Основание для поворотной платформы испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета

Полезная модель относится к измерительной техники, в основном к испытательному оборудованию, предназначенному для стендовых испытаний режимов работы топливной системы вертолетов во время выполнения ими маневров во время полета.
В настоящее время известны моделирующие стенды, предназначенные для моделирования работы испытуемых объектов в условиях нагрузок, возникающих при чередовании осей наклона на «тангаж» и «крен».
Например, известен стенд для испытаний топливно-масляных агрегатов летательных аппаратов (SU 1360363, кл. G01M 19/00, 2006 г), содержащий станину (монтажное основание) с поворотной, относительно вертикальной оси, платформой для размещения испытуемого агрегата.
Наиболее близким к заявляемой конструкции является стенд для испытания топливной системы самолетов (https://www.aex.ru/docs/3/2016/4/13/2412/), включающий основание, на котором закреплены опоры с поворотной рамой, имитирующей наклон самолета по тангажу. Основание выполнено в виде решетчатого каркаса, смонтированного из продольных и поперечно расположенных балок, выполненных из труб квадратного сечения. На центральной продольной балке закреплены стойки, на которых установлена поворотная рама для осуществления испытания на тангаж объекта испытания. Поворот рамы осуществляется с помощью приводов, связывающих основание с рамой.
К недостаткам известного стенда следует отнести конструкцию каркаса основания, которое не приспособлено для проведения многопрофильного испытания, в частности изменения пространственного положения испытуемого объекта по тангажу и крену. Основание каркаса во время испытаний принимает на себя не только вес установленных на нем компонентов стенда, но и реакции инерционных сил, возникающих при изменении положения этих компонентов. Например, при наклоне объекта испытаний по крену возникает сила, направленная поперек продольной оси основания, а при перемещении по тангажу - вдоль указанной оси. Эти силы имеют значительные величины, способные оторвать каркас основания от фундамента. В существующем стенде не предусмотрены конструкционные элементы, препятствующие действиям этих сил.
Проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в разработке конструкции основания поворотной платформы испытательной установки, применимой к авариестойкой топливной системе вертолета, которая способна компенсировать инерционные силы, возникающие как от веса поворотной платформы, испытательной установки с закрепленным в ней объектом испытания, так и от сил, возникающих при вращательном перемещении поворотных рам как в продольном, так и в поперечном направлении.
Техническим результатом полезной модели является повышение механической прочности основания поворотной платформы испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета при изменении ее пространственного положения по тангажу и крену.
Техническое решение осуществляется за счет того, что основание для поворотной платформы испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета включает решеточный каркас из продольных и поперечных балок, на котором закреплены опоры для установки на них поворотной рамы по тангажу. Согласно полезной модели по бокам каркаса основания расположены две продольные силовые балки из труб прямоугольного сечения. Между силовыми продольными балками установлены промежуточные продольные балки из швеллеров, связанные в решетку между наружными и внутренними поперечными балками. На каждой силовой продольной балке в центре и по краям с нижней стороны приварены пластины крепления к фундаменту, а над ними на верхней стороне силовых балок в центре приварены пластины крепления стоек, а по бокам - пластины крепления раскосов. Пластины крепления к фундаменту приварены ребрами связи соответственно к пластинам крепления стоек и к пластинам крепления раскосов. К стойкам в центральной части с внутренней стороны приварены пластины для соединения их с подкосами, которые нижним торцом прикреплены к внутренней поперечной балке. В месте соединения раскосов со стойками на каждой боковой продольной стороне каркаса прикреплен тройник для установки на нем подшипниковой опоры поворотной рамы тангажа с посадочными поверхностями, выполненными в виде пластин, верхняя и нижняя из которых параллельны друг другу, а боковые - расположены под углом 45° к нижней. В местах соединения продольных силовых балок с внутренней поперечной балкой прикреплены дополнительные связи, на которых с помощью пластин закреплены тумбы-опоры привода рамы тангажа, выполненные в виде наклонных в сторону от внутренней поперечной балки силовых труб, на которых со сторон образования тупого и острого углов приварены ребра усиления.
Каждая промежуточная продольная балка и внутренняя поперечная балка состоит из двух швеллеров.
Промежуточные продольные балки скреплены с поперечными наружными и внутренней балками с помощью уголков связки.
На всех стойках, раскосах и подкосах на торцах приварены пластины крепления.
Все пластины крепления и соединения выполнены с отверстиями под болты.
Расположение по бокам каркаса основания двух продольных силовых балок из труб прямоугольного сечения, способных выдерживать высокие нагрузки, необходимо для того, что эти балки принимают на себя не только вес установленных на нем компонентов поворотной платформы испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета, но и реакции инерционных сил, возникающие при изменении положения этих компонентов. Выбор вида продольных и поперечных элементов каркаса основания был обусловлен сокращением номенклатуры элементов каркаса, упрощением и более простой технологией сборки каркаса. Например, при выборе в качестве элемента швеллера отсутствуют закрытые полости, что упрощает процесс установки и затяжки болтовых соединений. Однако повышенные требования к наружным продольным элементам каркаса в части их жесткости привели к необходимости применить трубы квадратного профиля замкнутого контура.
