Аэродинамические весы располагаемые внутри модели реферат
Обновлено: 05.07.2024
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 и 1 542926 Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет овета Министров СССРо делам изобретенийн открытий УДК 681,269(088.8 публиковано 15.01.7 ллетень ЛЪ Дата опубликования описания 02.02.77, И. Лагутин, А. В. Тертерашвили и В. С, Трусов Заявитель ЛЬНЪЕ АЭРОДИНАМИ ВЕСЫ(54) ВНУТРИ ысо- вза 15 2 ов- сое- кон- оотилы 3 Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быть использовано при определении характеристик моделей ваэродинамических трубах.Известны внутримодельные аэродинамические весы, содержащие державку, поршеньдля крепления модели, центральный стержень,упругие измерительные элементы с тензорезисторами, расположенные под углом 90, иупругие измерительные элементы с тензорезисторами, жестко связанные с державкой1.Недостатком таких весов является невкая точность, вследствие существенногоимного влияния измеряемых усилий.С целью уменьшения взаимного влияния измеряемых усилий в предлагаемых весах поршень закреплен на центральном стержне, соединенном в двух сечениях через упругие шарниры с концами взаимно перпендикулярныхизмерительных элементов, жестко связанныхс державкой через установленное в их середине кольцо,На чертеже изображены предлагаемые внутримодельные аэродинамические весы.Поршень 1 для крепления моделей устален на центральном стержне 2, которыйдинен с помощью упругих шарниров 3 сцами измерительных элементов 4 и 5 светственно для пегистрацип подъемной с Рп момента тангажа Мбоковой силы Р, и момента рысканья Л 4,. На щеки упругих шарниров 3 и на измерительные элементы 4 и 5 наклеены тензорезисторы 6. Середины измерительных элементов 4 и 5 выполнены за одно целое с кольцом 7, которое вилкой 8 соединено с державкой 9. Между стержнем 2 и державкой 9 в опорах часового типа установлен измерительный элемент 10 осевой силы, выполненный в виде скобы. Одна из опор скобы выполнена в виде упругого параллелограмма 11; его жесткость выбирается меньшей, чем у упругих шарниров 3.Измерение составляющих аэродинамической силы и момента, действующих на модель летательного аппарата, закрепленную на поршне 1, осуществляется следующим образом.Весы с моделью вводят в поток аэродинамической трубы. Осевая сила Р, воспринимается упругими шарнирами 3 п скобой 10, причем регистрация величины этой силы может вестись в двух диапазонах, При малых значениях Р-. регистрация осуществляется с помощью тензодатчиков упруги., шарниров 3. При больпшх значениях силы Р-, упругий параллелограмм 11 садится на упоры, и скоба 10 воспринимает всю силу Р-,.Подъемная сила Ри момент тангажа Л 4, передаются от модели (поршня 1) на центоставитель СТехред И. Ка рма Корректор Е. Хмеле лохина ова дакт Тирак 10 о 4ппета Совета МинистениЙ н открытнЙРаушская наб., д, 4 Заказ 34/5ЦНИИП Изд.110 Государственного к по делам изобр 3035, Москва, Жппсное в СС Типография, пр. Сапунова,ральный стержень 2 и через упругие шарниры 3, расположенные в горизонтальной плоскости (и имеющие в вертикальной плоскости большую жесткость), воспринимаются измерительными элементами 4 и регистрируются с помощью наклеенных на эти элементы тензодатчиков 6. При этом за счет малой жесткости шарниров 3 в горизонтальном и осевом направлении измерительные элементы 4 практически разгружены от действия осевой силы Р- боковой силы Р, и момента рысканья ИАналогично с помощь 1 о тензодатчиков 6, наклеенных на измерительные элементы 5, производят регистрацию боковой силы Р, и момента рысканья М,Формула изобретенияВнутримодельные аэродинамические весы, содержащие державку, поршень для крепления модели, центральный стержень, упругие измерительные элементы с тензорезисторами, расположенные под углом 90, и упругие измерительные элементы с тензорезисторами, 5 жестко связанные с державкой, отличающ и е с я тем, что, с целью уменьшения взаимного влияния измеряемых усилий, в них поршень закреплен на центральном стержне, соединенном в двух сечениях через упругие 10 шарниры с концами взаимно перпендикулярных измерительных элементов, кестко связанных с державкой через установленное в их середине кольцо. 15 Источник информации, принятый во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство344313,М, Кл, 6 01 М 9/00, 1971 г.
