ВАКУУМНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ ИЗ ПОЛИМЕРНО-КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ)

Заявляемое техническое решение относится к приспособлениям для проведения повторно-статических испытаний аэродинамической поверхности, в частности, крыла, изготовленного из полимерно-композиционного материала (ПКМ), изменяемого профиль в процессе нагружения. Вакуумный модуль для проведения испытаний аэродинамической поверхности из полимерно-композиционного материала (далее вакуумный модуль) позволяет обеспечить взаимосвязь с аэродинамической поверхностью, не нарушая ее целостности.
Суть испытаний заключается в следующем.
Опытный образец, в виде аэродинамической поверхности, установленной на корпусе летательного аппарата, проходит повторно-статические испытания, которые предполагают многоразовое использование опытного образца, поэтому необходимо его сохранить без повреждений для проведения дальнейших испытаний.
Испытание заключается в раскрытии аэродинамической поверхности с помощью тяги, передающей нагрузки на опытный образец. В случае использования аэродинамической поверхности из металла тягу закрепляют на поверхности путем сверления отверстия и нарезания резьбы для болтового соединения. Однако такое крепление тяги к поверхности недопустимо, если в качестве образца использована аэродинамическая поверхность из ПКМ. Воздействие нагрузок на аэродинамическую поверхность из ПКМ приводит к деформации, изменяющей профиль поверхности, в результате чего материал (ПКМ) может расслоиться или растрескаться.
Для крепления тяги, раскрывающей аэродинамическую поверхность, предложено приспособление, в виде вакуумного модуля, позволяющее обеспечить контакт с аэродинамической поверхностью без нарушения ее целостности. Сложность такого приспособления заключается в обеспечении герметичного крепления вакуумного модуля на аэродинамической поверхности из ПКМ.
Предлагаемое приспособление, может быть выполнено в виде вакуумного модуля. Возможность крепления приспособления на аэродинамической поверхности обеспечивает вакуум, создаваемый внутри корпуса модуля, а надежность - герметик, нанесенный по периметру контактного соединения.
Частным вариантом выполнения такого приспособления является комплект мини-модулей, установленных в местах, подвергаемых максимальным нагрузкам, и обеспечивающих герметичность приспособления, даже в случае разгерметизации одного из корпусов мини-модуля (далее модуля), за счет того, что каждом модуле установлен обратный клапан.
Из уровня техники известен вакуумный захват (заявка RU на изобретение №93016452, МКИ B25J 15/06, приоритет 31.03.1993 г.), предназначенный для захвата и транспортирования грузов, преимущественно с шероховатой поверхностью. Вакуумный захват содержит корпус с уплотнительной головкой, центральную вакуумную камеру и концентрично установленные эластичные пленки.
Недостатком данного устройства является недостаточно высокая степень надежности крепления устройства к поверхности, деформируемой в процессе разгрузки, а также не гарантировано сохранение работоспособности устройства при его разгерметизации.
Из уровня техники известна вакуумная захватная головка (патент RU на изобретение №2370359, МКИ B25J 15/06, приоритет 22.01.2008 г.), предназначенное для вакуумного захвата и разгрузки плоских изделий. Вакуумная захватная головка включает подвижный орган и закрепленную на нем присоску, состоящую из корпуса с уплотнительным элементом, на котором установлен рычаг, связанный с периферийной частью уплотнительного элемента. При этом рабочая часть рычага шарнирно установлена и подпружинена.
Недостатком данного устройства является недостаточно высокая степень надежности крепления устройства к поверхности, деформируемой в процессе разгрузки, а также не гарантировано сохранение работоспособности устройства при его разгерметизации.
В качестве прототипа выбран вакуумный захватный корректирующий модуль (патент RU на изобретение №2431561, МКИ B25J 15/06, заявка №2009145337, 07.12.2009 г.), включающий корпусе направляющими элементами и вакуумную присоску с уплотнительным элементом, по периметру которой жестко закреплены рычаги.
Общим недостатком всех устройств является недостаточно высокая степень надежности крепления устройства к неровной или шероховатой поверхности, а также устройство теряет работоспособность при случайной разгерметизации.
Задачей данного технического решения является создание приспособления, позволяющего сохранить целостность аэродинамической поверхности из ПКМ, изменяющей профиль в процессе нагружения, и повысить надежность удержания вакуумного модуля на аэродинамической поверхности.
Указанная задача достигается за счет того, что вакуумный модуль для проведения испытаний аэродинамической поверхности из ПКМ содержит корпус, соединенный с пневмоприводом, эластичную пленку для контакта с аэродинамической поверхностью, и нанесенный на эластичную пленку по контуру корпуса слой герметика толщиной не менее 20 мм.
В частном случае исполнения задачей варианта вакуумного модуля является обеспечение его работоспособности в случае разгерметизации одного из модулей.
Для частного случая исполнения указанная задача достигается за счет того, что вакуумный модуль для проведения испытаний аэродинамической поверхности из ПКМ содержит корпус, соединенный с пневмосистемой, внутри которого выполнено центральное несквозное отверстие, в котором установлен подпружиненный шток, и гайку, установленную на выходе отверстия и ограничивающую движение пружины, при этом снаружи корпуса расположена охватывающая манжета, выступающая за пределы корпуса и образующая полость в виде конуса для создания вакуума.
