ТРЕХСТЕПЕННОЙ ШАРНИР ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области экспериментальной аэродинамики летательных аппаратов.
Из существующего уровня техники известно поддерживающее устройство, состоящее из стойки с подшипниками и датчиком угла, качалки и корпуса, позволяющее модели совершать вращение с тремя угловыми степенями свободы (патент RU 2226680 С2, МПК G02M 9/00, 2003 г.). Недостатком данного технического решения является то, что оно размещено снизу от аэродинамической модели и оказывает сильное влияние на ее обтекание при больших углах атаки.
Известен шарнир, используемый для испытаний аэродинамических моделей и состоящий из стойки, качалки и корпуса с подшипниками и датчиками углов (Аэродинамика и динамика полета малоразмерных беспилотных летательных аппаратов / Под ред. В.С. Брусова. М. Издательство МАИ-ПРИНТ, 2010. 339 стр.). Недостатками данного технического решения являются то, что стойка шарнира расположена под фюзеляжем модели и оказывает влияние при испытаниях модели на больших углах атаки, также электрические кабели от датчиков идут к стойке и для передачи сигналов используются скользящие контакты
Наиболее близким к заявленному техническому решению является трехстепенной шарнир для испытаний аэродинамических моделей, защищенный патентом RU №126134 U1 МПК G01M 9/00 от 20.03.2013 г. Шарнир содержит стойку, качалку и корпус с подшипниками и датчиками углов, стойка установлена над верхней поверхностью аэродинамической модели, корпус выполнен из двух независимых частей, установленных по обе стороны качалки, а датчики углов выполнены с дистанционной передачей сигнала по радио каналу.
Недостатками данного технического решения является:
а) - стойка шарнира расположена так над фюзеляжем модели, что при испытаниях на малых углах атаки может задевать вертикальное оперение, это не позволяет модели безопасно вращаться на всех углах рыскания;
б) - недостаточная прочность шарнира для установки модели с большим размахом (размах модели 900 мм max)
Задачей и техническим результатом полезной модели является разработка шарнира большей грузоподъемности с системой тяг позволяющего устанавливать аэродинамическую модель с размахом крыльев до 2,5 м, обеспечивающего повышение точности проведения испытаний, увеличение диапазона исследуемых углов атаки и скольжения модели, а также увеличение надежности работы шарнира и уменьшение помех сигналов измерения углов. Аэродинамическая модель с размахом крыльев до 2,5 позволяет получить более достоверные результаты эксперимента за счет масштабного фактора.
Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что в трехстепенном шарнире для испытаний аэродинамических моделей, содержащем стойку, качалку и корпус с подшипниками и датчиками углов, установлена единая силовая рама, позволяющая использовать ее в качестве силового узла модели, система тяг, закрепленных на стойке и качалке шарнира, фиксирующих вращение модели по определенным диапазонам углов, стойка, состоящая из трех элементов, имеющих форму аэродинамического профиля, и переходники на посадочные места аэродинамической трубы и трехстепенного шарнира.
На фиг. 1, 2 и 3 изображена математическая модель трехстепенного шарнира при виде спереди, сверху и в изометрии.
На фиг. 4 представлена стойка с переходниками.
На фиг. 5 представлена схема размещения трехстепенного шарнира с моделью в аэродинамической трубе во время проведения испытаний.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1, 2, 3, на которых показан трехстепенной шарнир 4 в сборе на виде спереди и сверху и в изометрии. Трехстепенной шарнир включает силовой узел 11, на котором установлена качалка 8, вал 10, стойка 5. В каждом из элементов шарнира установлены подшипники 9 и датчики углов 6 с дистанционной передачей сигнала по радиоканалу. Система тяг 7 позволяет производить плавную смену углов тангажа.
Трехстепенной шарнир соединен через переходник 12 со стойкой 1, состоящей из элементов 13, 14, 15, (фиг. 4) имеющих форму аэродинамического профиля.
Стойка 1 в сборе установлена на поддерживающем устройстве 2 аэродинамической трубы 3 (фиг. 5), через переходник 16 таким образом, что обеспечивает над фюзеляжное крепление модели, чтобы при проведении испытаний оставлять стойку в аэродинамической тени модели.
Работает устройство следующим образом. Аэродинамическую модель 17 закрепляют на силовом узле модели 11, система тяг 7, установленных на стойке 5 и качалке 8 шарнира, фиксирует вращение модели по определенным диапазонам углов. Включается поток аэродинамической трубы 3. Аэродинамическая модель 17 выводится из положения равновесия, ей сообщаются угловые скорости вращения. Показания датчиков углов 6 шарнира передаются по радиоканалу на внешнее устройство, которое вводит коррективы в управление модели.
Таким образом, достигается ожидаемый технический результат, а именно, повышается точность проведения испытаний модели на различных углах атаки за счет расположения стойки 1 шарнира сверху модели в области аэродинамической тени. Растет надежность работы шарнира, шарнир большей грузоподъемности позволяет установить аэродинамическую модель с размахом крыльев до 2,5 м, что позволяет получить более достоверные результаты эксперимента за счет масштабного фактора, увеличивается диапазон исследуемых углов атаки и скольжения модели, система тяг позволяет производить плавную смену углов тангажа, стойка 1, состоящую из трехэлементов, имеющих форму аэродинамического профиля, позволяет модели безопасно вращаться на всех углах рыскания.