Заявка
ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ М-5539
ЛАГУТИН ВЯЧЕСЛАВ ИВАНОВИЧ, ТЕРТЕРАШВИЛИ АМИРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ТРУСОВ ВИТАЛИЙ СТЕПАНОВИЧ
МПК / Метки
Код ссылки
Упругий шарнир-компенсатор
Номер патента: 941724
. элемент установлен с предварительным натягом в направлении передаваемых перемещений, упругий шарнир дополнительно снабжен опорными стойками и упругими пластинчатыми элементами, прикрепленными одними концами к рамке, соединенной со средней частью основного упругого пластинчатого элемента, а другими концами - 20 к опорным стойкам.На чертеже показан упругий шарнир,разрез.Шарнир содержит рамку 1, упругий пластинчатый элемент 2, растянутый шпилькойФормула изобретения Упругий шарнир-компенсатор для передачи перемещений между узлами машин поавт. св. Юо 855268, отличающийся тем, что,с целью повышения эффективности компенсации изгибающих моментов при передачеперемещений, он дополнительно снабженопорными стойками и упругими пластинчатыми.
Способ определения жесткости упругой опоры чувствительного элемента весов
Номер патента: 1645848
. к усилителю 20 системы автоматического уравновешивания, который через катушку 10 компенсатора 11 связан с аналого-цифровым преобразователем 2 1, выход которого связан с цифровым индикатором 22. Зля автоматизации вычислительных операций данного способа к выходу цифрового индикатора может быть подключена ЭВМ 23,Регулятор 19 смещения вырабатывает сигнал 0 аы 1, поступающий на вход усилителя 20, который определяется по соотношениюври = дп ДЬфгде ДЬ - требуемая величина смещенияподвижной части 8 датчика 7положения;Б. - крутизна датчика 7 полозед.пния,С помощью регулятора 19 смещенияна выходе получают требуемые сигналы06 соответствующие требуемой величине смещения подвижной части 8,или начальному положению подвижнойчасти 8.
Способ определения механической силы на крутильных весах
Номер патента: 409091
. содной стороны упором, а замеряемую силуприкладывают так, чтобы она также прижимала подвижную систему к упору.О Благодаря такому поджатию уменьшаетсячувствительность системы к 1 омехтам. уравновешивацце подвижной системы известным моментом осуществляют при угле а,На чертеже показана схема крутильных веСОВ.Способ осещесгвляется следеющцм образом. Закручивают подвижную с 1 стевЕ весов,содержащую рычаг 1 с противовесом 2, укрепленный на нити 3 подвеса, на произвольныйО угол а. Стопорят систему в закрученном положении, установив с одной стороны упор 4,и Определяют момент предварительной закруткц, уравновесив систему в стопоренном положении известным моментом, например, с по 5 мощью магнитов уравновешивающей системыб, равным по.
Весы с упругими ленточными опорами
Номер патента: 98169
. приливми для раз.1 е 1 ценця прямых отрезков лент, надеваемых прн их монтаже ца контрольные штифты и закрепляемых накладками и болтами.На фцг. 1 и 2 изображец рычаг весов, в двух проекциях; ца фиг. 3 ц 4 - рычаг другой формы, в двух проекциях; ца фиг. 5 - рычаг с опорным приливом; ца фиг. б - то жс, разрез по КЛ на фиг 5; на фиг, 7 и 8 - схема обработки рычагов ца фрезерном станке; на фиг. 9 и 10 - схема укрепления отрезков лент на приливам рычагов.На рычагах весов выполнены приливы А, опорные поверхности которых опрс 5 еляют плечи В 1, С, С, и Д, ЭТ 1; опорные повсрхности, а также плоскости В дл 51 Опорных лепт Обр 11 батьВПОтс 51 ца фрезерном станке с одного устацова фрсз 1, 2, 3 и 4 (фиг. 7 ц 81, что значительно упрошаст процесс.
Устройство для подбора упругих опор чувствительного элемента
Номер патента: 1516791
. 5 в электрический сигнал,пропорциональный перемещению по величине и имеющий знак приращения,соответствующий направлению переме 40 щения,Наиболее перспективным для предлагаемого устройства является дифференциальный индуктивный датчик,якорем которого служит ферромагнит 45ная пластина 11, перераспределяющаямагнитные потоки обмотки датчикаобратной связи; возможно применениеи иных типов датчиков, например фотодатчика, в отворе излучателя кото 50рого располагается колеблющаясячасть упругой опоры. При креплении упругой опоры 5 на стойке 12 расстояние Хмежду тор цом стойки 12 и ферромагнитной пластиной 11 должно быть равно расстоянию Х между торцами деталей чувствительного элемента, связанными упругими опорами, чтобы в устройстве работа упругой.
