Устройство для измерения сил и моментов, действующих на модель Советский патент 1990 года по МПК G01L5/16 

Уе 79 22 20

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения гидродинамических или аэродинамических сил и моментов, действующих на модель в потоке жидкости или газа. Целью изобретения является расширение области применения и повышение точности. Под действием сил и моментов, возникающих в результате взаимодействия потока с моделью, упругие элементы 5 измерительного каркаса 4 деформируются, сигналы с соответствующих тензорезисторов 6 поступают на вход усилительно-измерительной аппаратуры. При этом в полости модели от узла подачи газа через многоканальный сильфонный узел поступает рабочий газ, истекающий из модели через отверстия струйных органов управления во внешний поток. Если давление в полостях модели и соответственно в сильфонах 14 коллектора достаточно велико, то для снижения нагрузки на упругие элементы 5 с помощью резьбового регулятора 10 натяжения натягивают нить 9, чем плавно регулируют усилие сжатия сильфонов 14 и компенсируют ими силу растяжения упругих элементов от действия давления газа, подводимого в полости модели. 9 ил.

Фиг 2

Изобретение относится к силоизмери- ельной технике и может быть использоано для измерения гидродинамических ли аэродинамических сил и моментов, , ействующих на модель в потоке жидости или газа.

Цель изобретения - расширение обасти применения и повышение точности.10

На фиг. 1 показано устройство, общий вид (без узла подачи газа); на иг. 2-7 показаны сечения А-А, R-B, В-В, Г-Г, Д-Д, Е-Е на фиг. 1; на фиг. 8 - устройство с узлом подачи 15 газа; на фиг. 9 - упрощенный вариант устройства для работы с одним Ис- TOMHHKOM давления, общий вид (без узла подачи газа).

Устройство для измерения сил и 20 моментов, действующих на модель, содержит поршень 1 для крепления исследуемой модели 2, державку 3, измерительный каркас 4 иэ упругих элементов 5 с тензорезисторами 6, узел 25 7 подачи газа в полость модели 2 (фиг. 8), соединенный с многоканальным сильфонным узлом 8, и упругую нить 9, связанную одним концом с резьбовым регулятором 10 натяжения.30

Поршень 1 соединен с державкой 3 через упругие элементы Бла также через многоканальный сильфонный узел 8, размещенный внутри измерительного каркаса 4.,Многоканальный сильфонный узел 8 включает в себя штуцер 11, один конец которого закреплен в переходнике 12, переходник 13, соединенный с переходником 12 с помощью сильфонов 14, ус- 0 тановленных параллельно и попарно симметрично оси коллектора 8.

Переходник 13 выполнен с кольцевыми проточками 15 и 16, которые через отверстия 17 и 18 соединены с полос- 45 тями соответствующих парных сильфонов 14, а переходник 12 выполнен с изолированными камерами 19 и 20, которые через отверстия 21 и 22 связаны с соответствующими парными сильфонами 0 14.

Узел 7 подачи газа в полость модели 2 (фиг. 8) содержит пневматические цепи по числу каналов сильфонного узла 8, каждая из которых включает в се-5, бя источник 23 давления и регулятор 24 расхода.

Узел 7 подачи гаяа соединен с газовым коллектором 8, при этом одна

камера 19 перех одника 12 соединена с помощью трубопровода 25 с одной пневматической цепью узла 7 подачи газа, а другая камера 20 переходника 12 через отверстия 26 в штуцере 11 и трубопровод 27 - с другой пневматической цепью узла 7 подачи газа.

Газ от каждого источника 23 давления подается через сильфонный узел 8 в соответствующие полости 28 и 29 исследуемой модели 2. При этом одна полость 28 может быть использована для питания, например, струйного органа 30 управления, расположенного в передней части модели, а другая полость 29 - для питания аналогичного органа 31 в задней части модели.

Резьбовой регулятор 10 натяжения содержит шпиндель 32 с квадратным хвостовиком 33;введенным внутрь квадратного канала 34, выполненного в переходнике 13, и натяжную гайку 35. Один конец упругой нити 9 закреплен в шпинделе 32, а другой - в резьбовой втулке 36, закрепленной в переходнике 12, который через штуцер 11 соединен с державкой 3. Фиксация поршня 1 на переходнике 13, измерительного каркаса 4 на державке 3 и на поршне 1 осуществляется, например, посредством винтов 37, а уплотнение соединений различных деталей устройства производится с помощью уплотнителъных колец 38 и прокладок 39.

