УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ПРОЧНОСТЬ ПАНЕЛИ Советский патент 2006 года по МПК G01N3/08 

Предлагаемое изобретение относится к области испытаний летательных аппаратов на прочность, в частности к испытаниям панелей крыла, фюзеляжа, горизонтального и вертикального оперения на устойчивость и несущую способность.

Известен способ испытаний подкрепленных панелей, заключающийся в том, что исследуемую панель включают в систему трехпролетной панели, помещая между вспомогательными панелями, и нагружают продольной сжимающей нагрузкой (см. Техника Воздушного флота №1, 1986, с.70-73 - прототип).

Известно устройство для испытаний подкрепленной панели конструкции летательного аппарата, состоящее из двух параллельных неразрезных трехпролетных панелей, двух крайних и двух нервюр, связывающих панели между собой и двух лонжеронных стенок, закрепленных на нервюрах, снабженных опорными шарнирными узлами, внешние обоймы которых закреплены на соответствующих крайних нервюрах (см. авт.св. СССР №1840335, кл. G 01 N 3/08 1989 - прототип).

Недостатком известных способов и устройства является то, что они не позволяют реализовать распределенное по плоскости панели поперечное давление, действующее на панель в полете летательного аппарата и влияющее на ее прочность и устойчивость.

Целью предлагаемого технического решения является повышение точности воспроизведения реальных условий нагружения панели в условия полета путем воспроизведения сжимающей нагрузки совместно с поперечным распределенным давлением.

Указанная цель достигается тем, что в способе предложено дополнительно нагружать панель со стороны, противоположной имитатору, по кромкам в поперечном направлении с сохранением возможности перемещения в направлении сжимающей нагрузки и свободного поворота продольных кромок панели в различных сечениях по длине панели.

Указанная цель достигается также тем, что в устройстве на внешней поверхности образца трехпролетной панели устанавливается жесткий короб, закрепленный по одной поперечной кромке. На его внешней поверхности располагается эластичная оболочка, герметично соединенная панелью по всем четырем кромкам. Короб с образцом соединен с помощью множества шарниров, позволяющих кромкам панели свободно перемещаться в направлении сжимающей нагрузки и поворачиваться в различных сечениях по длине на различные углы.

В предложенном способе и устройстве приводится объединение четырех признаков: введение жесткого короба, эластичной оболочки, шарнирного опирания жесткого короба по продольным кромкам панели, внешнее расположение оболочки относительно короба.

Помимо суммирования частных эффектов получен новый сверхсуммарный эффект-возможность воспроизведения работы исследуемой панели при совместном действии продольной сжимающей нагрузки в распределенного поперечного давления . Таким образом предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлены схемы нагружения панели по известному (фиг.1а) и предлагаемому (фиг.1б) способу. На фиг.2 и 3 представлено предлагаемое устройство.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Испытываемую панель 1а (фиг.1) включают в систему неразрезной трехпролетной панели, помещая между двумя вспомогательными панелями 1в параллелью имитатору 2 (фиг.2), и нагружают продольной сжимающей нагрузкой через промежуточные шарнирные опоры А на концах трехпролетной панели. Панель одновременно нагружают распределенным давлением посредством разряжения со стороны, противоположной имитатору, и уравновешивают множеством сил по кромкам панели с сохранением возможности свободного перемещения в направлении действия сжимающей нагрузки и свободного поворота продольных кромок панели в различных сечениях по длине.

Устройство фиг.(2, 3) состоит из образца панели, включающего в себя две трехпролетные панели (исследуемую 1 и имитатор 2), связанные двумя парами нервюр 3 и 4. В панели 1 средний пролет является зачетным. На нервюрах закреплены лонжеронные стенки 5. На концах трехпролетной панели 1 выполнены опорные узлы. Каждый узел выполнен в виде ножевого шарнира, состоящего из внешней обоймы 6 с пазом под клин, в который входит клинообразный выступ внутренней обоймы 7. Обойма 7 неподвижно одета на торцы панели 1. Внешняя обойма 6 прикреплена к крайней нервюре 4. Кромка ножевого шарнира совпадает с линией пересечения плоскости, проходящей параллельно обшивке через линию центров тяжести поперечных сечений панели 1, со срединной плоскостью крайней нервюры 4. Крайние нервюры 4 короче промежуточных нервюр 3. Внутренняя обойма 7 неподвижно закреплена на панели 1, например, посредством фиксатора 8. К внешней поверхности образца панели 1 присоединяется жесткий короб 9 по одной поперечной кромке 10.

Короб снабжен множеством шарниров 11, установленных на его продольных кромках. На внешней поверхности короба установлена эластичная оболочка 12, присоединенная к панели по четырем кромкам с помощью прижимов 13. В коробе и эластичной оболочке имеется клапан 14, соединенный трубопроводом 15 с мановакуумметром 16 и вакуумным насосом 17.

Устройство работает следующим образом. Через шарнирные опорные узлы на панель действует сжимающее усилие Р, а разряжение, создаваемое в герметичном пространстве коробом с эластичной оболочкой и внешней плоскостью трехпролетной панели, одновременно со сжатием вызывает поперечное распределенное давление на панель. При этом вся панель свободно деформируется в направлении действия сжимающего усилия, а продольные кромки поворачиваются на различные углы в произвольных сечениях по длине панели посредством шарнирного соединения 11 короба 9 с продольными кромками панели 1 (фиг.2). Таким образом, помимо сжатия панель подвергается и поперечному изгибу, что в большей степени соответствует реальным условиям работы панели.

В институте проведены сопоставительные исследования известных и предлагаемых технических решений. Предлагаемые способ и устройство позволяют повысить точность определения несущей способности панели на 20÷30% для величин внутреннего давления, имеющих место в агрегатах летательного аппарата в условиях эксплуатации.

Устройство для испытаний на прочность подкрепленной панели состоит из двух параллельных неразрезных трехпролетных панелей, двух крайних и двух средних нервюр, связывающих трехпролетные панели между собой, и двух лонжеронных стенок закрепленных на нервюрах. Одна панель снабжена шарнирными опорными узлами, внешние опорные обоймы которых закреплены на соответствующих крайних нервюрах. Также устройство содержит жесткий короб, соединенный с трехпролетной панелью по одной поперечной кромке, множество шарниров по свободным кромкам короба, опирающихся на панель. Кроме того, оно содержит эластичную оболочку, расположенную на внешней поверхности короба и герметично прикрепленную к панели с возможностью беспрепятственного деформирования панели в направлении сжимающей нагрузки и свободного поворота продольных кромок в произвольных сечениях. Технический результат - обеспечение возможности одновременного приложения поперечного распределенного давления и сжимающей нагрузки. 3 ил.

Устройство для испытания на прочность подкрепленной панели по авт. св. №1840335, отличающееся тем, что, с целью приближения условий испытания к условиям эксплуатации, оно снабжено коробом, предназначенным для закрепления его на панели одной из своих кромок, установленными на других кромках и предназначенными для размещения на поверхности панели шарнирами, охватывающей короб и предназначенной для закрепления кромками на панели упругой оболочкой и системой вакуумирования полости короба и оболочки.