac{2 (p_t - p_s)}{\rho}}

FONTOS: Ez az egyenlet csakis összenyomhatatlannak tekinthető közegekre alkalmazható, mint általában a folyadékok. A gázokra csak szélsőséges esetekben érvényes.

Ahol:

  • V a folyadék sebessége;
  • p_t kiegyenlített, vagyis teljes nyomás;
  • p_s a statikus nyomás;
  • and \rho a folyadék sűrűsége.

A mérhető nyomáskülönbség értéke p_2p_1, vagy \Delta p a \Delta h-nak megfelelő, ahogy a nyomásmérőn olvasható:

\Delta p = \rho g \Delta h

Ahol:

  • \rho a nyomásmérőben lévő folyadék sűrűsége
  • \Delta h a manométer (nyomásmérő) kitérése

Gyakorlati alkalmazásai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Malév egyik Boeing 737-es utasszállítójának Pitot-csövei  
Egy Renault Forma-1-es autóra szerelt Pitot-cső  
Kamov Ka–26 helikopter Pitot-csöve  
Pitot-csövet használó szélerősségmérő (Pitot anemométer)  
Egy tesztrepülő orrára szerelt Pitot-csövön légáramlás-irányjelzők  
Eljegesedés ellen fűthető Pitot-cső  

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • NASA - Pitot Tube
  • Repülőgépvezetők kézikönyve (készítették: Dr. Dóka István (szerkesztő), dr. Takács László (lektor), Kovács Árpád (szerző), Pusztai László (lektor), Szilágyiné Gajdos Éva (szerző)), Nyíregyháza, 1984.
Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Pitot-cső témájú médiaállományokat.