Основным измерительным устройством аэродинамических труб, позволяющим
определять составляющие полных аэродинамических сил и моментов, являются
аэродинамические весы , на которых крепятся модели.
Аэродинамические весы - это система динамометров вместе с креплением модели и
устройством изменения углов атаки и скольжения. В отличие от обычных весов,
которыми измеряют силы, действующие в известном направлении , аэродинамические
весы (АВ) предназначены для измерения не только сил , направление
равнодействующей которых известно, но и моментов сил относительно выбранной
ортогональной системы осей.
Аэродинамические весы можно классифицировать следующим образом.
Во-первых, по числу измеряемых компонент .
В зависимости от поставленной задачи это число может изменяться от одного до шести.
При решении плоской задачи (симметричная модель и угол скольжения = О)
используются трёхкомпонентные весы , измеряющие силу сопротивления, подъёмную
силу и момент тангажа .
Вопросы , связанные с поперечным управлением летательного аппарата, предполагают
использование четырёхкомпонентных весов, позволяющих измерять ещё и момент
крена Мх.
При решении некоторых частных задач применяются также одно- и двухкомпонентные
весы чаще всего для изм е рения силы сопротивления и подъёмной силы или одной из
составляющих момента
2. Аэродинамические весы (по принципу действия)
Аэродинамические весы
Механические
С плавающей рамой
Электрические
Тензометрические
Электромагнитные
С разделением нагрузок
по подвеске
Струнные
В весах механического типа разложение полной аэродинамической силы и момента осуществляется
при помощи различных механизмов.
Тензометрические методы измерения сил основаны на использовании упругих систем, деформации
которых пропорциональны механическим напряжениям, а следовательно, силам и моментам, и
определяются при помощи малогабаритных электрических тензометров. Тензодатчики позволяют
получать электрические сигналы, величины которых являются простейшими функциями сил и
моментов.
В последние десятилетия получили дальнейшее развитие и распространение электромагнитные
весы. В магнитной подвеске связь между моделью и динамометрическими устройствами
осуществляется при помощи магнитного поля. В этом случае модель изготавливается из магнитного
материала и подвешивается так, чтобы аэродинамические и гравитационные силы
уравновешивались силами, создаваемыми электромагнитами. Управление ими, позволяет также
изменять .углы атаки. При этом рабочая часть изготавливается из немагнитного материала. Ток в
электромагнитных катушках, создающих магнитное поле, регулируется автоматически. Для
измерения давления, температуры, теплового потока и некоторых других параметров используется
телеметрия, т. е. внутри модели устанавливаются небольшие радиопередатчики, которые
транслируют результаты измерений. Отсутствие в потоке державок и других подвесных устройств
модели является весьма существенным преимуществом весов с электромагнитной подвеской.
Именно это обстоятельство стимулирует в последние годы развитие таких систем. Регулярно
обсуждению весов с магнитной системой подвески посвящаются специальные международные
конференции.
Другой разновидностью АВ электрического типа являются струнные весы. Они основаны на
известной зависимости частоты от деформации, а следовательно, от сил и моментов. В этом случае
на упругие элементы натягиваются две струны диаметром 0,03 мм и измеряется разность частот.
Наличие линейной зависимости разности частот от деформаций позволяет получать электрические
сигналы, пропорциональные силам и моментам, Преимущество весов такого типа – чрезвычайное
быстродействие и малые габариты.
Аэродинамические весы
(по расположению)
Аэродинамические весы
Внутримодельные
Тензометрические
Внешние
Механические
Тензометрические
Струнные
Электромагнитные
5. Основные элементы механических весов
• поддерживающие устройства, служащие для
установки модели в потоке; .
• плавающая рама (или подвеска), предназначенная
для крепления поддерживающих устройств и для
восприятия сил, действующих на модель;
• механическая (рычажная) система разложения сил,
воспринятых плавающей рамой (или подвеской);
• весовые элементы или динамометры, соединяемые с
выходными звеньями системы разложения сил;
• механизм для изменения углов атаки и/или
скольжения.
1. Поддерживающие устройства.
