УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ АЭРОДРОМНЫХ И ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ Российский патент 2001 года по МПК E01C23/07 

Изобретение относится к аэродромному и дорожному строительству, а именно к установкам для исследования состояния прочности и несущей способности аэродромных и дорожных покрытий, и может быть использовано при оценке технического состояния, при реконструкции, усилении и прогнозировании срока службы покрытий.

Известна установка для испытания прочности покрытий, включающая опору и установленную на ней жесткую груженную балластом платформу с пневматическими колесами по углам и приспособлением для крепления водила; при этом в средней части платформы смонтирована силовая плита с кронштейном, соединенным с опорой [1].

Недостатком установки является низкая точность, обусловленная отсутствием на ней измерительных средств.

Отмеченный недостаток может быть устранен использованием конструкции для испытания прочности аэродромных и дорожных покрытий, снабженной телескопическими тягами и базовой балкой с прогибомерами и колесами, установленными на ее концах. При этом концы балки посредством телескопических тяг связаны с одной из боковых сторон платформы установки, а прогибомеры размещены по длине базовой балки [2].

Эта конструкция является наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению.

Однако при таком техническом исполнении из-за возможности проведения измерений только вне зоны приложения нагрузки точность измерения недостаточно высока и скорректировать (уточнить) результаты измерений можно только с помощью дополнительных инженерных расчетов.

Необходимо отметить, что погрешность измерений при эксплуатации устройства, взятого за прототип, составляет 20-30%.

При использовании предлагаемого устройства можно снизить указанную погрешность в несколько раз и тем самым повысить качественную оценку эксплуатационно-технического состояния покрытия. Поэтому по результатам испытаний покрытий в ряде случаев можно допустить эксплуатацию покрытия с большими нагрузками, т. е. снять ограничения на максимальный взлетный вес воздушного судна, что повышает рентабельность воздушных перевозок и позволит получить дополнительную прибыль.

Следует заметить, что при посадке самолетов, особенно сверхтяжелых воздушных судов, на покрытие аэродрома имеет место динамический удар во время касания шасси самолета о покрытие аэродрома.

Поэтому при использовании изобретения измерения параметров, характеризующих состояние покрытия, осуществляется в условиях действия ударной динамической и статической нагрузок.

Изобретение направлено на повышение точности испытания покрытий, в особенности покрытий аэродромов для сверхтяжелых воздушных судов, в условиях действия ударной динамической и статической нагрузок за счет проведения измерений непосредственно в зоне приложения этих нагрузок.

Это достигается тем, что установка для испытания аэродромных и дорожных покрытий включает платформу с пневматическими колесами и силовой узел, в котором посредством двухплоскостного шарнира закреплена загрузочная тележка (шасси самолета). При этом к платформе при помощи телескопических тяг подвешена базовая (реперная) балка с опорными колесами и измерительными приборами, соединенными с блоком управления и записи. Пневматические колеса установки соединены с платформой посредством гидравлических стоек, связанных с блоком управления и записи. Для обеспечения необходимого давления в гидравлических стойках установка снабжена насосной станцией. Базовая балка расположена вдоль продольной оси платформы и соединена с телескопическими тягами с возможностью разъема при помощи фиксаторов, установленных соответственно на верхних и нижних элементах тяг. На вилках опорных колес базовой балки закреплены натяжные устройства, соединенные с тормозными элементами опорных колес балки. При этом расстояние (L) между опорными колесами базовой балки определяется следующей зависимостью:
L≥(n/2-1)l+2(r+2,5S)
где n - количество колес загрузочной тележки (шасси самолета);
l - межосевое расстояние колес загрузочной тележки;
r - приведенный радиус отпечатка колеса загрузочной тележки;
S - упругая характеристика конструкции жесткого аэродромного или дорожного покрытия.

Из практики проектирования и строительства аэродромных покрытий под нагрузки от воздушных судов известно, что S составляет величину не более 0,8-1,1 м. Известно также, что при загружении покрытия самолетной нагрузкой прогибы в конструкции покрытия распространяются во все стороны от точки загружения, и их можно фиксировать с достаточной степенью точности существующими измерительными приборами. Далее (на расстоянии более значения 2,5S) прогибы настолько малы, что их замеры практически невозможны, и величина этих прогибов не влияет на деформативность месть опор балки. Таким образом, чтобы опорные колеса базовой балки были вне зоны действия ударной динамической нагрузки, необходимо, чтобы расстояние "L" между опорными колесами было не меньше величины, полученной в результате решения вышеприведенного неравенства.

Указанная выше совокупность существенных признаков, отличающих изобретение от наиболее близкого аналога, позволяет при осуществлении изобретения получить технический результат, а именно осуществлять измерение параметров, характеризующих состояние покрытия, в условиях действия ударной динамической и статической нагрузок непосредственно в зоне приложения этих нагрузок.

