Поворотный электрифицированный стенд для измерения аэродинамических характеристик

Полезная модель относится к области приборостроения и может быть широко использована для решения задач экспериментальной аэродинамики, в частности для размещения моделей и специального оборудования при проведении исследований в аэродинамической трубе. Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, - создание конструкции с жестко закрепленной столешницей используемой для размещения модели, для увеличения точности проводимых исследований, с возможностью моделирования рельефа включающего в себя поверхности с уклоном до 15°, включающей в себя вращающее контактное устройство для повышения безопасности при повороте модели. Поставленная задача решается путем горизонтального расположения поворотного стола, использования контргруза весом не менее 1,5 тонн, для исключения вибраций конструкции, установки верхней поворотной столешницы на 4 независимых опорах-талрепах. Заявленная полезная модель существенно расширяет возможности проведения модельных физических экспериментов в аэродинамической трубе за счет исключения посторонних факторов влияющих на результаты эксперимента, увеличения надежности конструкции.

Полезная модель относится к области приборостроения и может быть широко использована для решения задач экспериментальной аэродинамики, в частности для размещения моделей и специального оборудования при проведении исследований в аэродинамической трубе.

Известно аналогичное устройство - поворотный стол для размещения исследуемых моделей, который установлен в зоне рабочей части аэродинамической трубы (патент на изобретение РФ 2462695, МПК G01M 9/02, 2010). Устройство установлено в нижней горизонтальной плоскости вне зоны воздушного потока, имеет автономный механизм управления, жестко связанную с поворотным столом трехкоординатную траверсу, которая имеет автономный механизм управления, и поворотный круг для размещения исследуемых моделей, который установлен в зоне рабочей части аэродинамической трубы и имеет автономный механизм управления.

Недостатками известного решения являются:

1) недостаточная жесткость креплений поворотного круга, используемого непосредственно для размещения модели, при высоких скоростях возможно возникновение вибраций, влияющих на результаты проводимых исследований;

2) устройство не предназначено для использования тензовесов (датчики предназначенные для определения аэродинамических нагрузок и крутящих моментов);

3) невозможно размещение плоскости поворотного круга под углом к горизонтали, что необходимо для моделирования особенностей рельефа.

4) отсутствие вращающегося контактного устройства, которое позволяет подводить питание к используемым приборам, без опасности повреждения кабелей питания при вращении поворотного круга.

Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью, - создание конструкции с жестко закрепленной столешницей, используемой для размещения модели, с возможностью использования тензовесов различных производителей, с возможностью моделирования рельефа включающего в себя поверхности с уклоном до 15°.

В представленном техническом решении поворотный стол располагается горизонтально, для снижения вибрации конструкции используется контргруз весом не менее 1,5 тонн, верхняя поворотная столешница установлена на 4 независимых опорах-талрепах, позволяющих осуществлять регулировку угла наклона верхней столешницы, под верхней столешницей предусмотрено место для размещения различных измерительных систем, в том числе тензовесов, питание к которым подводится через вращающееся контактное устройство, что исключает возможность повреждения кабелей и оборудования при повороте.

Основными функциями стенда являются:

- автоматизированный поворот и фиксация модели (максимальной массой не менее 100 кг) с точностью не ниже 1° с возможностью ручной доводки;

- вертикальное линейное перемещение модели - с точностью не ниже 1 мм.

Основными узлами поворотного электрифицированного стенда для измерения аэродинамических характеристик (Фиг.1) являются подъемно-опускной механизм (1) и опорно-поворотный механизм (2).

Подъемно-опускной механизм стенда включает в себя столешницу, выполненную из фанерного листа, закрепленную на сварной стальной раме из швеллера. Предусмотрена возможность замены столешницы. Рама крепится к опорно-поворотному столу на 4-х независимых регулируемых винтовых опорах-талрепах, позволяющих осуществлять регулировку угла наклона столешницы. Для уменьшения колебаний и возможных резонансных явлений в виде крутильных колебаний относительно вертикальной оси две пары опор-талрепов жестко соединяются между собой стальными пластинами. Подъем (опускание) столешницы с установленной на нее моделью осуществляется с помощью последовательного вращения гаек-втулок талрепов.

Опорно-поворотный механизм (Фиг.2) включает в себя: опорно-поворотный стол (1), опорно-поворотное устройство (2), вращающееся контактное устройство (3), привод (4), опорную раму (5), раму для крепления привода (6).

Компоновочная схема опорно-поворотного механизма:

Опорно-поворотный стол (ОПС) состоит из стальной столешницы, закрепленной на сварной стальной раме. Стальная столешница имеет места крепления опор-талрепов. Поворотная рама ОПС представляет собой сварную конструкцию. На столешницу устанавливаются тензовесы и «контргруз» массой 1,5±0,5 тонны для снижения вибрации. На ОПС устанавливаются и жестко крепятся четыре винтовых опоры-талрепа подъемно-опускного механизма. К опорно-поворотному столу крепится кольцо опорно-поворотного устройства с зубчатым венцом, который входит в зацепление с шестерней привода.

Опорно-поворотное устройство (ОПУ) - неподвижное кольцо (без зубчатого венца) закрепляется на неподвижной стальной опорной раме. К кольцам опорно-поворотного устройства крепятся соответствующие части вращающегося контактного устройства для передачи силовых и управляющих электрических сигналов от неподвижной части к вращающейся.

Вращающееся контактное устройство - снабжено датчиком угла поворота с цифровым интерфейсом и дискретным выходом. Позволяет осуществлять поворот ОПС на 360° с точностью не ниже 1°.

Привод состоит из мотор-редуктора, размещаемого на сварной раме. Рама привода представляет собой сварную конструкцию из швеллера. Электродвигатель мотор-редуктора - с функцией реверса, имеет второй выходной вал для установки на него маховика в качестве ручного привода. Привод снабжен фиксатором положения. Управление двигателем привода - дистанционное, кнопочное.

Рама опорная представляет собой жесткую сварную металлоконструкцию, закрепленную анкерными болтами к полу через резиновые прокладки.

Таким образом, предлагаемый поворотный электрифицированный стенд для измерения аэродинамических характеристик позволяет проводить исследования в аэродинамической трубе, с использованием различных измерительных систем, в том числе тензовесов используемых для определения аэродинамических нагрузок и крутящих моментов, обеспечивает высокую точность поворота, и вертикального перемещения модели в рабочей зоне аэродинамической трубы, предоставляет возможность моделирования окружающей застройки и различного рельефа местности.

Поворотный электрифицированный стенд для измерения аэродинамических характеристик, включающий опорную раму, поворотный круг для размещения исследуемых моделей, систему автоматизированного поворота, систему перемещения поворотного круга в любую промежуточную плоскость, от нижней горизонтальной до верхней горизонтальной в левой или правой вертикальных плоскостях, расположенных параллельно оси аэродинамической трубы, отличающийся горизонтальным расположением поворотного круга (столешницы), установленной на 4-х независимых опорах талрепах, наличием контргруза, вращающегося контактного устройства, тензовесов.