По конструкции различают весы с жёсткой и гибкой
подвеской модели.
В весах с жёсткой подвеской модель крепится к плавающей
раме при помощи жёстких стоек или державок.
В весах с гибкой подвеской модель крепится посредством
лент, тросов или пружин. Проволочные подвески, впервые
применённые Прандтлем в аэродинамических весах его
конструкции [3], до сих пор используются в некоторых трубах
малых скоростей.
Особенностью
многих
аэродинамических
весов
с
проволочной подвеской является отсутствие плавающей рамы, так
как сами проволоки (или ленты), натянутые специальными
контргрузами, могут служить звеньями весового механизма
разложения сил.
Механическая система разложения сил .
Различают два типа механизмов разложения сил:
1) весы, в которых нагрузки, воспринимаемые одним или несколькими весовыми элементами
(ВЗ), зависят от двух или более компонент;
2) весы, в которых каждый весовой элемент воспринимает нагрузку, пропорциональную
лишь одной определённой компоненте.
В весах первого типа нагрузки, воспринимаемые ВЗ, являются функцией сумм или разностей
двух или более компонент. Следовательно, для определения каждой компоненты требуется
произвести некоторые вычисления, что затрудняет наблюдение 'за экспериментом и его
обработку. Правда, система разложения сил таких весов более проста по сравнению с весами
второго типа.
Такие весы применялись в лаборатории Н.Е. Жуковского в МВТУ им. Баумана и в
лаборатории Эйфеля во Франции. В: весах второго типа каждый ВЭ предназначен для
измерения одной. компоненты. Такие весы требуют применения более сложных механизмов
разложения сил, но их преимуществом является простота обработки результатов измерений
и возможность непосредственного наблюдения за экспериментом. Это весьма важно, в
современных трубах большой мощности, где необходимо стремиться к максимальной
надёжности проведения опытов.
Для независимого измерения каждой из компонент одним весовым элементом
должны
выполняться
следующие
условия.
Работа
компоненты
полной
аэродинамической силы и полного аэродинамического момента на существующем
перемещении модели должна быть равна работе силы, действующей на весовой элемент
на его измерительном перемещении.
Кинематически эти условия означают, что при малом поступательном
перемещении или повороте модели параллельно или относительно какой-либо оси
должно перемещаться соответственно звено, которое связывает весовую систему с ВЭ,
предназначенным для измерения компоненты, действующей по направлению или
относительно этой оси. Если отсоединить ВЭ от механизма разложения сил, то модель
будет иметь число степеней свободы, равное числу измеряемых компонент. Поэтому ВЭ
присоединяется к такой точке механизма, закрепление которой лишает модель одной
степени свободы.
Таким образом, независимое измерение компонент можно осуществить, применяя
механизмы, обеспечивающие свободу поступательных перемещений модели
параллельно осям для измерения сил и свободу вращательных относительно осей
координат для измерения моментов. Следовательно, число степеней свободы механизма
должно быть равно числу измеряемых компонент. Такие системы могут быть
образованы из механизмов поступательного или вращательного перемещения и
комбинированных механизмов
Весовая часть аэродинамических
весов 6КТ-1 с двухпанельной
подвеской
1 – модель,
2 – тяги Р1,2,3,
3 - горизонтальные тяги Q1,2,
4 - вертикальные тяги Q1,2,
5 - наклонные тяги Q1,2,
6 - тяги контргрузов К1,2,3,4,
7- горизонтальная тяга Т,
8 – вертикальная тяга Т,
9 – наклонная тяга Т,
10 - -механизм
You are using an outdated browser. Please upgrade your browser to improve your experience.
Зарегистрировать авторство
Полная стоимость депонирования произведения с выдачей свидетельства составляет 1200 рублей
Выберите вид интеллектуальной разработки:
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ВЕСЫ
Для просмотра информации о патентах вам необходимо зарегистрироваться и оплатить 30-ти дневный доступ. Разовый платеж составит 149 рублей (НДС не облагается).
Способ перекачивания жидкостей и насос для его реализации
Группа изобретений относится к области насосостроения. Насос для перекачивания жидкости содержит цилиндрический корпус 1 с входным и выходным трубопроводами 2, 3, установленный в корпусе 1 ротор со спиральной диафрагмой, привод в виде двух электродвигателей 6, 7, связанных с валами 4, 5 ротора.