Количество источников 23 давления, используемых для независимого питания струйных органов управления или других элементов с поверхностным массо- обменом, например пористых участков поверхности тела, может быть и больше двух, как в варианте выполнения устройства, показанном ча фиг. 1. В этом случае необходимо соответственно увеличить в устройстве число коаксиальных трубопроводов в державке 3, пар сильфонов 14 в сильфонном узле 8, а также последовательно расположенных камер в переходнике 12 и кольце- вых проточек в переходнике 13.

Если для обеспечения рабочего режима модели 1 достаточен один источник 23 давления, возможно использование упрощенного варианта устройства (фиг. 9), в котором переходники 12 и 13 выполнены соответственно с одной камерой 19 и одной проточкой 16, которыми соединены между собой все силь фоны 14. Тензорезисторы 6 измерителького каркаса 4 подключены к входу уси- пительно-измерительной аппаратуры 40, которая может включать в себя усилитель 41 и регистратор, например, пшей- фовый осциллограф 42.

Устройство для измерения сил и моментов, действующих на модель, рабо тает следующим образом.

Перед проведением исследования вза-jg бовой участок шпинделя 32 и натягиимодействия потока 43 с моделью 2 по трубопроводам 25 и 27 подводится от источников 23 давления газ (или жидкость) , который через камеры 19 и 20 переходника 12, сильфоны 14, от- яерстия 18 и 17 и кольцевые проточки 16 и 15 переходника 13-поступает в полости 28 и 29 модели 2 и истекает, например, через отверстия 30 струйных органов управления во внешний поток. После установления требуемых расходов подводимого газа от источников 23 давления и измерения с помощью размещенных на упругих эле15

20

вал таким образом нить 9, можно плав но регулировать усилие сжатия сильфо нов 14, компенсируя создаваемую ими силу растяжения упругих элементов 5.

Формула изобретения

Устройство для измерения i сил и моментов, действующих на модель, со1- держащее поршень для крепления иссле дуемой модели и державку, которые со динены между собой посредством упругих измерительных элементов с тензо- резисторами, два сообщенных между со бой с помощью сильфонного узла перементах 5 измерительного каркаса 4 тен-25 ходника, один из которых соединен с зорезисторов 6, реагирующих на осевую державкой, а другой - с поршнем, а силу, создаваемую сильфонами 14, дер- жавкя 3 с моделью 2 вводится во внештакже упругую нить, закрепленную в переходниках и связанную одним конц с регулятором натяжения, о т л и ч

ний поток,

Под действием сил и моментов, воз- 30 ю щ е е с я тем, что, с целью расникающих в результате взаимодействия потока 43 с моделью 2, упругие элементы 5 деформируются, сигналы с соответствующих тензорезисторов 6, пропорциональные указанным силам и моментам, поступают на вход усилителя 41 и после установления стационарного режима обтекания модели 2 пото, ком 43 регистрируются шлейфовым осциллографом 42. В процессе проведения испытаний расходы подводимого по трубопроводам 25 и 27 газа могут в соответствии с заданной программой, изменяться. В случае, когда необходимые давления в полостях 28 и 29 моде- д5 и сильфонным узлом.

ли 2 и, соответственно, в сильфонах 14 достаточно большие, создаваемое сильфонами 14 усилие может существенно превосходить измеряемую силу сопротивления. Тогда для снижения нагрузки, действующей на упругие элементы 5, используется резьбовой регулятор 10 натяжения. Навинчивая гайку 35 на резь5

0

вал таким образом нить 9, можно плавно регулировать усилие сжатия сильфо- нов 14, компенсируя создаваемую ими силу растяжения упругих элементов 5.

Формула изобретения

Устройство для измерения i сил и моментов, действующих на модель, со1- держащее поршень для крепления исследуемой модели и державку, которые соединены между собой посредством упругих измерительных элементов с тензо- резисторами, два сообщенных между со бой с помощью сильфонного узла переходника, один из которых соединен с державкой, а другой - с поршнем, а

также упругую нить, закрепленную в переходниках и связанную одним концом с регулятором натяжения, о т л и ч аширения области применения и повышения точности, сильфонный узел выполнен многоканальным, каждый канал его образован двумя сильфонами, установленными симметрично оси сильфонного узла между переходниками газового коллектора, которые выполнены с изолированными камерами, сообщенными с сильфонами соответствующего канала, при этом регулятор натяжения установлен на одном переходнике, который закреплен на поршне, а второй конец упругой нити закреплен в другом переходнике, который соединен с державкой

I

«ч,

//

ЪЈ

9-д

SI

ЈЈ

9-9

ZWLSSl

fZ,

x - UT±| Т

w

П

s /s

/г