СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ ЭЛЕМЕНТОВ ОГРАЖДЕНИЙ ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКИ

Полезная модель относится к экспериментальному оборудованию для исследования элементов гибких и струйных ограждений воздушной подушки транспортных средств в аэродинамической трубе, в частности, элементов ограждения при выпуске и уборке на самолетных шасси на воздушной подушке, статической воздушной подушки экранопланов и других транспортных средств.
Проведение экспериментальных исследований гибких ограждений воздушной подушки шасси на представленном в полезной модели оборудовании в набегающем потоке воздуха аэродинамических труб необходимо для выбора геометрических параметров и давлений в полостях гибкого ограждения, при которых в процессах выпуска и уборки гибких ограждений на самолетных шасси и движении транспортных средств с воздушной подушкой гибкие ограждения не будут подвержены явлениям динамической аэроупругости - флаттеру и дивергенции.
Из уровня техники известно экспериментальное оборудование для исследования гибких и струйных ограждений воздушной подушки транспортных средств.
В статье «Экспериментальное исследование управления продольным моментом шасси на воздушной подушке комбинированной схемы поворотом сопл струйного ограждения», авторы Ю.Ю.Мерзликин, А.А.Долгополов, Сборник докладов V научной конференции по гидроавиации «Гидроавиасалон-2004», Сентябрь 3-5 2004», 1 часть, стр.242…254, Москва, 2004 г., приведено описание стенда для испытаний элементов ограждения воздушной подушки, содержащего устройство формирования потока, две параллельные вертикальные стенки, соединенные между собой поперечной стенкой, установленный в нижней части плоский экран, выполненный с возможностью вертикального перемещения, расположенные между вертикальными стенками выше экрана верхнюю и нижнюю пластины, оснащенные средствами крепления элемента ограждения, при этом ресивер, образованный вертикальными параллельными стенками, верхней и нижней пластинами, элементами ограждения, и поперечной стенкой, не выходящей за кромку верхней пластины, пневматически связан с нагнетателем.
Недостатком известного из статьи стенда является ограничение возможности проведения испытаний при изменении конфигурации элементов ограждения воздушной подушки, а также ограничение размеров элементов ограждения в связи с небольшими размерами стенда и трудностью получения равномерного потока, набегающего на элементы ограждения, что приводит к искажениям результатов испытаний, обусловленных масштабным эффектом.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки, представленный в статье, принят за прототип заявленной полезной модели.
Технический результат состоит в обеспечении испытания элементов ограждения при изменении их конфигурации. Технический результат состоит также в расширении возможностей стенда при моделировании нагружения элементов ограждения воздушной подушки. Технический результат состоит также в повышении точности результатов эксперимента.
Технический результат достигается совокупностью следующих признаков.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки, как и в прототипе, содержит устройство формирования потока, две параллельные вертикальные стенки, соединенные между собой поперечной стенкой, установленный в нижней части плоский экран, выполненный с возможностью вертикального перемещения, расположенные между вертикальными стенками выше экрана верхнюю и нижнюю пластины, примыкающие к поперечной стенке и оснащенные средствами крепления элемента ограждения, при этом ресивер, образованный вертикальными параллельными стенками, верхней и нижней пластинами, элементами ограждения, и поперечной стенкой, пневматически связан с нагнетателем, но в отличие от прототипа, устройство формирования потока выполнено в виде аэродинамической трубы, параллельные стенки установлены в аэродинамической трубе в области ядра потока, а стенд содержит дополнительно пару внешних вертикальных стенок, установленных между вертикальными параллельными стенками и границей струи воздушного потока, создаваемого аэродинамической трубой, причем передние кромки внешних вертикальных стенок выдвинуты навстречу потоку относительно передних кромок параллельных вертикальных стенок.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки характеризуется тем, что в экране выполнены прорези, через которые проходят вертикальные параллельные и внешние вертикальные стенки.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки характеризуется тем, что каждая вертикальная параллельная стенка состоит из двух частей, выполненных с возможностью перемещения относительно друг друга, при этом часть стенки, расположенной со стороны элемента ограждения воздушной подушки, закреплена на поверхности экрана, а с внешней стороны к ней расположена другая часть стенки.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки характеризуется тем, что он оснащен механизмом изменения конфигурации элементов гибкого ограждения.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки характеризуется тем, что элементы ограждения воздушной подушки установлены на аэродинамических весах.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки характеризуется тем, что плоский экран оснащен средствами измерения давления.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки характеризуется тем, что стенд, оснащен средствами измерения давления в ресивере.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки характеризуется тем, что элементы ограждения оснащены средствами измерения их состояния.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки характеризуется тем, что в качестве средств измерения состояния элементов ограждения установлены датчики давления, расхода и тензодатчики.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки характеризуется тем, что нагнетатель воздуха в ресивер оснащен средствами измерения расхода и давления подаваемого воздуха.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки характеризуется тем, что вертикальные параллельные стенки, вертикальные внешние стенки и/или поперечная стенка и/или пластины выполнены из прозрачного материала.