Один из вариантов является применение комплекта вакуумных модулей, обеспечивающих распределение нагрузки по всей аэродинамической поверхности, в любой ее точке. В связи с тем, что при создании нагрузки, аэродинамическая поверхность из ПКМ деформируется и имеет прогиб, каждый из модулей предлагаемого устройства снабжен обратным клапаном, позволяющим использовать комплект вакуумных модулей, не опасаясь разгерметизации одного из них. Обратный клапан позволяет обеспечить герметичность и работоспособность устройства в целом, независимо от надежности каждого из модулей.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности удержания вакуумного модуля на аэродинамической поверхности, деформируемой в процессе нагружения, без нарушения ее целостности за счет нанесения слоя герметика по контуру корпуса вакуумного модуля на пленку, размещенную в зоне контакта вакуумного модуля с аэродинамической поверхностью, а также сохранение работоспособности комплекта вакуумных модулей в случае разгерметизации одного из них, за счет того, что каждый вакуумный модуль комплекта снабжен обратным клапаном.
Сущность предлагаемого вакуумного модуля выражается в прилагаемых чертежах.
На фиг.1 изображен вакуумный модуль, установленный на аэродинамической поверхности (вид спереди, вид сбоку);
На фиг.2 изображен вакуумный модуль в разрезе;
На фиг.3 изображен комплект вакуумных модулей, установленный на аэродинамической поверхности в изометрии.
Вакуумный модуль выполнен в виде корпуса 1 с открытым торцом. Корпус 1 соединен с пневмоприводом 2 и установлен с возможностью удержания на аэродинамической поверхности 3 из ПКМ за счет вакуума, создаваемого внутри корпуса 1. Между корпусом 1 вакуумного модуля и аэродинамической поверхностью 3 размещена эластичная пленка 4. По контуру корпуса 1 нанесен слой герметика 5, толщиной не менее 20 мм. Именно такая толщина слоя герметика позволяет обеспечить компенсацию изменения профиля аэродинамической поверхности и надежную герметичность соединения.
В случае испытания аэродинамической поверхности увеличенного удлинения и невозможности компенсации изменения профиля предлагается использовать комплект мини-модулей, позволяющих распределить нагрузку на большую площадь аэродинамической поверхности. Каждый из мини-модулей снабжен обратным клапаном, обеспечивающим надежное удержание модуля на аэродинамической поверхности, изменяемой профиль в ходе приложения нагрузки и отделение модуля от поверхности без видимых повреждений. Вакуумные мини-модули соединены между собой системой пневмоприводов в единый комплект. Разгерметизация одного из модулей не оказывает влияния в целом на комплект модулей, так как каждый из них снабжен обратным клапаном, позволяющим изолировать один модуль из комплекта мини-модулей от остальных.
Данное техническое решение повышает работоспособность устройства и обеспечивает удобство применения.
Корпус 1 вакуумного модуля (фиг.2) соединен с пнемосистемой 2 и размещен на аэродинамической поверхности 3, при этом между аэродинамической поверхностью 3 и корпусом 1 вакуумного модуля расположена эластичная пленка 4. Корпус 1 вакуумного модуля выполнен в виде цилиндрической поверхности с несквозным отверстием 6 внутри, в котором установлен подпружиненный шток 7. Шток 7 представляет собой клапан обратного действия. На выходе отверстия 6 установлена гайка 8, которая ограничивает величину растяжения пружины 9. Корпус 1 снабжен охватывающей манжетой 10, выступающей за пределы корпуса вакуумного модуля 1 и образующей полость в виде конуса. Полость в виде конуса необходима для создания вакуума и удержания вакуумного модуля на испытываемой поверхности (показано на фиг.3). По краю контура конуса нанесен герметик 5 для усиления контакта с поверхностью, изменяющей профиль в момент действия нагрузок, создаваемых силовозбудителем (на рис.не показан) и контролируемых динамометром 11. Герметик 5, нанесенный по краю контура конуса, обеспечивает герметичное прилегание модуля к аэродинамической поверхности 3.
Комплект вакуумных мини-модулей работает следующим образом. При повторно-статических наземных испытаниях аэродинамическую поверхность 3 (фиг.3) принудительно раскрывают. Для этого комплект вакуумных мини-модулей устанавливают на аэродинамическую поверхность 3, объединяют рычажной системой 12, соединяют через пневмосистему 2 с вакуумметром и замыкают на один силовозбудитель (не показан).
Внутри корпуса 1 каждого модуля создают разряжение, контролируемое по вакуумметру. Силовое воздействие передают на аэродинамическую поверхность 3 с помощью тяги, контролируя нагрузки динамометром 11. В процессе испытаний, в зависимости от величины нагрузки, происходит изменение профиля поверхности. Величину прогиба, получаемого в процессе испытаний, в зависимости от величины нагрузки, компенсируют слоем герметика 5, нанесенного" на эластичную пленку 4.
В некоторых случаях возможна разгерметизация одного из модулей. Но, учитывая, что каждый из модулей имеет обратный клапан, в целом система сохраняет свою работоспособность.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает компенсацию изменения профиля аэродинамической поверхности, повышает надежность удержания вакуумного модуля за счет нанесения слоя герметика в зоне контакта корпуса вакуумного модуля с аэродинамической поверхностью, а также сохраняет работоспособность приспособления в случае разгерметизации одного из модулей за счет обратного клапана, установленного на каждом вакуумном модуле.
Предлагаемое приспособление обеспечивает по сравнению с прототипом более высокую надежность крепления, работоспособность и исключает повреждение поверхности, что позволит найти широкое его применение и в других областях.