СТЕНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТЯГИ ДВИГАТЕЛЯ РЕАКТИВНОГО ТИПА Российский патент 1997 года по МПК G01M13/00 

Изобретение относится к области измерительной техники и может применяться для измерения силы тяги двигателей реактивного типа преимущественно малой тяги, при наземных испытаниях.

Известна установка для точного измерения тяги [1] в которой подвижная платформа с двигателем установлена на критически нагруженные пружинные опоры.

Однако, данная установка для точного измерения тяги недостаточно чувствительна из-за воздействия силы упругости пружинных опор и необходимости ее преодоления.

Известен динамометр силы тяги [2] принятый за прототип, содержащий неподвижную раму, подвижную платформу, на которой устанавливается испытываемый двигатель, систему измерения и регистрации силы тяги, а также устройство компенсации ее воздействия.

Неподвижная рама соединена с подвижной платформой посредством опор, конструктивно объединенных с балансирами, имеющими на своих нижних частях перемещающиеся грузы. Подвижная платформа имеет на своей нижней поверхности две канавки призматической формы, ребра которых перпендикулярны плоскостям перемещений балансиров. Балансиры имеют на верхних поверхностях прямоугольных окон канавки призматической формы, ребра которых перпендикулярны плоскостям перемещений балансиров и совпадают с направлением канавок, выполненных на подвижной платформе. Опоры, конструктивно объединенные с балансирами, имеют призмы с треугольным профилем сечения, ребра которых перпендикулярны плоскостям перемещений балансиров. На неподвижной раме закреплены три призмы с треугольным профилем сечения, ребра которых перпендикулярны плоскостям перемещений балансиров и направление которых совпадает с направлением ребер призматических канавок балансиров подвижной платформы и призм опор, конструктивно объединенных с балансирами.

Однако, данный динамометр силы тяги недостаточно чувствителен из-за силы трения, действующей в опорах, и суммарного воздействия на конструкцию теплового потока и вибрации.

В основу изобретения положена задача создания стенда для измерения силы тяги двигателя реактивного типа, преимущественно малой тяги, обеспечивающего измерение горизонтальной и боковой составляющих основного вектора силы тяги с малой погрешностью.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном стенде, содержащем неподвижную раму, шарнирно соединенную с подвижной платформой, на которой расположено посадочное место под двигатель, посредством трех опор на призмах, где призмы в верхней части опор имеют треугольный профиль сечения, а направление кромок призм перпендикулярно плоскостям качения опор, закрепленные на опорах балансиры, на которых установлены с возможностью перемещения грузы, систему измерения и регистрации силы тяги и устройство компенсации силы тяги, согласно изобретению на нижних частях опор выполнены призмы с треугольным профилем сечения, а к раме и подвижной платформе в местах их соединения с опорами прикреплены подушки, в каждой из которых выполнена канавка с цилиндрической поверхностью.

Для обеспечения измерения горизонтальной составляющей основного вектора силы тяги кромки нижних призм выполнены в виде дуг окружности, а плоскости, проходящие через кромки, совпадают с плоскостями качания опор.

Для обеспечения измерения боковой составляющей основного вектора силы тяги кромки нижних призм совпадают по направлению с кромками верхних призм.

Для обеспечения точности измерения силы тяги, сильно зависящей от воздействия на конструкцию теплового потока, в месте расположения посадочного места под двигатель к подвижной платформе прикреплен кронштейн-охладитель.

Для обеспечения упрощения изготовления и обслуживания, улучшения ремонтопригодности балансиры выполнены разъемными и состоят из нескольких частей.

На фиг. 1 приведен общий вид стенда для измерения силы тяги двигателя реактивного типа; на фиг. 2 вид на один из трех балансиров (фиг А) и вид слева на этот же балансир (вид Б); на фиг. 3 (вид А, вариант), вид на один из трех балансиров в вариантном исполнении, предназначенном для измерения боковой составляющей основного вектора силы тяги испытываемого двигателя и вид слева на этот же балансир в вариантном исполнении.

Стенд для измерения силы тяги двигателя реактивного типа содержит неподвижную раму 1, установленную на массивном основании и имеющую возможность вывода в строго горизонтальное положение, подвижную платформу 2 с установленным на ней через кронштейн-охладитель 3 двигателем 4. На верхней поверхности неподвижной рамы 1 и на нижней поверхности подвижной платформы 2 закреплены в положении "одна под другой" шесть подушек 5, имеющие канавки с цилиндрической поверхностью. Канавки подушек 5, закрепленных на нижней поверхности подвижной платформы 2, перпендикулярны плоскостям качания опор 6. Канавки подушек 5, закрепленных на верхней поверхности неподвижной рамы 1, направлены параллельно линии смещения подвижной платформы 2 и имеют возможность перестановки в положение, перпендикулярное первоначальному. Неподвижная рама 1 и подвижная платформа 2 связаны опорами 6, которые входят в зацепление с канавками соответствующих подушек 5 своими призмами. Призмы в верхней части опор 6 имеют треугольный профиль сечения, а направление кромок призм перпендикулярно плоскостям качания опор 6. Призмы в нижней части опор 6 имеют треугольный профиль сечения, а кромки призм представляют собой дуги окружности. Плоскости, проходящие через кромки нижних призм опор 6, совпадают с плоскостями качания опор 6. При измерении боковой составляющей основного вектора силы тяги опора 6 имеет в своей верхней и нижней частях призмы с треугольным профилем сечения, направление кромок которых перпендикулярно плоскостям качания опор 6. На опорах 6 закреплены балансиры 7 с грузами 8, имеющими возможность перемещения вдоль осей балансиров 7. На неподвижной раме 1 закреплена направляющая стола 9 вместе со столом 10. Устройство компенсации силы тяги 11 закреплено на столе 10. Система измерения и регистрации силы тяги включает в себя датчик 12, усилитель 13 и регистратор 14.