Кроме того, при указанных перемещениях возникают отрывающие от фундамента каркас основания усилия, для парирования которых должны быть предусмотрены элементы, препятствующие этому. Такими элементами являются пластины крепления каркаса основания к фундаменту и болты крепления этих пластин к фундаменту (в настоящей заявке болты крепления к фундаменту не показаны). Для уменьшения величин реакций, возникающих в названных болтах и самих пластинах крепления к фундаменту, места расположения этих пластин выбраны из условия наибольшего из возможных величин плеч моментов, возникающих при отрыве от фундамента каркаса основания, а именно как можно ближе к краям каркаса.
Мощное крепление каркаса основания к фундаменту с помощью пластин крепления обусловлено необходимостью воспрепятствовать отрыву центральной части продольной трубы, на которой закреплена стойка, при возникновении усилий при изменении положения объекта испытаний по тангажу. С целью более прочного соединения пластин крепления каркаса основания к фундаменту и к элементам каркаса основания применены ребра связи, соединенные сваркой с самими пластинами и с продольной трубой, задача которых быть дополнительным звеном между продольной трубой и пластинами крепления каркаса.
Наличие подкосов с жестким их соединением к стойкам в центральной части каркаса основания обусловлено тем, что при наклоне объекта испытаний по крену возникает сила, направленная поперек продольной оси основания, а при перемещении по тангажу - вдоль указанной оси. Эти силы могут иметь значительные величины, для компенсации которых в состав опоры введены раскосы и подкосы, которые принимают на себя соответствующие составляющие названных выше сил.
Наличие тройника, установленного в месте соединения раскосов со стойками на каждой боковой продольной стороне каркаса необходим для установки на нем подшипниковой опоры поворотной рамы тангажа с посадочными поверхностями, выполненными в виде пластин, верхняя и нижняя из которых параллельны друг другу, а боковые расположены под углом 45° к нижней. Такое взаимное расположение пластин выбрано из условия оптимального распределения направления действия сил от опор рамы тангажа.
Наличие на каркасе основания тумбы-опоры привода рамы тангажа обеспечивает надежную опору для привода и, благодаря наличию дополнительных связей с продольной силовой балкой, внутренними поперечными балками и ребрам усиления, осуществляет прием на себя нагрузок и раздачу их по другим элементам каркаса основания сил, возникающих в результате реакции от действия привода при повороте рамы тангажа.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид основания поворотной платформы испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета; на фиг. 2 - каркас рамы основания; на фиг. 3 - ребра связи между пластинами крепления; на фиг. 4 - стойка; на фиг. 5 - раскос; на фиг. 6 - подкос; на фиг. 7 - тройник для установки на нем поворотной рамы тангажа; на фиг. 8 - опорная тумба для привода рамы тангажа.
Основание для поворотной платформы испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета включает решеточный каркас, по бокам которого расположены две продольные силовые балки 1 из труб прямоугольного сечения. Между силовыми продольными балками 1 установлены промежуточные продольные балки 2 из швеллеров, каждая из которых состоит из двух швеллеров, скрепленных между собой сваркой. Продольные балки 1 и 2 закреплены между наружными поперечными балками 3 и внутренними поперечными балками 4. На каждой силовой продольной балке 1 в центре и по краям с нижней стороны приварены пластины 5 крепления к фундаменту, а над ними, на верхней стороне силовых балок 1 в центре приварены пластины 6 крепления стоек 7, а по бокам - пластины 8 крепления раскосов 9. Пластины 5 крепления к фундаменту приварены ребрами 10 связи соответственно к пластинам 6 и 8 крепления стоек 7 и раскосов 9. К стойкам 7 в центральной части, с внутренней стороны приварены пластины 11 для соединения их с подкосами 12, которые пластинами, приваренными к нижним торцам, прикреплены к внутренней поперечной балке 4. В месте соединения раскосов 9 со стойками 7 на каждой боковой продольной балке 1 каркаса прикреплен тройник 13, для установки на нем подшипниковой опоры поворотной рамы тангажа (на фиг. не показаны). Тройник 13 выполнен с посадочными поверхностями в виде пластин. Верхняя пластина 14 и нижняя пластина 15  параллельны друг другу, а боковые пластины 16 - расположены под углом 45° к нижней пластине 15.