Благодаря достижению технического результата, который может быть получен при осуществлении изобретения, повышается точность испытания покрытий, т.е. решается задача, на которую направлено создание изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид установки, на фиг. 2 изображен вид сверху (установка в плане), на фиг. 3 - показано место I фиг. 2, на фиг. 4 представлен вид А фиг. 3, на фиг. 5 изображено место II фиг. 2 , на фиг. 6 показан вид В фиг. 5, на фиг. 7 изображено место III фиг. 1 (где показана телескопическая тяга в разрезе и опорное колесо базовой балки); на фиг. 8 изображена схема управления установкой.

Позиции на чертежах обозначают: платформа 1 с пневматическими колесами 2, силовой узел 3, в котором посредством двухполостного шарнира 4 закреплена загрузочная тележка 5 (шасси самолета). Для обеспечения работы установки и записи информации предусмотрен прицеп 6. Для создания нагрузки на испытываемое покрытие платформа загружена балластом 7, центр тяжести которого совпадает с центром силового узла 3. Точность центровки контролируется манометрами, размещенными в блоке управления и записи 8, находящемся в прицепе 6. Пневматические колеса 2 соединены с платформой 1 посредством гидравлических стоек 9, связанных с блоком 8. Под платформой 1 вдоль ее оси и между колес загрузочной тележки 5 расположена базовая балка10 с тремя опорными колесами 11 и измерительными приборами (различными датчиками) 12, соединенными с блоком 3.

Базовая балка снабжена тремя колесами для обеспечения постоянного устойчивого контакта ее с неровностями поверхности покрытия, что исключает получение ошибочной информации от датчиков перемещений, установленных на базовой балке, Три точки контакта (от трех колес) всегда находятся в одной плоскости. Расстояние (L) (см. фиг. 2) между опорными колесами 11 базовой балки 10 определяется зависимостью, изложенной на стр. 3.

Базовая балка 10 расположена вдоль продольной оси платформы 1 и соединена с телескопическими тягами 13 с возможностью разъема при помощи фиксаторов (стопоров) 14, 15, установленных соответственно на верхних 16 и нижних 17 элементах тяг 13. При этом на вилках 18, 19 опорных колес 11 базовой балки 10 закреплены натяжные устройства 20 (представляющие собой пружины и шпильки с гайками), соединенные с тормозными элементами 21 этих колос. Для создания необходимого давления в гидравлических стойках 9 предусмотрена насосная станция 22, расположенная в прицепе 6. Для связи гидравлических стоек 9 и измерительных приборов 12 с блоком 8 управления и записи предусмотрены кабели связи - 23 и гидрошланги 24, а для перемещения установки предусмотрено водило 25.

Для проведения испытаний аэродромных и дорожных покрытий в условиях действия ударных динамических нагрузок необходимо осуществить следующие мероприятия:
1. Нужно разъединить базовую балку 10 и телескопические тяги 13. Для этого нижние стопоры 15 следует расфиксировать, а нижние элементы 17 тяг 13 поднять вверх, нарушив тем самый контакт балки 10 и тяг 13. После этого необходимо тяги 13 зафиксировать в верхнем положении стопорами 14. Следует отметить, что в момент подъема тяг 13 происходит затормаживание колес 11 балки 10 за счет тормозных элементов 21 (тормозных лент) посредствам подъема этих элементов 21 натяжными устройствами 20. Регулировка силы торможения колес производится устройствами 20. После разъединения тяг 13 и балки 10 записывают исходные показания состояния испытываемого участка покрытия без нагрузки. В исходном положении между загрузочной тележкой 5 (шасси самолета) и поверхностью покрытия 26 есть зазор, приблизительно равный 3-5 см.

2. Для приложения ударной динамической нагрузки в гидравлических стойках 9 колес 2 стравливают давление, вследствие чего шасси 5 с балластом 7 резко опускается на покрытие 26. Скорость опускания можно регулировать посредством стравливания давления в гидравлических стойках 9.

В зависимости от решения задач испытаний для определения состояния покрытия можно провести одно загружение или ряд динамических загружений (циклы загрузки-разгрузки покрытия).

Для повторного загружения осуществляется закачка гидравлических стоек 9 колес 2 (поднимают давление до момента отрыва шасси 5 от покрытия 26). Затем снова осуществляют сброс давления и таким образом вторично шасси 5 с балластом 7 с ударом опускается на покрытие 26. В процессе загружения и разгружения покрытия показания датчиков 12 базовой балки 10 по кабелю 23 передаются в блок 8 управления и записи, находящийся в прицепе 6.

Использование установки позволяет определить истинные прочностные характеристики покрытия, что требуется для выявления необходимости усиления покрытия. Благодаря изобретению можно уменьшить вес балласта за счет динамики нагружения.

Для проведения испытаний покрытия в условиях действия статической нагрузки установку с помощью буксирующего водила 25 перемещают по испытываемому участку без контакта колес загрузочной тележки 5.

