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.
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.