Представленная совокупность признаков является существенной для достижения заявленных технических результатов.
Выполнение стенда для испытаний элементов ограждения воздушной подушки содержащим устройство формирования потока, выполненное в виде аэродинамической трубы, соединенные между собой поперечной стенкой две параллельные вертикальные стенки, установленные в аэродинамической трубе в области ядра потока, дополнительную пару внешних вертикальных стенок, установленных между вертикальными параллельными стенками и границей струи воздушного потока, создаваемого аэродинамической трубой, передние кромки которых выдвинуты навстречу потоку относительно передних кромок параллельных вертикальных стенок, а также установленный в нижней части плоский экран, выполненный с возможностью вертикального перемещения, расположенные между вертикальными стенками выше экрана верхнюю и нижнюю пластины, примыкающие к поперечной стенке и оснащенные средствами крепления элемента ограждения, с образованием ресивера между вертикальными параллельными стенками, верхней и нижней пластинами, элементами ограждения и поперечной стенкой, не выходящей за кромку верхней пластины, пневматически связанного с нагнетателем воздуха, обеспечивает возможность проведения испытания элементов ограждения при изменении их конфигурации в набегающем потоке, а также расширение возможностей стенда при моделировании нагружения элементов ограждения воздушной подушки.
Выполнение в экране прорезей, через которые проходят вертикальные параллельные и внешние стенки, обеспечивает изменение высоты положения элементов ограждения над экраном, что характерно для проведения испытания элементов ограждения при изменении их конфигурации в набегающем потоке.
Выполнение каждой параллельной вертикальной стенки из двух частей, выполненных с возможностью перемещения относительно друг друга, и закрепление на поверхности экрана части стенки, расположенной со стороны элемента ограждения воздушной подушки, и расположение с внешней стороны к ней другой части стенки обеспечивает примыкание параллельных вертикальных стенок к экрану без зазора, что предотвращает потери давления в ресивере и камере воздушной подушки и повышает точность эксперимента.
Оснащение стенда механизмом изменения конфигурации элементов гибкого ограждения позволяет в процессе эксперимента изменять конфигурацию элемента ограждения, например, при ее уборке или выпуске, что обеспечивает возможность проведения испытания элементов ограждения при изменении их конфигурации в набегающем потоке, а также расширяет возможности стенда при моделировании нагружения элементов ограждения воздушной подушки.
Установка элементов ограждения воздушной подушки на аэродинамических весах позволяет замерить аэродинамические силы и моменты, действующие на элементы ограждения, в том числе в процессе изменения их конфигурации, что обеспечивает возможность проведения испытания элементов ограждения при изменении их конфигурации в набегающем потоке, а также расширяет возможности стенда при моделировании нагружения элементов ограждения воздушной подушки.
Оснащение плоского экрана средствами измерения давления на экране спереди, под и сзади элементов по направлению набегающего потока повышает точность результатов эксперимента при проведения испытания элементов ограждения в процессе изменения их конфигурации в набегающем потоке.