Базовая балка 10 в процессе перемещения посредством колес 11 контактирует с покрытием 26, а от датчиков 12 информация о состоянии покрытия передается в блок 8 управления и записи. Переместившись по испытываемому участку, установка останавливается, из гидравлических стоек 9 колес 2 давление стравливается, тем самым обеспечивается передача нагрузки с боковых колес 2 на колеса загрузочной тележки 5. При этом боковые колеса 2 становятся балансирами для предотвращения завала установки. Посредством выдвижения телескопических штанг 13 обеспечивается постоянный контакт базовой балки 10 с покрытием 26. Дальнейшее движение установки по испытываемому участку происходит в обратном направлении. Запись деформации покрытия осуществляется по информации тех же датчиков 12 при загружении покрытия 26.

После записи показаний датчиков 12 производится закачка гидравлических стоек 9 боковых колес 2, что обеспечивает отрыв колес загрузочной тележки 5 от испытываемого покрытия, т.е. осуществляется снятие нагрузки. Теперь установка готова для повторного загружения испытываемого участка покрытия, а также для дальнейших перемещений на новый участок испытаний.

Использование предлагаемой установки для испытания аэродромных и дорожных покрытий в условиях действия статической нагрузки дает преимущество по сравнению с устройством, взятым за прототип, заключающееся в повышении точности измерений параметров, характеризующих покрытие, благодаря тому, что измерения производят непосредственно в зоне приложения нагрузки.

Предлагаемое конструктивное решение позволяет значительно увеличить платную нагрузку (разрешенный груз), т.е. благодаря использованию изобретения, снижается себестоимость авиационных перевозок, т.к. более точное определение состояния покрытия (его прочности и несущей способности) позволяет эксплуатировать самолеты с большой массой.

Предлагаемое изобретение дает возможность, непосредственно имитируя любой тип шасси, создавать нагрузки, представляющие реальные ударные динамические нагрузки от различных типов самолетов в момент их взлета, посадки и движения по покрытию, (также нагрузки от большегрузных автомобилей), что в свою очередь позволяет проводить на покрытии испытания сверхтяжелых самолетов.

Также установка позволяет определить фактическую несущую способность покрытия и при необходимости дать рекомендации по усилению покрытия для эксплуатации более тяжелых воздушных судов.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 579370, кл. E 01 С 23/07.

2. Авторское свидетельство СССР N 1079730, кл. E 01 С 23/07.

Изобретение относится к строительству, а именно к установкам для исследования состояния прочности и несущей способности аэродромных и дорожных покрытий. Технический результат - повышение точности испытания покрытий. Установка включает платформу с пневматическими колесами и силовой узел, в котором посредством двухплоскостного шарнира закреплена загрузочная тележка. С платформой при помощи телескопических тяг связана базовая балка с опорными колесами и измерительными приборами, соединенными с блоком управления и записи. Пневматические колеса установки соединены с платформой посредством гидравлических стоек, связанных с упомянутыми блоком. Базовая балка расположена вдоль продольной оси платформы и соединена с телескопическими тягами с возможностью разъема при помощи фиксаторов, установленных соответственно на верхних и нижних элементах тяг. На вилках опорных колес базовой балки закреплены натяжные устройства, соединенные с тормозными элементами опорных колес балки. Расстояние (L) между опорными колесами базовой балки определяется зависимостью L ≥ (n/2 - 1)l + 2(r + 2,5S), где n - количество колес загрузочной тележки; l - межосевое расстояние колес загрузочной тележки; r - приведенный радиус отпечатка колеса загрузочной тележки; S - упругая характеристика конструкции жесткого покрытия. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Установка для испытания аэродромных и дорожных покрытий, включающая платформу с пневматическими колесами и силовой узел, в котором посредством двухплоскостного шарнира закреплена загрузочная тележка, при этом к платформе при помощи телескопических тяг подвешена базовая балка с опорными колесами и измерительными приборами, соединенными с блоком управления и записи, отличающаяся тем, что пневматические колеса соединены с платформой посредством гидравлических стоек, связанных с блоком управления и записи, базовая балка расположена вдоль продольной оси платформы по центру колеи загрузочной тележки и соединена с телескопическими тягами с возможностью разъема при помощи фиксаторов, установленных соответственно на верхних и нижних элементах тяг, а на вилках опорных колес базовой балки закреплены натяжные устройства, соединенные с тормозными элементами этих колес, при этом расстояние (L) между опорными колесами базовой балки определяется зависимостью
L≥(n/2-1)l+2(r+2,5 S),
где n - количество колес загрузочной тележки;
l - межосевое расстояние колес загрузочной тележки;
r - приведенный радиус отпечатка колеса загрузочной тележки;
S - упругая характеристика конструкции жесткого покрытия. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена насосной станцией для обеспечения необходимого давления в гидравлических стойках.