Устройство для возбуждения колебаний модели в аэродинамической трубе и механизм передачи возвратно- поступательного перемещения

Устройство для возбуждения колебаний модели в аэродинамической трубе и механизм передачи возвратно- поступательного перемещения

Реферат

 

(19)RU(11)1172362(13)C(51)  МПК ⁵    _{G01M9/08, G01M7/00}Статус: по данным на 10.01.2013 - прекратил действиеПошлина: учтена за 14 год с 27.07.1996 по 26.07.1997

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ МОДЕЛИ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ И МЕХАНИЗМ ПЕРЕДАЧИ ВОЗВРАТНО- ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быть использовано при исследованиях динамической устойчивости моделей летательных аппаратов, в частности при флаттерных испытаниях. Целью изобретения, как целого объекта, является расширение экспериментальных возможностей за счет обеспечения испытаний упругоподобных моделей на флаттер. Целью изобретения-механизма передачи возвратно-поступательного перемещения, как части устройства для возбуждения колебаний модели, является повышение точности воспроизведения частот и закона изменения возбуждаемых сил и перемещений и снижение потерь на трение. На фиг. 1 изображена общая схема выполнения устройства для возбуждения колебаний; на фиг.2 - детальное выполнение Г-образного рычага устройства и его связей с элементами устройства; на фиг.3 - схема выполнения механизма передачи возвратно-поступательного перемещения устройства; на фиг.4 - схема выполнения поршня механизма; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4. Устройство содержит электродинамический возбудитель 1, помещенный в корпус 2, закрепленный на стойке 3 с помощью шарнира 4. Стойка закреплена на стенке 5 рабочей части трубы. Выходной шток 6 возбудителя связан тягой 7 с входным штоком 8 механизма 9 передачи возвратно-поступательного перемещения, помещенного в обтекатель 10. Выходной шток 11 механизма 9 связан тягой 12 с малым плечом 13 Г-образного рычага 14, являющегося исполнительным рычагом, закрепленным на корпусе обтекателя 10 с помощью упругого шарнира 15. На большем плече Г-образного рычага 14 закреплен датчик силы 16, соединенный тягой 17 с заданной точкой модели 18. На упругом шарнире 15 установлен датчик 19 угла поворота Г-образного рычага 14, соединенный с входом усилителя сигнала 20, выход которого соединен с входом фильтра низких частот 21, выход которого соединен с входом исполнительного механизма 22, расположенного между стойкой 3 и корпусом 2 и обеспечивающего поворот корпуса относительно оси шарнира 4. Механизм передачи возвратно-поступательного перемещения образован входным и выходным поршнями со штоками, которые помещены в цилиндры 23, 24, внутренние полости которых объединены общим корпусом 25 и соединены отверстием 26 с источником сжатого воздуха. Поршни связаны жесткой на растяжение струной 27, расположенной во внутренней полости. Поршни выполнены в виде стаканов, на наружных боковых стенках которых выполнены два кольцевых ряда газовых карманов 28, соединенных с внутренней полостью стакана питающими отверстиями 29, а между внутренним срезом стакана и ближайшим рядом газовых карманов выполнено несколько кольцевых проточек 30, образующих лабиринтное уплотнение. От ближайшей к газовым карманам 28 проточки 31 до наружного торца 32 стакана выполнены продольные проточки 33, проходящие между газовыми карманами. Благодаря проточкам 33 области около газовых карманов 28 дренируются, обеспечивая выход в окружающую среду воздуха, прошедшего через щели между кромками газовых карманов 28 и стенками корпуса 25, а также воздуха, прошедшего через лабиринтное уплотнение. Устройство работает следующим образом. Динамически подобная модель летательного аппарата устанавливается в рабочей части аэродинамической трубы и в соответствии с программой испытаний устанавливается столько устройств возбуждения и таким образом, чтобы обеспечить возбуждение модели в заданном числе точек с соответствующими направлениями линий действия возбуждающих сил. Затем устанавливается заданный режим аэродинамической трубы и подаются электрические сигналы заданной частоты и амплитуды на вход возбудителя 1. Усилие, возникающее на штоке 6, через тягу 7, входной 8 и выходной 11 штоки, тягу 12, Г-образный рычаг 14, датчик силы 16 и тягу 17 передается на модель 18. После того как колебания модели установятся, производится регистрация измеряемых величин, в частности измеряются амплитуды и фазы сил в точках возбуждения и перемещения или деформации в контрольных точках модели 18. При возникновении статического перемещения модели относительно исходного положения происходит отклонение Г-образного рычага 14 от нейтрального положения, в результате чего возникает электрический сигнал датчика угла поворота Г-образного рычага. Этот сигнал усиливается усилителем 20, далее выделяется статическая составляющая этого сигнала с помощью фильтра низких частот и отфильтрованный управляющий сигнал, воздействуя на исполнительный механизм 22, изменяет положение устройства до тех пор, пока Г-образный рычаг 14 не займет нейтрального относительно корпуса устройства положения, при котором сигнал датчика 19 обращается в нуль. Механизм передачи возвратно-поступательного перемещения работает следующим образом. Во внутреннюю полость корпуса 25 через отверстие 26 подается сжатый воздух под давлением 4-5 ати. Под действием сил аэростатического давления, действующего на поршни, струна 27 растягивается, обеспечивая жесткую связь между входным 8 и выходным 11 штоками, не препятствуя при этом их совместным перемещениям вдоль оси корпуса 25. Контактное трение между поршнями и стенками корпуса 25 устраняется воздушной прослойкой, которую образует воздух, проходящий через питающие отверстия 29 в газовые карманы 28 и далее между кромками газовых карманов и стенками корпуса 25 во внешнюю среду через продольные проточки 33. В диапазоне частот до частоты первого изгибного тона растянутой струны 27 она с поршнями по своим передаточным характеристикам эквивалентна бесконечно жесткому на изгиб штоку с массой, равной массе струны, на концах которого расположены грузы с массами, равными массам поршней, а жесткость эквивалентного штока в продольном направлении равна жесткости струны на растяжение. Изобретение позволяет проводить частотные испытания моделей в аэродинамических трубах, которые раньше были невозможны при использовании известных средств возбуждения из-за возникновения больших статических нагрузок в точке возбуждения или неустойчивости моделей, обусловленной дополнительными связями. Эти испытания необходимы для разработки программ летных исследований на флаттер и для выдачи заключений по безопасности летательных аппаратов от флаттера. Предложенное устройство может использоваться также при различных физических исследованиях в области аэроупругости. Механизм передачи возвратно-поступательного перемещения позволяет повысить точность воспроизведения воз- буждающих сил за счет устранения вредных связей между моделью и устройством.

