Весы для аэрогидродинамических исследований Советский патент 1985 года по МПК G01G9/00 

Фиг.1 3

Ь

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к уст- ройствам для измерения сил и моментов, действующих на тела, в потоке жидкости или газа, в условиях струйного или распределенного массообмена на их поверхности.

Известны гидродинамические весы, содержащие корпус, во внутренней полости которого в подшипниках установлена каретка с ,закрепленной на переднем ее конце донной державкой, динамометрическое устройство с тензопреобразователями и неподвижную систему подвода газа или жидкости, которая выполнена в виде двух сильфонов, соединенных между собой кольцом с радиальным отверстием, связанным с каналом, выполненным в корпусе, и расположенных на заднем конце каретки, при этом в даржавке и каретке выполнено общее осевое отверстие, связанное с внутренней полостью сильфонов радиальными отверстиями, а динамометрическое устройство распо ложено в корпусе ниже каретки и соединено с ней рычагом j) .

Известные весы имеют сложную конструкцию, обеспечивают измерения только одной соответствующей силы продольного сопротивления и обладают недостаточной точностью измерения из-за трения в каретке и динамометрическом устройстве.

Наиболее близким к предлагаемым по технической сущности являются вес для аэрогидродинамических исследований, содержащие поршень для закрепления исследуемого тела, соединенный с державкой посредством динамометра и двух последовательно расположенных сильфонов , сочлененных между собой патрубком {2J , t

Для уравновешивания системы подвода газа и динамометрического устройства от действия сил давления подводимого газа или жидкости во внутренней полости сильфонов и патрубка установлена гибкая тяга, а патрубок установлен в державке по скользящей посадке с возможностью продольного перемещения. Это существенно усложняет конструкцию весов и вследствие наличия сил трения между патрубком и державкой снижает точность измерений. Кроме того, из-за растяжения гибкой тяги в процессе эксплуатации весов, для восстановления требуемой

жесткости системы подвода газа необходима периодическая регулировка натяжения тяги, что усложняет услови эксплуатации весов.

Цель изобретения - повышение точности за счет компенсации давления рабочего тела.

Поставленная цель достигается тем что в весы для аэрогидродинамических исследований, содержащие поршень для закрепления исследуемого тела, соединенный с державкой посредством динамометра и двух последовательно расположенных сильфонов, сочлененных между собой патрубком, введена закрепленная на патрубке обойма, а патрубок выполнен с резьбовым наконечником и установлен с зазором в полости переднего сильфона, который одним своим торцом соединен с поршнем, а другим с помощью обоймы - с патрубком, при этом задний сильфон жестко связан с державкой.

На фиг. 1 показаны весы с закрепленной на них моделью исследуемого объекта, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Весь содержат польй поршень 1, который посредством динамометрического устройства 2 и переходника 3 соединен с державкой 4. На порщне 1 с помощью втулки 5 закреплен иdcлeдyeмый объект 6 (модель руля). Для пОдвода жидкости или газа в модель 6 о внутренней полости ее поршня 1 установлены соответственно сильфоны 7 и 8, сочлененные между собой патрубком 9. Сильфон 8 связан с державкой 4. а сильфон 7 с помощью переходника 10 закреплен на втулке 5 и посредством обоймы 11 и гайки 12 соединен с патрубком 9. Патрубок 9 установлен коаксиально сильфону 7 с образованием полости 13.

Полость 13 через канал 14 сообщена с рабочей средой (донной областью модели 6). Герметизация разъемных соединений переходника 10 со втулкой 5 и обоймы 11 с патрубком 9 осуществляется с помощью уплотнительных прокладок 15. На измерительных балка 16 динамометрического устройства 2 закреплены тензодатчики 17.

В корпусе модели 6 в зависимости от исследуемой гидродинамической задачи могут быть выполнены одиночные отверстия, перфорированные или пористые участки (не показаны), расположенные либо на боковой поверхности модели, либо на ее переднем торце или донном срезе. Гидродинамические весы работают следую1цим образом. Предварительно с помощью резьбовой гайки 12 фиксируют обойму 11 на патрубке 9 и путем подбора толщины прокладки 15 между обоймой 11 и патрубком 9 регулируют их взаимное положение. При этом смещением обоймы вправо (фиг. 1) вдоль патрубка обеспечивается сжатие сильфона 7 и растя жение сильфона 8 и, наоборот, при перемещении обоймы влево сильфон 7 растягивается, а сильфон 8 сжимается Это поз.воляет регулировать предварительное усилие, действующее на динамометрическое устройство в направлений его продольной оси со стороны упруго деформированных сильфонов 7 и 8, по величине и направлению, т.е обеспечивает изменение диапазона измерения продол1 иой силы, действующей на исследуемый объект со стрроны внешней среды. Величина усилия, действующего на динамометрическое устройство 2 при регулировке положения обоймы 11 на патрубке 9, контак- тируется по показаниям измерительной. аппаратуры (не показа:но), подклю : чаемой к тензодатчикам 16, После регулировки и сборки весов через центральное отверстие державки 4 во внутреннюю полость модели 6 от внешнего источника (не; показан) пода ется жидкость или газ, которые в зависимости от рода исследуемой гидродинамической задачи истекают либо через отверстия в корпусе модели 6 (струйные органы управления), либо через проницаемые (перфорированные или пористые) участки боковой поверх ности или донного среза. При этом регистрируют усилия, действующие на динамометрическое устройство 2 со стороны сильфонов 7 и 8. Затем весы с моделью 6 помещают во внешний поток жидкости или газа, фиксируют расход вьщуваемой жидкости посредством внешнего расходомерного устройства (не показано) и с помощью измерительной аппаратуры регистрируют показания динамометрического устройства 2 весов, по которьм затем определяют, учитьгоая усилия со стороны сильфонов, силы и моменты, действующие на модель 6 со стороны внешнего потока. Предлагаемые весы характеризуются повьшенной точностью измерений. Путем соответствующего выбора характеристик сильфонов можно обеспечить минимальные их деформации. Например, в случае равенства эффективных площадей сильфонов усилия, действующие с их стороны на соединительный патрубок, (если пренебречь потерями давления в последнем) равны по величине и противоположны по знаку, патрубок не смещен от своего первоначального положения и, следовательно, сильфоны не деформируются. Это позволяет повысить надежность и долговечность весов. Кроме того, наличие силы, действующей на динамометрическое устройство со стороны сильфонов, обусловленной внутренним давлением в них и направленной навстречу внешнему потоку, позволяет частично компенсировать продольную силу от взаимодействия потока с моделью и, тем самым, повысить допустимый предел измерения весов, в том числе и при проведении испытаний в случае отсутствия вьаду- ва газа или жидкости через ее поверхность.

/7

Фиг. 2

ВЕСЬ ДНЯ АЭРОЩЦРОДИНАМИЧЕеШХ ИССЛЕДОВАНИЙ, содержащие поршень для закрепления исследуемого тела, соединенный с державкой посредством динамометра и двух последовательно расположенных сильфонов, сочлененных между собой патрубком, отличающиеся тем, что,с целью повышения точности за счет компенсации давления рабочего тела, в них введена закрепленная на патрубке обойма, а патрубок выполнен с резьбовым наконечником и установлен с зазором в полости переднего сильфона, который одним торцом соединен с nopirfнем, а другим с помощью обоймы - с патрубком, при этом задний сильфон жестко связан с державкой.§