Оснащение стенда средствами измерения давления в ресивере повышает точность результатов эксперимента при проведении испытания элементов ограждения в процессе изменения их конфигурации в набегающем потоке.
Оснащение элементов ограждения средствами измерения их состояния способствует повышению точности эксперимента при проведении испытания элементов ограждения в процессе изменения их конфигурации в набегающем потоке.
Оснащение нагнетателя воздуха в ресивер средствами измерения и регулирования расхода и давления подаваемого воздуха расширяет возможности стенда при моделировании нагружения элементов ограждения воздушной подушки.
Выполнение вертикальных параллельных стенок, вертикальных внешних стенок и/или поперечной стенки и/или пластин из прозрачного материала расширяет возможности стенда при моделировании нагружения элементов ограждения воздушной подушки.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен поперечный разрез стенда.
На фиг 2. представлен продольный разрез стенда.
На фиг 3. представлен стенд при виде в плане.
Стенд для испытания в аэродинамической трубе элементов ограждения воздушной подушки устроен следующим образом.
Стенд для испытаний элементов 1 ограждения воздушной подушки (фиг.1, 2, 3) содержит устройство формирования потока, выполненное в виде аэродинамической трубы 2, две параллельные вертикальные стенки 3 и 4, соединенные между собой поперечными стенками передней 5 и задней 6, установленными в нижней части плоского экрана 7, выполненный с возможностью вертикального перемещения, расположенные между параллельными вертикальными стенками 3, 4 и выше экрана 7 верхнюю 8 и нижнюю 9 пластины, оснащенные средствами крепления (на фиг. не показаны) элемента 1 ограждения. При этом параллельные вертикальные стенки 3, 4, экран 7, элементы 1 ограждения, нижняя пластина 9 и поперечные стенки 5 и 6 формируют камеру 10 воздушной подушки, а между параллельными вертикальными стенками 3 и 4, верхней 8 и нижней 9 пластинами, элементами 1 ограждения, и поперечной задней стенкой 6, не выходящей за кромку верхней пластины 8, формируется ресивер 11, который пневматически, например, посредством отверстия 12 в поперечной задней стенке 6 и воздуховода 13, связан с нагнетателем воздуха, например, вентилятором 14.
Параллельные вертикальные стенки 3 и 4 установлены в аэродинамической трубе 2 в области ядра потока, а стенд содержит дополнительно пару внешних вертикальных стенок 15 и 16, установленных между параллельными вертикальными стенками 3, 4 и внешней границей воздушного потока, создаваемого аэродинамической трубой 2, причем передние кромки 17 и 18 (фиг.3) соответственно внешних вертикальных стенок 15 и 16 выдвинуты навстречу потоку относительно передних кромок (на фиг. не обозначены) параллельных вертикальных пластин 3 и 4.
В экране 7 выполнены прорези (на фиг. не обозначены), через которые проходят параллельные вертикальные стенки 3, 4 и вертикальные внешние стенки 15, 16. Каждая параллельная вертикальная стенка, например, стенка 3, образована из двух частей, выполненных с возможностью перемещения относительно друг друга, при этом часть 19 стенки 3, расположенной со стороны элемента 1 ограждения воздушной подушки, закреплена на поверхности экрана 7, а с внешней к части 19 стороны расположена другая часть 20 стенки 3. Внешняя часть стенки 20 закреплена специальными элементами, не затеняющими поток внутри трубы неподвижно.
В предпочтительном варианте выполнения стенд оснащен механизмом изменения конфигурации, например, уборки и выпуска, элементов 1 ограждения воздушной подушки, содержащим, например, систему блоков и тросов (на фиг. не показано), элементы 1 ограждения воздушной подушки могут устанавливаться на аэродинамические весы (на фиг. не показаны), плоский экран 7 оснащаться средствами измерения давления на его поверхности, например, манометрами 21, ресивер 11 (фиг.2) - средствами измерения давления, а нагнетатель воздуха, выполненный, например, в виде вентилятора 14 - средствами определения и регулирования расхода и давления в виде, например, мерных шайб 22 и шиберных заслонок 23. Параллельные вертикальные стенки 3, 4, вертикальные внешние стенки 15, 16 и/или поперечные стенки 5 и 6 и/или пластины 8, 9 выполнены из прозрачного материала.
Стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки работает следующим образом.
Перед испытаниями верхняя 8 и нижняя 9 пластины средствами крепления соединены с элементами 1 ограждения воздушной подушки. В качестве элементов 1 могут использоваться двухъярусные, струйные, гибкие, преобразуемые, например, складываемые, и другие типы ограждений воздушной подушки. На элементах 1 ограждения предварительно могут устанавливаться элементы измерения их состояния, например, датчики давления, тензодатчики и другие измерительные средства (на фиг. не показаны). На поверхности плоского экрана 7 также могут устанавливаться датчики давления впереди, под и сзади элементов 1 ограждения. Ресивер 11 посредством отверстия 12 и воздуховода 13 соединяется с нагнетателем воздуха, например, вентилятором 14. Экран 7 устанавливается на требуемую программой испытания высоту относительно камеры 10 воздушной подушки. Затем приводится в действие аэродинамическая труба 2, в ресивер 11 подается воздух, давление которого измеряются мерной шайбой 22, а расход регулируются шиберной заслонкой 23.
Благодаря наличию внешних вертикальных стенок 15, 16 и расположению их передних кромок 17, 18 впереди передних кромок (на фиг. не обозначено) параллельных вертикальных стенок 3, 4, поток, набегающий на элементы 1 ограждения, соответствует турбулентности потока аэродинамической трубы 2. Выполнение внешних вертикальных стенок 15, 16, параллельных вертикальных стенок 3, 4 и/или пластин 8, 9 и/или поперечных стенок 5 и 6 прозрачными обеспечивает возможность наблюдения за изменением формы элементов 1 ограждения в ходе эксперимента, а также при изменении их конфигурации, например, при выпуске или уборке элементов 1 ограждения.
Варьирование величин скоростного напора в аэродинамической трубе 2, расхода и давления воздуха, подаваемого в ресивер 11, а также расстояния элементов 1 от экрана 7 позволяет моделировать состояние и форму элементов 1 ограждения как при разных скоростях движения, так и в процессе выпуска и уборки элементов 1 ограждения воздушной подушки.
Таким образом, представленный в описании полезной модели стенд для испытаний элементов ограждения воздушной подушки обеспечивает достижение заявленного технического результата, а именно обеспечивает испытания элементов ограждения при изменении их конфигурации, а также расширяет возможности стенда при моделировании нагружения элементов ограждения воздушной подушки.
Представленные в описании полезной модели сведения о выполнении стенда для испытаний в аэродинамической трубе элементов ограждения воздушной подушки достаточны для разработки, изготовления и проведения исследований на стенде элементов 1 ограждения разных типов. Полезная модель отвечает условию патентоспособности «промышленная применимость».
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ К ОПИСАНИЮ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
1 - элемент ограждения воздушной подушки;
2 - аэродинамическая труба;
3 - параллельная вертикальная стенка;
4 - параллельная вертикальная стенка;
5 - передняя поперечная стенка;
6 - задняя поперечная стенка;
7 - плоский экран;
8 - верхняя пластина;
9 - нижняя пластина;
10 - камера воздушной подушки;
11 - ресивер;
12 - отверстие в поперечной стенке 6;
13 - воздуховод;
14 - вентилятор;
15 - внешняя вертикальная стенка;
16 - внешняя вертикальная стенка;
17 - передняя кромка внешней вертикальной стенки 15;
18 - передняя кромка внешней вертикальной стенки 16;
19 - часть параллельной вертикальной стенки 3, расположенной со стороны элемента 1 ограждения воздушной подушки;
20 - часть параллельной вертикальной стенки 3, расположенная с внешней к части 19 параллельной вертикальной стенки 3;
21 - манометр;
22 - мерная шайба;
23 - шиберная заслонка.