Формула изобретения

1. Устройство для возбуждения колебаний модели в аэродинамической трубе, содержащее размещенный в корпусе вибровозбудитель, шток которого посредством механизма передачи возвратно-поступательного перемещения и исполнительного рычага, соединен с моделью, источник газа высокого давления, а также цепь обратной связи и привод для управления средним положением исполнительного рычага с датчиком силы, отличающееся тем, что, с целью расширения экспериментальных возможностей за счет обеспечения испытаний упругоподобных моделей на флаттер, исполнительный рычаг выполнен Г-образным, закреплен на корпусе вибровозбудителя с помощью упругого шарнира и шарнирно связан меньшим плечом с механизмом передачи возвратно-поступательного перемещения, а большим посредством тяги с моделью, при этом упругий шарнир снабжен датчиком угла поворота Г-образного рычага, соединенным цепью обратной связи с приводом поворота, который шарнирно связан с корпусом вибровозбудителя. 2. Устройство по п. 1, отличающийся тем, что корпус вибровозбудителя выполнен по форме выпуклого гладкообтекаемого тела и закреплен шарнирно по стенке рабочей части аэродинамической трубы за моделью. 3. Механизм передачи возвратно-поступательного перемещения, содержащий соосные ведущий и ведомый поршни, штоки которых соединены соответственно с силовозбудителем и исполнительным рычагом, при этом рабочие полости поршней сообщены с источником рабочего тела и между собой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения частот и закона изменения возбуждаемых сил и перемещений, рабочие полости поршней выполнены с образованием общей камеры, сообщенной с источником газа высокого давления, а поршни снабжены связывающей их между собой струной. 4. Механизм по п.3, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь на трение, поршни выполнены в виде стаканов, на наружной поверхности которых размещено несколько кольцевых рядов карманов, сообщенных с внутренней полостью поршня, и проточек, выполненных у внутреннего торца поршня и образующих лабиринтное уплотнение, при этом ближняя к карманам проточка посредством продольных пазов, выполненных между карманами, сообщена с внешней средой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002