Устройство для измерения присоединенной массы тел

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИСОЕДИНЕННОЙ МАССЫ ТЕЛ, содержащее сосуд с жидкостью, силовозбудитель , на штоке которого закреплено исследуемое тело, системы запуска и регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышеш1Я достоверности опытных данных, оно снабжено пневматической камерой с электропневматическим клапаном и акселерометром, при зтом силовозбудитель выполнен в виде пневмоцклиндра с поршнем, на ко тором закреплены шток и акселерометр, соединенный с системами запуска и регистрации , а полость пневмоциливдра со стороны, противоположной крепле- ; нию штока к поршню, через злектропнеЬматический клапан соединена с пневматической камерой. ; СЛ С

СОЮЗ-.СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 оиеВ<в 1 (51)S G 01 И 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 йсследуемое тело, системы запуска и регистрации, о т л и ч а ю щ е е. с я. тем, что, с целью повьппення достоверности опытных данных, оно снабжено пневматической камерой с электронневматическим клапаном и акселерометром, при этом силовозбудитель выполнен в виде пневмоцилиндра с поршнем, на ко-. тором закреплены шток и акселерометр, соединенный с системами запуска и регистрации, а полость пневмоцилиндра со стороны, противоположной крепле-; нию штока к поршню, через электропнев. матический клапан соединена с пневма-. тической камерой.

ГОСУДАРСТВЕННЬ9 КбМИТЕТ

i1O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.(21) 33846 70/23 (22) 18.01.82 (46) 07.02;91. Бюл. У 5 (72) А.Н.Иванов и В.И.Михайлов (53) 533.6.071г629.7.018 (088.8) (56) M,Pabst, Aufreshnungen Schnel"

ler Schwingungen nash den Ritzverfahren. 2.d.VDI,. 1929, 0 46.

Римак И.С., Крепс P.Ë. Присоединенные массы тел различной формы.

Труды ЦАГИ Р 635, 1947. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПРИСОЕДИНЕННОЙ МАССЫ ТЕЛ, содержа, щее сосуд с жидкостью, силовозбудитель, на штоке которого закреплено

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и может быть использовано для определения характеристик тел при нестационарных процессах..

Наиболее близким к изобретению яв ляется устройство для измерения присоединенной массы тел, содержащее сосуд с жидкостью., силовозбудитель, на штоке которого закреплено исследуе" мое тело, системы запуска и регистрации е

Недостатком устройства является то, что тело движется попеременно в одну и другую cTopoHbtg что снижает точность и достоверность опытных дайыих при определении присоединенных масс тел, обладающих существен" ной несимметрией, которая может при- фи водить к гистерезису характеристик.

Целью изобретения является повышение достоверности опытных данных. ф Для этого устройство для измере- ф, ния присоединенной массы тел, содер- .. 00 жащее сосуд с жидкостью, силовозбудитель, на штоке которого закреплено исследуемое тело, системы запуска и регистрации, снабжено пневматической камерой с электропневматическим кла- паном и. акселерометром, при этом си- " ловозбудитель выполнен в виде пневмоцнлиндра с поршнем, на котором закреплены шток и акселерометр, соединенный с системами запуска и регистра-. ции, а полость пневмоцилиндра со сто- . роны, противоположной креплению што-.ка к поршню, через электропневматический клапан соединена с пневматической камерой.

На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — характерная осциллограмма ускорения, получения на устройстве.

Устройство (фиг. 1) содержит силовозбудитель, выполненный в виде расположенного вертикально пневмоцилиндра в котором помещен поршень 2. К поршню прикреппен кронштейн 3, на котором установлен акселерометр 4, Для прохода кронштейна в боковой по-, верхности пневмоцнлиндра выполнен паз. Исследуемое тело 5 соединяют с поршнем 2 через шток 6. Тело погружено в жидкость, налитую в сосуд 7. Кштоку 6 прикреплены пружины 8, служа- 20 щие для уравновешивания поршня, аксеерометра и штока с моделью, погруженной в жидкость. Второй конец пружины прикреплен к передвижным крон штейнам 9, регулирукицим натяжение пру-25 жин. Бесштоковая полость пневмоцилиндра 1 соединена с пневматической камерой 10 опорного давления и закрыта в. ,начальный момент тарелкой 11 быстро-, действующего электропневматического клапана 12. Для создания в камере „IQ необходимого начального давления газа и его.èsìåpåíèÿ служит соответственно впускной вентиль 13 и манометр

14. Электроклапан 12 подключен к цепи, состоящей иэ батареи 15, заряд- ного сопротивления 16, конденсатора

17 и кнопки 18. Сигнал от акселерометра 4 регистрируют путем фотографии с экрана катодного осциллографа 19, 40 причем цепь запуска осциллографа при" соединена непосредственно к цепи пита-, ния электроклапана 12.