Стенд для измерения силы тяги двигателя работает следующим образом.

После закрепления двигателя 4 на подвижной платформе 2 производят установку неподвижной рамы 1 в строго горизонтальное положение, а затем добиваются с помощью перемещения грузов 8 горизонтального расположения подвижной платформы 2 и достижения положения безразличного уравновешивания динамической системы, включающей в себя подвижную платформу 2 со всем установленным на ней оборудованием, опоры 6 с балансирами 7. Положение безразличного уравновешивания характеризуется равенством моментов сил, действующих на опоры 6 с балансирами 7 относительно соответствующих мгновенных осей вращения. Приводят тарировку.

Для измерения горизонтальной составляющей основного вектора силы тяги двигатель 4 устанавливают на подвижную платформу 2 таким образом, чтобы его сопло было бы направлено в сторону, противоположную расположению устройства компенсации силы тяги 11, вдоль линии смещения подвижной платформы 2.

В балансирах 7 закрепляют опоры 6, имеющие в нижней части призмы с кромками, представляющими собой дуги окружности.

Для измерения боковой составляющей основного вектора силы тяги двигатель 4 устанавливают на подвижную платформу 2 таким образом, чтобы ось его сопла была бы перпендикулярна плоскости качания опор 6. В балансирах 7 закрепляют опоры 6, имеющие в верхней и нижней частях призмы, кромки которых представляют собой отрезки прямой линии, параллельные друг другу.

После включения двигателя 4 тяговое усилие F_дв. смещает подвижную платформу 2 от положения безразличного уравновешивания. Это смещение преобразуется датчиком 12 в электрический сигнал, усиливающийся в усилителе 13, регистрируется регистратором 14 и подается в устройство компенсации силы тяги 11. В результате создается сила компенсации, направленная в противоположную действию измеряемой силы тяги испытываемого реактивного двигателя 4 сторону и эквивалентную ей. Сила тяги измеряется как функция электрического тока в цепи обратной связи. Так как силу тяги можно всегда точно скомпенсировать, отклонение подвижной платформы 2 будет минимальным. Точность измерения (чувствительность) определяется минимальной разницей F_дв. F_комп., которую может зафиксировать электронный блок.

Область использования: в измерительной технике, преимущественно для измерения в наземных условиях силы тяги двигателей реактивного типа. Сущность изобретения: стенд содержит неподвижную раму 1, шарнирно соединенную с подвижной платформой 2 посредством трех опор на призмах 6. На верхней поверхности неподвижной рамы 1 и на нижней поверхности подвижной платформы 2 закреплены шесть подушек 5, имеющих канавки с цилиндрической поверхностью. Опоры 6 своими призмами входят в зацепление с канавками соответствующих подушек 5. Призмы в верхней части опор 6 имеют треугольный профиль сечения, а направление кромок призм перпендикулярно плоскостям качания опор 6. Призмы в нижней части опор 6 имеют треугольный профиль сечения, а кромки призм представляют собой дуги окружности. На опорах 6 закреплены балансиры 7 с грузами 8, имеющими возможность перемещения вдоль осей балансиров 7. Двигатель 4 установлен на кронштейне-охладителе 3, закрепленном на подвижной платформе 2. 4 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Стенд для измерения силы тяги двигателя реактивного типа, содержащий неподвижную раму, шарнирно соединенную с подвижной платформой, на которой расположено посадочное место под двигатель, посредством трех опор на призмах, где призмы в верхней части опор имеют треугольный профиль сечения, а направление кромок призм перпендикулярно плоскостям качания опор, закрепленные на опорах балансиры, на которых установлены с возможностью перемещения грузы, систему измерения и регистрации силы тяги и устройство компенсации силы тяги, отличающийся тем, что на нижних частях опор выполнены призмы с треугольным профилем сечения, а к раме и подвижной платформе в местах их соединения с опорами прикреплены подушки, в каждой из которых выполнена канавка с цилиндрической поверхностью. 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что кромки нижних призм представляют собой дуги окружности, а плоскости, проходящие через кромки, совпадают с плоскостями качания опор. 3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что кромки нижних призм совпадают по направлению с кромками верхних призм. 4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что в месте расположения посадочного места под двигатель к подвижной платформе прикреплен кронштейн-охладитель. 5. Стенд по п.1, отличающийся тем, что балансиры выполнены разъемными и состоят из нескольких частей.