Самоблокирующийся дифференциал
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве противобуксующего дифференциала в ведущих мостах транспортных средств повышенной проходимости. Самоблокирующийся дифференциал содержит кольцеобразный корпус (1), в котором соосно размещены две полуосевые косозубые.
Угловая передача (варианты)
Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для селективной передачи вращения от самоориентирующего ветроколеса с горизонтальной осью вращения, совпадающей с направлением ветра, к механической нагрузке с вертикальной осью вращения, установленной у основания.
Соосный коаксиальный пропеллер (варианты)
Группа изобретений относится к устройствам для преобразования механической энергии в энергию потока текучей среды. Соосный коаксиальный пропеллер по каждому варианту состоит из двух винтов противоположной ориентации, установленных на приводных валах. Наружный винт включает саблевидные лопасти.
Шестеренная роликолопастная машина
Изобретение относится к объемным машинам и может быть использовано в качестве гидромоторов, гидронасосов и пневмоприводов различного назначения. Шестеренная роликолопастная машина содержит внешний стаканообразный ротор 1 с внутренним зубчатым зацеплением. На роторе 1 выполнены крупномодульные.
Ветротеплоустановка (варианты )
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для отопления и горячего водоснабжения помещений. Ветротеплоустановка содержит ветродвигатель, теплогенератор, теплоаккумулятор и по первому варианту ускоряющую трансмиссию с вертикальной шнековой мешалкой вязкого рабочего тела в.
Крыльчатая лопасть
Изобретение относится к ветроэнергетике. Крыльчатая лопасть роторного ветродвигателя, образованная боковыми поверхностями обтекаемого профиля, соединенными перемычками так, что одна из них имеет длину от передней кромки до зоны ее максимальной толщины, а другая представляет полнопротяженный.
Пропеллер (варианты)
Группа изобретений относится к устройствам преобразования механической энергии в кинетическую энергию текучей среды. Пропеллер по каждому варианту содержит лопасти с участками прямой и обратной саблевидности, каждая из которых закреплена комлевой частью на ступице приводного вала. В каждом.
Безводильный планетарный редуктор
Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в приводах машин и механизмов. Безводильный планетарный редуктор типа ЗК содержит подвижную коронную шестерню (10), приводную солнечную шестерню (5), неподвижную коронную шестерню (11) и двухвенцовые сателлиты (17).
Радиационно-магнитный двигатель
Изобретение относится к физике, к прямому преобразованию энергии излучения радиоактивных изотопов и отходов ядерных реакторов в механическую энергию вращения и может быть использовано в качестве силового привода различных механизмов. Технический результат состоит в повышении эффективности.
Способ лечения раковых опухолей
Заявленная группа изобретений относится к медицине, а именно к онкологии и радиологии, и может быть использована для лечения раковых опухолей. Для этого в опухоль вводят масляную эмульсию истинного раствора радиоактивной соли короткоживущего изотопа в виде отдельных порций по заданной.
Теплонасосная энергоснабжающая установка
Изобретение относится к теплотехнике. Теплонасосная энергоснабжающая установка с гетерогенным рабочим телом в виде пенообразной смеси из нейтральной жидкости и инертного газа содержит контуры циркуляции жидкой и газообразной части рабочего тела с теплообменниками нагрева и охлаждения.
Комплекс автономного электротеплоснабжения здания
Изобретение относится к устройствам альтернативного энергоснабжения с использованием комбинированных средств получения тепла, холода и электричества при помощи ветровой и солнечной энергии, которые предназначены преимущественно для автономного кондиционирования и горячего водоснабжения жилых и.
Способ фракционной дистилляции жидких смесей и фракционный дистиллятор жидкостей
Изобретения относятся к фракционной перегонке жидкостей и могут быть использованы в нефтепереработке, фармации, производстве опресненной воды, спиртных напитков. Дистиллятор содержит в металлическом испарителе электрически изолированный трубопровод с дисковым электродом и боковыми отверстиями.
Магнитомеханический бойлер, магнитная жидкость для управляемого энергообмена в магнитомеханическом бойлере и применение магнитной жидкости в качестве среды энергообмена в объектах теплоэнергетики
Изобретение относится к энергетике. Магнитомеханический бойлер содержит герметичный корпус теплогенератора, заполненный магнитной жидкостью, в которую погружен его ферромагнитный ротор со сквозными каналами циркуляции магнитной жидкости внутри корпуса, который размещен в теплоизолированном.
