Поворотная рама тангажа испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета

Полезная модель относится к области измерительной техники, в основном к испытательному оборудованию, предназначенному для стендовых испытаний режимов работы топливной системы вертолетов во время выполнения ими маневров в течение полета.
Испытания являются неотъемлемым этапом создания новых изделий. Необходимость испытаний обусловлена требованиями подтверждения безопасности и заявленных функциональных характеристик устройств. В зависимости от вида и сложности изделия, а также его потенциальной опасности испытаниям подвергаются составные части и/или все изделие в собранном состоянии. Испытания невозможно провести без специального оборудования. Таким оборудованием являются испытательные установки. Испытательная установка имитирует различные положения в пространстве, которые может занимать устройство в процессе эксплуатации. Поэтому большое внимание уделяется обеспечению создания достоверных условий, максимально приближенным к реальным.
Известен динамический стенд (RU 86731, кл. G01C 25/00, G01P 21/00, 2008 г), содержащий станину, раму крена, установленную посредством двух осей на станине и кинематически связанную с приводом крена, раму тангажа, установленную посредством двух осей на раме крена и кинематически связанную с приводом тангажа.
Известный стенд не предусмотрен для испытания топливной системы вертолета из-за того, что рамы, в том числе и рама тангажа, не может выдержать высоких изгибающих напряжений, а, следовательно, результаты испытаний будут недостоверными.
Поворотная рама тангажа испытательной установки, применимой к авариестойкой топливной системе вертолета, имеет значительные габариты порядка 7 метров в длину и 5 метров в ширину, и во время испытания рама должна испытывать высокие изгибающие нагрузки. В связи с этим большое внимание при разработке испытательной установки уделяется повышению прочности рамы тангажа, способной выдерживать значительные изгибающие нагрузки при проведении испытаний, обеспечивающей достоверность полученных результатов.
Проблемой, на которую направлена полезная модель, является разработка конструкции поворотной рамы тангажа испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета, способной выдерживать высокие изгибные напряжения.
Техническим результатом полезной модели является повышения жесткости и прочности конструкции.
Поставленная проблема и заявленный технический результат достигаются за счет того, что поворотная рама тангажа испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета, согласно полезной модели, выполнена прямоугольной формы с продольными и поперечными стенками из коробчатых балок прямоугольного сечения. В срединной части каждой несущей продольной балки приварены верхняя и нижняя усиливающие балки, с наружной стороны которых приварена пластина распределения нагрузки между балками. С внутренней стороны продольных стенок приварены ребра жесткости. На торцах балок каждой поперечной стенки перпендикулярно их продольным осям приварены торцевые пластины, а к ним болтами прикреплены пластины сопряжения, к которым внахлест приварены концы несущих балок продольных стенок. По периметру приваренных концов несущих балок приварены ребра жесткости.
Верхняя и нижняя усиливающие балки продольной стенки выполнены из швеллера.
Прямоугольная форма поворотной рамы тангажа, включающая продольные и поперечные стенки, выбрана из соображения высокой прочности всей конструкции, способной выдерживать при проведении испытания высокие нагрузки.
Выполнение продольных и поперечных стенок прямоугольной рамы из коробчатых балок прямоугольного сечения обусловлено тем, что указанные балки лучше сопротивляются кручению и могут нести большую нагрузку.
2
Наличие у каждой несущей продольной балки верхней и нижней усиливающей балки, приваренных в срединной части продольной стенки, значительно усиливают продольную стенку рамы и позволяют выдерживать высокие изгибные напряжения (до 10 кг/мм), возникающие в процессе проведения испытаний. При испытаниях топливной системы вертолета перемещение концов рамы достигает от 6 до 7 мм, поэтому усиление продольных стенок рамы позволит исключить деформацию конструкции во время эксперимента, а также предотвратит ее поломку.
Наличие снаружи на продольной стенке рамы пластины распределения нагрузки между балками, приваренной к балкам, обеспечивает снижение изгибных напряжений, возникающих в процессе испытаний, что в свою очередь снижает угрозу поломки и значительной деформации рамы.
Наличие с внутренней стороны продольных стенок приваренных ребер жесткости, дополнительно объединяет конструкцию продольной стенки рамы в единый мощный силовой блок, способный выдерживать высокие изгибающие напряжения.
Выполнение на торцах балок каждой поперечной стенки перпендикулярно их продольным осям торцевых пластин с прикрепленным к ним болтами пластинами сопряжения продольной стенки необходимо для организации прочного соединения в углах рамы продольной и поперечной стенок. В местах контакта конструкция испытывает, как правило, наибольшие напряжения, поэтому такое выполнение соединения стенок рамы позволяет исключить ее излишнюю деформацию и обеспечит целостность конструкции, а также повысит достоверность результатов во время проведения эксперимента.
