Трехстепенной шарнир для испытаний аэродинамических моделей

Полезная модель относится к области экспериментальной аэродинамики летательных аппаратов. Трехстепенной шарнир для испытаний аэродинамических моделей, содержит стойку, качалку и корпус с подшипниками и датчиками углов, S-образная стойка, имеющая форму аэродинамического профиля обеспечивает над фюзеляжное крепление модели, оставляющее стойку в аэродинамической тени модели. Трехстепенной шарнир, содержит единую силовую раму, позволяющую использовать ее в качестве силового узла модели, систему тяг, установленных на стойке и качалке шарнира, датчики углов выполнены с дистанционной передачей сигнала по радиоканалу. Техническим результатом реализации полезной модели является создание шарнира большей грузоподъемности, позволяющего устанавливать аэродинамическую модель с размахом крыльев до 2,5 м, повышение точности проведения испытаний, увеличение диапазона исследуемых углов атаки и скольжения модели, а также увеличение надежности работы шарнира.

Полезная модель относится к области экспериментальной аэродинамики летательных аппаратов.

Из существующего уровня техники известно поддерживающее устройство, состоящее из стойки с подшипниками и датчиком угла, качалки и корпуса, позволяющее модели совершать вращение с тремя угловыми степенями свободы (патент RU 2226680 С2, МПК G02M 9/00, 2003 г.). Недостатком данного технического решения является то, что оно размещено снизу от аэродинамической модели и оказывает сильное влияние на ее обтекание при больших углах атаки.

Известен шарнир, используемый для испытаний аэродинамических моделей и состоящий из стойки, качалки и корпуса с подшипниками и датчиками углов (Аэродинамика и динамика полета малоразмерных беспилотных летательных аппаратов / Под ред. В.С. Брусова. М. Издательство МАИ-ПРИНТ, 2010. 339 стр.). Недостатками данного технического решения являются то, что стойка шарнира расположена под фюзеляжем модели и оказывает влияние при испытаниях модели на больших углах атаки, также электрические кабели от датчиков идут к стойке и для передачи сигналов используются скользящие контакты

Наиболее близким к заявленному техническому решению является трехстепенной шарнир для испытаний аэродинамических моделей, защищенный патентом RU 126134 U1 МПК G01M 9/00 от 20.03.2013 г. Шарнир содержит стойку, качалку и корпус с подшипниками и датчиками углов, стойка установлена над верхней поверхностью аэродинамической модели, корпус выполнен из двух независимых частей, установленных по обе стороны качалки, а датчики углов выполнены с дистанционной передачей сигнала по радио каналу.

Недостатками данного технического решения является:

а) - стойка шарнира расположена так над фюзеляжем модели, что при испытаниях на малых углах атаки может задевать вертикальное оперение, это не позволяет модели безопасно вращаться на всех углах рыскания;

б) - недостаточная прочность шарнира для установки модели с большим размахом (размах модели 900 мм max)

Задачей и техническим результатом полезной модели является разработка шарнира большей грузоподъемности с системой тяг позволяющего устанавливать аэродинамическую модель с размахом крыльев до 2,5 м, обеспечивающего повышение точности проведения испытаний, увеличение диапазона исследуемых углов атаки и скольжения модели, а также увеличение надежности работы шарнира и уменьшение помех сигналов измерения углов. Аэродинамическая модель с размахом крыльев до 2,5 позволяет получить более достоверные результаты эксперимента за счет масштабного фактора.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в трехстепенном шарнире для испытаний аэродинамических моделей, содержащем стойку, качалку и корпус с подшипниками и датчиками углов, установлена единая силовая рама, позволяющая использовать ее в качестве силового узла модели, система тяг, закрепленных на стойке и качалке шарнира, фиксирующих вращение модели по определенным диапазонам углов, стойка, состоящая из трех элементов, имеющих форму аэродинамического профиля, и переходники на посадочные места аэродинамической трубы и трехстепенного шарнира.

На фиг. 1, 2 и 3 изображена математическая модель трехстепенного шарнира при виде спереди, сверху и в изометрии.

На фиг. 4 представлена стойка с переходниками.

На фиг. 5 представлена схема размещения трехстепенного шарнира с моделью в аэродинамической трубе во время проведения испытаний.

Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1, 2, 3, на которых показан трехстепенной шарнир 4 в сборе на виде спереди и сверху и в изометрии. Трехстепенной шарнир включает силовой узел 11, на котором установлена качалка 8, вал 10, стойка 5. В каждом из элементов шарнира установлены подшипники 9 и датчики углов 6 с дистанционной передачей сигнала по радиоканалу. Система тяг 7 позволяет производить плавную смену углов тангажа.

Трехстепенной шарнир соединен через переходник 12 со стойкой 1, состоящей из элементов 13, 14, 15, (фиг. 4) имеющих форму аэродинамического профиля.

Стойка 1 в сборе установлена на поддерживающем устройстве 2 аэродинамической трубы 3 (фиг. 5), через переходник 16 таким образом, что обеспечивает над фюзеляжное крепление модели, чтобы при проведении испытаний оставлять стойку в аэродинамической тени модели.

Работает устройство следующим образом. Аэродинамическую модель 17 закрепляют на силовом узле модели 11, система тяг 7, установленных на стойке 5 и качалке 8 шарнира, фиксирует вращение модели по определенным диапазонам углов. Включается поток аэродинамической трубы 3. Аэродинамическая модель 17 выводится из положения равновесия, ей сообщаются угловые скорости вращения. Показания датчиков углов 6 шарнира передаются по радиоканалу на внешнее устройство, которое вводит коррективы в управление модели.

Таким образом, достигается ожидаемый технический результат, а именно, повышается точность проведения испытаний модели на различных углах атаки за счет расположения стойки 1 шарнира сверху модели в области аэродинамической тени. Растет надежность работы шарнира, шарнир большей грузоподъемности позволяет установить аэродинамическую модель с размахом крыльев до 2,5 м, что позволяет получить более достоверные результаты эксперимента за счет масштабного фактора, увеличивается диапазон исследуемых углов атаки и скольжения модели, система тяг позволяет производить плавную смену углов тангажа, стойка 1, состоящую из трехэлементов, имеющих форму аэродинамического профиля, позволяет модели безопасно вращаться на всех углах рыскания.

Трехстепенной шарнир для испытаний аэродинамических моделей, содержащий стойку, качалку и корпус с подшипниками и датчиками углов, отличающийся тем, что содержит единую силовую раму, позволяющую использовать ее в качестве силового узла модели, систему тяг, установленных на стойке и качалке шарнира, фиксирующих вращение модели по определенным диапазонам углов, дополнительно содержит стойку, состоящую из трех элементов, имеющих форму аэродинамического профиля, и переходники на посадочные места аэродинамической трубы и трехстепенного шарнира.

РИСУНКИ