1 Весы аэродинамические
Весы аэродинамические — установка или система для измерения составляющих аэродинамических сил и моментов, действующих на модель в аэродинамической трубе. Каждая составляющая воспринимается отдельным измерительным каналом — компонентом. Аэродинамические весы могут иметь от одного до шести компонентов. По принципу действия аэродинамические весы подразделяются на механические и электрические (тензометрические).
Механические аэродинамические весы состоят из жёсткой рамы (расположена за границами потока аэродинамической трубы) и связанных между собой рычажных систем, удерживающих её в положении равновесия; выходные звенья рычажных механизмов соединены с измерительными приборами. Модель устанавливается на раме с помощью стоек или растяжек; имеется также механизм дистанционного изменения углов установки модели. В процессе эксперимента усилие, развиваемое выходным звеном какой-либо. рычажной системы, пропорционально одноимённой составляющей аэродинамической силы или момента, действующей на модель. Измерение усилия осуществляется при помощи автоматических коромысловых весовых элементов с подвижными грузами либо электрическими динамометрами. В том и другом случаях значение усилия преобразуется в электрический сигнал с целью его регистрации и дальнейшей обработки на электронно-вычислительной машине. Полный диапазон измерения механических весов разбивается на ряд поддиапазонов. Погрешность весов, приведённая к 0,05 %.
Электрические аэродинамические весы состоят из упругого тела, чувствительных элементов и преобразователей деформации чувствительных элементов (обычно тензорезисторных) в электрический сигнал. Чувствительные элементы выполнены вместе с телом и ориентированы так, чтобы деформация элемента, вызванная соответствующей составляющей аэродинамической силы или момента, была максимальной. Различают два типа электрических аэродинамических весов — с вынесенными чувствительными элементами и с элементами, расположенными внутри модели. Для измерения всего диапазона возможных значений составляющих аэродинамической силы и момента, реализуемых в данной аэродинамической трубе, обычно требуется ряд аэродинамических весов. Погрешность электрических аэродинамических весов, приведённая к диапазону, составляет 0,3–0,5 %.
2 Аэродинамическая труба
2.1 Основные параметры трубы
Аэродинамическая труба Т-3 СГАУ (Рисунок 1) является трубой малых скоростей, замкнутого типа с открытой рабочей частью. Коэффициент поджатия сопла равен 6 (отношение площади поперечного сечения форкамеры к площади рабочей части). Рабочая часть трубы открытая, длиной 1 м. Поперечное сечение сопла прямоугольное 0.4х0.6м, со скошенными углами. Для перемещения исследуемой модели рабочая часть оборудована a — b механизм. Диапазон перемещения модели по углу α [-10°;+20°], по углу β [-20°;+45°]. Поток в рабочей части трубы создаётся центробежным вентилятором, ротор которого представляет собой крыльчатку. Скорость потока задается до 50 м/с за счет изменения числа оборотов двигателя вентиляторной установки. Минимальная скорость, которая может поддерживаться автоматизированной системой 2 м/с.
Рис. 1. Состав аэродинамической трубы
2.2 Воздушный тракт
Воздушный тракт трубы (рисунок 2) состоит из сопла, открытой рабочей части, входного диффузора, обратного канала с поворотными коленами, форкамеры с хонейкомбом и сеткой.
Рис. 2. Воздушный тракт трубы
Поток в рабочей части трубы создаётся центробежным вентилятором, ротор которого представляет собой крыльчатку. В контуре имеются 4 поворотные колена. За рабочей частью расположен входной двухконтурный диффузор, который представляет собой расширяющийся канал, обеспечивающий торможение потока с наименьшими потерями и, тем самым, эффективное превращение кинетической энергии в энергию давления. В корпусе диффузора выполнены инжекторные регулируемые окна, предназначенные для снижения пульсаций потока. Сетка служит для детурбулизации воздушного потока на входе в вентилятор. Обратный канал представляет собой канал переменного сечения с поворотными коленами и вентиляторным отсеком. В первом поворотном колене располагаются профилированные направляющие лопатки, разворачивающие поток на 90° и уменьшающие завихрения потока на поворотах. Во втором — диаметральный вентилятор сварной конструкции. В третьем и четвертом поворотных коленах также имеются профилированные направляющие лопатки. За четвертым поворотным коленом в форкамере установлен металлический хонейкомб, служащий для выравнивания потока по направлению и представляющий собой сотовый блок из стальных пластин. За хонейкомбом стоит специальная детурбулизирующая сетка, которая гасит возмущения и уменьшает неравномерности распределения скорости потока по сечению форкамеры.
