УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО МОМЕНТА Советский патент 1971 года по МПК G01M9/06 

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, а именно к устройствам для измерения поперечных аэродинамических моментов тел при обтекании их потоком воздуха в аэродинамических трубах.

Для измерения поперечных моментов на неподвижных телах используются аэродинамические весы обычного типа, которые не всегда могут обеспечить достаточную точность измерения.

Для измерения поперечных моментов, действующих на вращающиеся тела, применяются специальные устройства типа винтовых приборов, использование которых в трубах малых размеров затруднено.

Кроме того, приборы этого тина не приспособлены для измерений на неподвижных моделях.

Цель изобретения - обеспечить возможность определения в одном эксперименте поперечных моментов, действующих на модель вращающегося и неподвижного объектов. Это достигается тем, что державка соединена с моделью посредством установленного на радиально-упорном подщипнике стакана и имеет внутреннюю цилиндрическую полость, в которой размещены фотоэлемент и подпружиненный порщень, имеющий смещенный по отнощению ,к оси подщипника и параллельный ей консольный упругий элемент. Причем в державке выполнено отверстие, через которое она соединена посредством золотникового клапана с резервуаром аэродинамической трубы или с атмосферой.

На фиг. 1 схематично изображена измерительная система весов; на фиг. 2 показано зацепление упругого элемента с корпусом при испытаниях неподвижной модели; на фиг. 3 схематично изображена оптическая система для измерения нестационарного момента; на фиг. 4 - автоматическое программное устройство.

Державка модели, которая в случае необходимости измерения остальных .компонентов нагрузки устанавливается в стойке обычных аэродинамических весов, представляет собою трубку 1. На переднем по потоку конце трубки установлены один или два щарикоподщипника 2 (на фиг. 1 показан оди« подщипник), па которых может вращаться корпус 3, предназначенный для крепления на нем испытуемой модели 4. Внутри трубки расположен ползун 5, изготовленный за одно целое с консольньп; упругим элементом 6, на котором размещены проволочные тензодатчики 7. Шпонка 8 предотвращает вращение ползуна 5 в трубке. В трубке напротив отверстия а установлен фотонриемник (фотодиод или фотосопротивлепие) 9. В задней части корпуса 3 имеется ряд равномерно расположенных отверстий б, оси которых находятся в одной плоскости с осью отверстия а. Державка устанавливается в аэродинамической трубе на стойке 10. Посредством канала в стойке внутренняя полость державки можег сообщаться с ресивером аэродинамической трубы через нромежуточный соленоидный кланан // (см. фиг. 4). Давление в ресивере, воздействуя на перемещающийся в цилиндрической иолости державки норшень 12, сжимает пружину 13 и отжимает связанный с поршнем ползун 5 влево. При этом элемент 6 сценляется с закрепленной на корпусе 3 втулкой 14 (см. фиг. 2). Для того, чтобы сцепление могло произойти при любом угловом положении корпуса 3, втулка выполнена в виде кольца с винтообразными кольцевыми срезами и пазом, в который входит свободный конец элемента 6 при сжатии пружины 13. В этом положении испытуемая модель 4 застоиорена и действующий на нее переменный аэродинамический момент воспринимается элементом 6. Четыре тензодатчика 7, наклейные у основания элемента 6, включены обычным способом в мост Уинстона, выходная диагональ которого соединяется через усилитель с осциллографом или другим регистрирующим устройством. Выходное напряжение на этой диагонали пропорционально поперечному аэродинамическому моменту, действующему на застопоренную модель. Если сообщить полость трубки с атмосферой, то пружина 13 отжимает ползун 5 вправо, элемент 6 выходит и зацепления с корпусом 3 и иод воздействием потока в аэродинамической трубе модель начинает вращаться до некоторой установившейся угловой скорости. В этом нереходном периоде действующий на модель поперечный аэродинамический момент можно определить, зная угловое ускорение и момент инерции. Произведение этих величин равно действующему моменту. Угловое ускорение определяется как производная от угловой скорости, которая регистрируется при помощи оптической системы (см. фиг. 3). Пучок света от осветителя 15 попадает на вращающуюся модель и через отверстия а в державке и б в кориусе модели периодически засвечивает фотонриемник 9. Вырабатываемые нри этом имиульсы, частота которых иропорциональна скорости вращения модели, проходят через усилитель 16 и регистрируются па ленте шлейфового осциллографа 17 параллельно с отметками времени. Это позволяет определить скорость вращения модели в функции времени. Поскольку для из.мерения стационарного момента требуется 2-3 сек и примерно столько же времени отнимает вращение модели до установившейся скорости, в устройстве предусмотрена автоматическая система управления (см. фиг. 4). Систе.ма состоит из двухпозпциоппо1Ч} соленоидного клапана 11, датчика (мано.метр рычажпого типа, авто.матнческн уравновешиваемый грузол:) 18 давлепия в форкамере трубы и реле 19 времепи. Система работает следующим образом. После открытия регулирующей задвижки в форкамере перед соплом устанавливается онределенпое давление, которое затем автоматически поддерживается имеющейся системой регулирования. Когда давление в форкамере изменится на заданную величину, включается реле 19 времени. При этом ПОДВИЖНЫЙ груз рычажного манометра 18 замыкает контакты выключателя 20, запускается реле 19 времени и одновременно включается шлейфовый осциллограф 17. По истечении первого заданного интервала времени первая группа коптактов реле 19 времени включает катушку соленоидного клапапа 11 я последпий сообщает полость трубки / с атмосферой. Давление в трубке падает до атмосферного, пружина 13 отводит ползун 5 с элементом 6 вправо, разъединяя его с люделью, которая начинает вращаться, и шлейфовый осциллограф 17 регистрирует импульсы от фотоприемпика 9. По истечении второго заданного интервала времени, включается вторая группа коптактон реле 19 времени, которая подает сигнал на закрытие задвижки аэродииамической труб1з1 и выключение осциллографа. Предмет и з о б р е т е и и я 1.Устройство для измерения поперечного аэродинамического момента, действующего па модель оперенного объекта, испытываемого з баллонной сверхзвуковой аэродипа.мической трубе, содержащее хвостовую цилиндрическую державку для крепления модели, упругий чувствительньп элемент с установлеппыми па пем тепзодатчиками и фотоэлемент, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможностч определения в одном экснерименте поперечных моментов, действующих иа моде.ть вращающегося я неподвижного объектов, державка соединена с моделью посредством устаповленного на радиально-упорном подшнпнике стакана и имеет внутреннюю цилиндрическую полость, в которой размещены фотоэлслшнт и подпружиненный поршень, имеющий смещенный по отношению к оси подшипника и параллельный ей копсольпый упругий элемент, причем в державке выполнено отверстие, через которое она соединена посредством золотиикового клапана с резервуаром аэродинамической трубы или с атмосферой. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью стоиорения модели и передачи усилия от ноперечпого аэродинамического моиовлепными iia нем теизодагчикам соппотииления, в стакане смонтнроваиа жестко связанная с ним втулка с двумя винтообразными срезами и назом, в который входит свободный конец консольного упругого элемента нри нодаче во внутреннюю иолость державки давления из резервуара аэродинамической трубы.

3. cTpoiicTBo но н. 1, отличающееся тем, что, с целью измерения угловой скорости вращения модели, на боковой иоверхности стакана вынолнен ряд отверстий, оси которых расноложены в одной плоскости с осью отверстия Б державке (иротив .которого установлеи фотоэлемент) и оитической осью осветителя.

CiT etir;a aspodu h-a.itvecKoi/

/friflyffui

Аэродинамическая mpySa Риг 3