Устройство работает следукщим образом. 45

На конце штока б закрепляют тело 5, и погружают в жидкость, налитую в сосуд 7, С помощью кронштейнов 9 регулируют натяжение пружин 8 так, что суммарный вес всех движущихся элемен- О тов (поршень, шток, тело, акселерометр) оказался равным нулю, В камере

10 создают необходимое давление рабочего газа. При этом тарелка 11 клапана 12 закрывает доступ газу .в пневмо55 цилиндр 1, Перед началом измерений .поршень 2 с телом 5 подают вверх до

t соприкосновения с тарелкой 1 клапана.

При зам кании кнопки 18 конденсатор

17 разряжается на обмотку электромагнита клапана 12, Под действием электрического импульса клапан 12 откры-, вается, толкающий газ давит на поршень 2.

Под действием приложенной силы пор. шень 2, шток 6 и тело 5 с присоединенной жидкостью начинают двигаться с постоянным ускорением. Величину ускорения измеряют акселерометром 4 и регистрируют на осциллографе 19. После разрядки конденсатора 17 пружина

20 возвращает клапан в исходное положение, и доступ газа в пневмоцилиндр 1 прекращается. К этому времени днище поршня 2 достигает бокового паза и находящийся в цилиндре 1 толкающий газ выходит в атмосферу. Пружина 21 служит для торможения поршня и тела 5.

Устройство имеет камеру опорного давления объемом 2000 см, давление воздуха в ней может меняться от О до

5:1О . Па. Диаметр пневмоцилиндра составляет 20 мм, характерный размер исследуемого тела 3100 мм, размеры емкости для жидкости составляют 0=

=600 мм, Н=800 мм. На фиг. 2 приведена характерная осци лограма ускорения поршня и тела, полу иная с помощью описанного устройства. Время нарастания ускорения от нуля до постоянного значения составляет 1-1,5 мс.

Величину давления в опорной камере выбирают таким образом, чтобы смещение тела за время измерения (5-10 мс) не превышапо 1-2% от характерного размера тела. При этом условии обтекание тела все время остается потенциальным.

Дпя упрощения вычисления присоединенной массы обычно проводят два эксперимента, при одном и том же давлении воздуха в опорной камере — в первом иэ них тело движется в воде, во втором — в воздухе. Тогда присоединенная масса тела находится по формуле м =м("-2» - !), А хх д где М - масса. тела с поршнем, штоком и акселерометром;

A " амплитуда сигнала при испыта6 ниях,в воздухе;

Ая " амппитуда сигнапа при испытаниях в жидкости.

Погрешность определения присоеди-, ненной массы на данном устройстве on1

5 0344 ределяется в основном погрешностью измерения сигнала электронным осциллографом и для изготовленного образца не превышает 2-3Х, Дпя проверки были проведены измерения присоеди5 ненных масс тел, для которых имеются точные анапитические решения (циЛиндр, диск, пластина и .т.д.) . .Они показали хорошее совпадение расчетных и экспериментальных значений.

Так, теоретические значения коэф фициента присоединенной массы Я „=

И „/V, для шара, цилиндра, ппастивы и диска поперек потока соответственно равны jU>>=0,5; 0,785; 0,785;

0,647. Измерения для тех же тел дали (М у -"0,49; 0,81; 0,80; 0,63. Здесь

8) 6

V " объем тела, для ппастины Vобъем описанного цилиндра, а для диска — объем описанного шара.

Возможность устройства - проводить измерения присоединенной массы тел любой формы в условиях, более близких к их обтеканию в натурах условиях, позволяет уточнить аэродинамические характеристики тел, например, летательных аппаратов, при нестационарном течении rasa около них. В результате можно сократить количество испытаний каждого тела на специальных установках, моделирующих нестационарные режимы обтекания, что ведет к сокращению общей стоимости экспериментов для данного объекта.

103448! сак7

Редактор О. Филипова

Техред Я.Олийнык

Корректор С, Черни . °

3 акаэ 76 7 Тираж 347 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101