Приваривание конца несущей продольной балки к пластине сопряжения внахлест позволит компенсировать отклонения геометрии элементов конструкции продольной стенки и увеличить жесткость конструкции, повысив ее прочность.
Наличие по периметру приваренных концов несущих балок ребер жесткости, приваренных к пластине сопряжения и несущей балке, повысит прочность участка соединения стенок рамы.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 - представлен общий вид поворотной рамы тангажа испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета; на фиг. 2 - узел соединения продольной и поперечной стенок рамы.
Поворотная рама тангажа испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета выполнена прямоугольной формы и включает две продольные стенки 1 и две поперечные стенки 2. Стенки 1 и 2 выполнены из коробчатых балок прямоугольного сечения. К несущей продольной балке 3 стенки 1 в срединной ее части приварены верхняя усиливающая балка 4 из швеллера и нижняя усиливающая балка 5 также из швеллера. С наружной стороны каждой продольной стенки 1 приварена пластина 6 распределения нагрузки между балками 3, 4 и 5. С внутренней стороны продольных стенок 1 приварены ребра 7 жесткости. На торцах балок каждой поперечной стенки 2 перпендикулярно их продольным осям приварены торцевые пластины 8, а к ним болтами 9 прикреплены пластины 10 сопряжения продольных стенок. К пластинам 10 внахлест приварены концы несущих продольных балок 3, при этом по периметру приваренных концов несущих балок 3 приварены ребра жесткости 11. К каждой пластине 6 распределения нагрузки снаружи прикреплен палец 12 для установки его в шарнирный узел (на фиг. не показано).
Поворотная рама тангажа испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета предназначена для проверки работоспособности авариестойкости топливной системы вертолета при изменениях пространственного положения ее компонентов, в частности по тангажу в пределах ±15° относительно горизонтальной плоскости и определения несливаемых и невырабатываемых объемов топлива при различных пространственных положениях ее компонентов. Объект испытаний включает размещенные в топливных контейнерах (элементах каркаса) вертолета топливные баки и все баковые монтажи. Оборудование испытательной установки и ее конструктивные особенности предназначены для испытания авариестойких топливных систем легких и средних вертолетов. Конструкция поворотной рамы позволяет изменять пространственное положение компонентов топливной системы по тангажу путем ее поворота. Изменение пространственного положения рамы с компонентами топливной системы может быть выполнено как дискретно, так и в непрерывном режиме.
Поворотную раму тангажа устанавливают на опоре (на фиг. не показано), которая имеет два расположенных симметрично относительно ее продольной оси, подшипниковых узла. В подшипниковые узлы устанавливают пальцы 12, закрепленные на пластинах 6 распределения нагрузки. Пластина 6 распределения нагрузки благодаря своей связи с верхней 4 и нижней 5 усиливающими балками передает им часть нагрузки, поступающей от пальцев 12, и одновременно за счет увеличенной площади контакта позволяет увеличить количество болтов (на фиг. не показано), для дополнительного усиленного крепежа пластины 6 к балкам 3, 4 и 5, принимающих высокую нагрузку. Таким образом распределяется нагрузка на несколько элементов конструкции, уменьшаются напряжения в зонах крепления пальцев 12 к продольной стенке 1. Ребра 7 жесткости, связывающие в единое целое (продольную стенку 1) несущую продольную балку 3 и усиливающие балки 4 и 5 повышают общий момент сопротивления изгибу продольной стенки 1 и, как следствие, снижают величину нагрузки изгибных напряжений, приложенную к продольной стенке 1. Ребра 7 жесткости исключают потерю устойчивости продольной стенкой 1 и обеспечивают сохранение ее формы при воздействии изгибных напряжений. С помощью пластин 10 сопряжения обеспечивается стабильное жесткое взаимное положение продольной стенки 1 и поперечной стенки 2. Соединение двух стенок 1 и 2 путем сварки внахлест конца несущей продольной балки 3, после предварительной «приболтовки» пластин 8 к пластинам 10 поперечной стенки 2 компенсирует возможную поводку несущей продольной балки 3 (что является весьма вероятным событием при ее значительной длине) и обеспечивает требуемое взаимное положение поперечных 2 и продольных 1 стенок рамы. Ребра 11 жесткости в зоне соединения несущей продольной балки 3 с пластиной 10 сопряжения распределяют нагрузку на все сечение несущей продольной балки 3, за счет чего снижаются напряжения в элементах конструкции зон соединения продольных 1 и поперечных стенок 2. Осью вращения прямоугольной по форме поворотной рамы является поперечная ось симметрии рамы, проходящая через шарнирные узлы, которые служат для рамы механической опорой. На некотором расстоянии от оси вращения рамы симметрично относительно ее продольной оси установлены узлы крепления приводов (на фиг. не показано), посредством которых изменяется пространственное положение рамы.
В настоящее время поворотная рама тангажа испытательной установки авариестойкой топливной системы вертолета находится на стадии изготовления.