В месте соединения продольной силовой балки 1 с внутренней поперечной балкой 4 с двух сторон от внутренней поперечной балки 4 прикреплены дополнительные связи 17, на которых с помощью пластин 18 закреплены тумбы-опоры привода рамы тангажа, выполненные в виде наклонной силовой трубы 19 в сторону от внутренней поперечной балки 4, на которой со сторон образования тупого и острого углов приварены ребра 20 усиления.
Каркас основания поворотной платформы испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета принимает на себя не только вес установленных на нем компонентов поворотной платформы испытательной установки, но и реакции инерционных сил, возникающие при изменении положения этих компонентов. Например, при наклоне объекта испытаний по крену возникает сила, направленная поперек продольной оси основания, а при перемещении по тангажу - вдоль указанной оси. Эти силы могут иметь значительные величины, для компенсации которых в состав опоры введены раскосы 9 и подкосы 12, которые принимают на себя соответствующие составляющие силы. Кроме того, при указанных перемещениях возникают отрывающие от фундамента каркас основания усилия, для парирования которых должны быть предусмотрены элементы, препятствующие этому. Такими элементами являются пластины 5 крепления каркаса основания к фундаменту и болты крепления этих пластин 5 к фундаменту (в настоящей заявке болты крепления к фундаменту не показаны). Для уменьшения величин реакций, возникающих в болтах и самих пластинах 5 крепления к фундаменту, места расположения этих пластин выбраны из условия наибольшего из возможных величин плеч моментов, возникающих при отрыве от фундамента каркаса основания, а именно как можно ближе к краям каркаса.
Помимо крайних пластин 5 крепления к фундаменту каркас основания имеет аналогичные пластины 5 в центральной зоне силовых балок 1 в месте соединения силовой балки 1 с внутренней поперечной балкой 4 из швеллеров. Задача пластин 5 силовых балок 1 - воспрепятствовать отрыву центральной части силовой балки 1, на которой закреплена стойка 7, при возникновении усилий при изменении положения объекта испытаний по тангажу. Пластина 5 в центральной зоне внутренней продольной балки 4 - при этом же воздействии на каркас основания, сопротивляется силам, возникающим в подкосе 12.
С целью более прочного соединения пластин 5 крепления каркаса основания к фундаменту к стойками 7 и раскосами 9 применены ребра 10 связи 10, соединенные сваркой с самими пластинами 5 и с силовой балкой 1, и пластинами 6, задача которых быть дополнительным звеном между силовой балкой 1, фундаментом, стойками 7 и раскосами 8. Использование ребер 10 связи позволяет еще в большей степени усилить крепление пластин 5 к фундаменту и пластин 6 крепления стоек 7 и раскосов 9, что позволяет снизить напряжения в силовой балке 1.
Для увеличения суммарной длины сварных швов в пластинах 6 и 8 выполнены специальные окна 21 (фиг. 3).
Стойка 7 представляет собой вертикально расположенную трубу квадратного сечения, закрепленную на силовой балке 1. На обоих торцах стойки 7 приваренные пластины с ребрами связи. На обращенной в сторону середины каркаса основания в центральной части стойки 7 приварена пластина 11 для соединения с подкосом 12, также имеющая ребра связи и окна увеличения суммарной длины сварных швов.
Тройник 13 для прочного жесткого крепления поворотной рамы тангажа (на фиг. не показано) предусматривает четыре посадочных поверхности в виде пластин. Верхняя пластина 14, на которой монтируют раму тангажа, нижней пластиной 15 тройник 13 закрепляют к стойке 7, а с помощью боковых пластин 16 тройник 13 прикрепляют к раскосам 9. Ориентация пластины 16 под углом 45 относительно нижней пластины 15, а параллельное расположение нижней пластины 15 с верхней пластиной 14 оптимально распределяет направление действия сил от рамы тангажа во время ее поворота.
Рама тангажа осуществляет поворот вокруг оси во время проведения эксперимента с помощью привода, который устанавливают на каркас опоры поворотной платформы. Поэтому придается большое значение элементу конструкции каркасу основания, на котором должен размещаться привод. При работе привода возникают большие нагрузки на основание. Привод устанавливают на тумбу-опору, которую монтируют на дополнительных связях 17, приваренных к силовой балке 1 и внутренней поперечной балке 4 с продольной стороны каркаса с двух сторон от балки 4. Тумба-опора в виде наклонной силовой трубы 19 приварена к пластине 18 и скреплена с ней ребрами 20 усиления. Такая конструкция тумбы-опоры позволяет принять на себя и раздать по другим элементам каркаса основания силы, возникающие в результате реакции от действия привода при повороте рамы тангажа.
Поворотная платформа испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета за счет мощной конструкции основания, выполненного с возможностью равномерного распределения динамических нагрузок, воздействующих от элементов поворотной платформы во время проведения испытания, обеспечивает прочность и надежность всей конструкции во время проведения всего процесса испытания.
В настоящее время основание для поворотной платформы испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета находится на стадии изготовления.