2.3 Привод и вентилятор
Поток в рабочей части трубы создаётся центробежным вентилятором, ротор которого представляет собой крыльчатку. Вентилятор приводится в движение электродвигателем постоянного тока мощностью 45 кВт. Для питания электродвигателя используется тиристорные преобразователь ТЕ4–100/460 дополненый системой принудительного воздушного охлаждения. Система управления питанием электродвигателя имеет обратную связь по частоте вращения. В качестве задатчика оборотов используется ЦАП установленый в управляющей ПЭВМ.
α-β-механизм (рисунок 3) предназначен для установки модели в рабочей части аэродинамической трубы, с требуемыми углами атаки α и скольжения β. Величины углов α и β задаются программно. Основой механизма является основание и корпус с вертикальной осью вращения. Для крепления тензовесов имеется стальной кронштейн, который жестко связан с зубчатым колесом. Электрожгут связи тензовесов с измерительной системой проложен в канале, находящемся под обтекателем. Диапазон перемещений модели по углу α [-10°;+20°], по углу β [-20°;+45°]. Перемещения α-β-механизма осуществляются двумя двигателями постояного тока типа ДП-50. Для контроля скорости вращения двигатели оснащены тахогенераторами.
3.1 Средства измерения
Аэродинамические тензовесы состоят из упругого тела, чувствительных элементов (профрезерованных соответствующим образом балок) и преобразователей деформаций (мосты тензорезисторов) в электрический сигнал. Чувствительные элементы выполнены вместе с телом тензовесов как одно целое и ориентированы так, чтобы деформации элементов, вызванные соответствующей составляющей аэродинамической силы или момента, были максимальными.
Рис. 3. Аэродинамические тензовесы
Конструкция тензовесов такова, что позволяет измерять силы и моменты относительно заданной точки. Эта задача для Y, Mz и для Z, My решается при помощи двух упругих элементов установленных так, что по отношению друг к другу они выполняют роль кинематического элемента. При этом центральный стержень подвергается поперечному изгибу и воспринимает на себя большую часть силы. Наружные элементы являются звеньями упругого параллелограмма и совершают поступательное движение. Пара сил момента воспринимается наружными элементами, нагружаемыми силами противоположного знака. При этом центральный стержень играет роль упругого шарнира, относительно которого происходит поворот звена.
4 Проектирование математической модели
Для проектирования был выбран профиль GA ( W )-1 [1]. Ниже приведены координаты профиля GA(W)-1 в процентах от зависимости от хорды профиля.
19. Какую аэродинамическую силу вы определили в эксперименте?
20. Почему возникает подъемная сила?
21. Как предотвратить срыв потока?
22. Укажите точку на профиле, в которой местное число Маха потока может достигнуть значения М = 1 при a = const?
Лабораторная работа № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК МОДЕЛЕЙ
ПРИ ПОМОЩИ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕСОВ
1. Изучить устройство и принцип действия аэродинамических тензовесов.
2. Изучить методику проведения весовых испытаний.
3. Экспериментально определить аэродинамические характеристики модели крыла.
Весовые испытания заключаются в определении при помощи аэродинамических весов силового взаимодействия потока с моделью и нахождении ее аэродинамических характеристик. Весовые испытания – важнейший вид аэродинамического эксперимента, обязательно предшествующий созданию летательных аппаратов (ЛА).
Современная аппаратура для проведения испытаний представляет собой сложный измерительный комплекс, включающий вычислительную машину (ЭВМ), которая управляет экспериментом по заданной программе, проводит сбор и обработку экспериментальных данных. Важнейшим звеном измерительной аппаратуры являются аэродинамические весы.
Аэродинамическую нагрузку, действующую на ЛА принято представлять при помощи проекций результирующей аэродинамической силы и момента на оси соответствующей системы координат. Таким образом, задачей весового эксперимента является определение трех проекций результирующей аэродинамической силы и трех проекций результирующего момента, т.е. в общем случае весы должны быть шестикомпонентными. Если модель симметрична и угол скольжения равен нулю (случай продольного движения), то достаточно измерить три компонента: две силы (нормальную – Y и продольную – Х) и один момент (продольный – Mz). В этом случае достаточно иметь трехкомпонентные весы. Если необходимо определить, например, только силу лобового сопротивления, то достаточно однокомпонентных весов.
