Ugrás a tartalomhoz

Pitot-cső

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
A lap korábbi változatát látod, amilyen 2001:4c4c:20a1:c400::1000 (vitalap) 2021. május 20., 11:17-kor történt szerkesztése után volt. Ez a változat jelentősen eltérhet az aktuális változattól. (az átlagember ezzel a repülésben találkozhat leggyakrabban, de a zárt rendszerekben sokkal elterjettebb az ipari felhasználása)
A Pitot-cső fajtái

A Pitot-cső nyomásérzékelő műszer, amely áramlások sebességének mérésére alkalmazható. A Pitot-csövet egy francia mérnök, Henri Pitot találta fel 1732-ben. A mai modern formáját szintén egy francia tudós, Henry Darcy alakította ki a 19. század közepén. Fizikáját, illetve matematikai törvényszerűségeit Daniel Bernoulli fogalmazta meg. Lásd: Bernoulli törvénye.

A mindennapi életben leginkább mint a repülőgépek sebességének mérésére használt eszközzel az ún. Pitot–Prandtl-csővel találkozhatunk, de az iparban az anemométer mellett a leggyakrabban használt áramlásmérő eszköz.

Működése

Felépítése

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 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.

Sebességmérés

A repülésben a pitot-csöves műszer az úgynevezett IAS (Indicated Airspeed) sebességet adja, ami relatív sebesség, mivel a szél sebessége is megjelenik a mérés közben: hátszél esetén negatív, szembeszél esetén pozitív előjellel. Emellett az IAS tartalmazza a műszerek beépítéséből, mérési pontatlanságából eredő hibákat, - amiket a CAS (Calibrated AirSpeed) már kiküszöböl. 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. A magassággal és hőmérséklettel (a levegő sűrűségváltozása) is korrigált valódi légsebesség a TAS (true air speed). A szél ismeretében számítható, vagy GPS-el mérhető a GS (Ground Speed), a földhöz viszonyított sebesség. További részletek a Repülési alapfogalmak: Helyzetmeghatározás szakaszban találhatóak.

Jelentősége

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.

Összefüggések

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:

Amiből a sebességet kifejezve:

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

Ahol:

  • a folyadék sebessége;
  • kiegyenlített, vagyis teljes nyomás;
  • a statikus nyomás;
  • and a folyadék sűrűsége.

A mérhető nyomáskülönbség értéke , vagy a -nak megfelelő, ahogy a nyomásmérőn olvasható:

Ahol:

  • a nyomásmérőben lévő folyadék sűrűsége
  • a manométer (nyomásmérő) kitérése

Gyakorlati alkalmazásai

Források

  • 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:Category:Pitot tubes
A Wikimédia Commons tartalmaz Pitot-cső témájú médiaállományokat.