Аэродинамические весы подразделяются на два основных типа: механические и тензометрические. Тензовесы могут быть как встроенными в модель, так и расположенными вне модели.
Механические весы по сравнению с тензовесами имеют большую точность и стабильность (относительная погрешность измерений менее 0,02 % от измеряемой величины), однако более громоздки, сложны и дорогостоящи. К тому же их большая инерционность не позволяет исследовать быстропротекающие и нестационарные процессы.
Современные тензовесы, немногим уступающие в точности механическим весам, более удобны в эксплуатации, отвечают требованиям автоматизации эксперимента, позволяют проводить измерения при быстропротекающих (Dt –3 с) процессах и поэтому находят все большее применение в практике аэродинамического эксперимента.
Аэродинамические трехкомпонентные тензовесы
Принцип действия тензовесов следующий: под действием нагрузок, приложенных к весам, упругие элементы деформируются; тензодатчики, деформируясь вместе с упругими элементами, изменяют свое сопротивление (увеличивают при растяжении и уменьшают при сжатии); измерительная аппаратура по изменению сопротивления тензодатчиков позволяет определить деформации упругих элементов, а зная величину деформаций, можно определить нагрузки, действующие на модель.
Измерительный мост (мост Уитстона) в простейшем варианте состоит из четырех сопротивлений (плеч моста) (рис. 3.2). К точкам В и D (диагональ питания) подводится напряжение питания (в данной работе постоянное напряжение Uпит £ 2 В). Точки А, С (диагональ измерения) соединяются с фиксирующим прибором. В тензовесах обычно датчики включаются во все четыре плеча моста.
Если произведения сопротивлений в противоположных плечах моста равны между собой, т.е.
, (3.1)
то разность потенциалов на диагонали моста равна нулю – мост уравновешен (сбалансирован). При изменении одного или нескольких сопротивлений между точками А и С появляется разность потенциалов DU = Uвых (напряжение разбаланса), которая при малых DR/R линейно зависит от суммы или разности изменений сопротивления.
Для получения максимально возможного напряжения разбаланса необходимо, чтобы в правой и левой частях уравнения (3.1) изменения сопротивлений были противоположного знака. Таким образом, для получения максимально возможной чувствительности тензодатчики, испытывающие одноименные деформации, должны включаться во взаимно противоположные плечи моста, при этом в смежных плечах окажутся датчики с деформациями противоположных знаков.
Аэродинамические весы предназначены для определения проекций сил и моментов на оси координат при произвольном направлении сил и моментов, действующих на модель. Решение этой задачи (разделение компонентов) возможно механическим и (или) электрическим способом. Под механическим способом подразумевается выбор геометрической формы весов таким образом, чтобы деформация в каждом упругом элементе, вызываемая измеряемым компонентом, существенно превышала деформации, порожденные другими компонентами.
Электрический способ разделения компонентов заключается в выборе такой схемы наклейки датчиков и соединения их в мост, при которой изменения сопротивлений, обусловленные измеряемым компонентом, происходят во взаимно противоположных плечах моста, вызывая его разбаланс: , а изменения сопротивлений от прочих компонентов –не создают напряжения разбаланса, например: .
Обычно .Проиллюстрировать это можно так (рис. 3.3): из трех групп датчиков, наклеенных на одну и ту же консольную балочку и соединенных определенным образом в мосты, одна фиксирует сигнал, пропорциональный компоненту Х (рис. 3.3, а), другая – пропорциональный моменту Мx (рис. 3.3, б), третья – моменту Mz относительно места наклейки датчиков R9 – R12 (рис. 3.3, в).
В тензовесах, используемых в настоящей работе (рис. 3.4), разделение компонентов происходит в основном механическим способом, кроме того, места наклейки тензодатчиков выбраны таким образом, чтобы дополнительно обеспечивалось электрическое разделение компонентов.
Рис. 3.4
В конструкции весов можно выделить два упругих параллелограмма, в середине которых имеются более жесткие, чем по краям, упругие элементы.
Рассмотрим работу первого по потоку параллелограмма. Со стороны державки на элемент действуют продольная сила Х, нормальная сила Y и продольный изгибающий момент Mz (рис. 3.5, а). Момент Mz вызывает чистый изгиб параллелограмма (рис. 3.5, б). Так как средняя балочка расположена на нейтральной оси, то момент практически полностью воспринимается крайними балочками, одна из которых испытывает деформацию растяжения, другая – сжатия.
Читайте также: