Procédé pour la mesure d'efforts s'es : erçant sur les maquettes aérodynamiques
et balance pour sa mise en oeuvre.
La présente invention concerne la mesure des efforts s'exerçant sur des maquettes au cours d'essais aérodynamiques.
On sait que les dispositifs actuellement en usage pour la mesure de tels efforts ne permettent pas d'obtenir directement la valeur de l'effort relatif ou réaction s'exerçant entre deux organes de la maquette qui peuvent être mobiles l'un par rapport à l'autre.
La présente invention vise à remédier à cet inconvénient et a pour objet un procédé pour la mesure d'efforts s'exerçant sur une maquette aérodynamique remarquable en ce qu'on fait porter par ladite maquette ellemême au moins un élément de pesée dynamométrique relié à deux organes de la maquette dont l'effort relatif ou réaction est à mesurer et qu'on relie e cet élément de pesée à un dis- positif d'indication à lecture à distance situé à la portée de l'opérateur et indiquant et enregistrant la valeur cherchée de l'effort.
L'élément de pesée dynamométrique est avantageusement fixé à un des deux organes en cause et se trouve de préférence dans un logement ménagé à l'intérieur du profil de la maquette, de manière à ne pas altérer les caractéristiques aérodynamiques de celle-ci.
Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre en même temps qu'un procédé usuel de pesée de l'ensemble de la maquette, procédé pouvant être mis en oeuvre au moyen d'une balance à fils dont un élément est solidaire d'un. point fixe du laboratoire, oertains diesdits fils servant avantageusement en même temps de support à des conducteurs électriques utilisés à la transmission au dispositif de lecture à distance.
La présente invention a également pour objet une balance destinée particulièrement à la mise en oeuvre du procédé et comprenant un ensemble de faible volume dont fait partie an moins un élément de pesée dynamométrique coopérant avec un balancier auquel est des tiné à être appliqué l'effort à mesurer, et un dispositif de lecture à distance relié à cet élément de pesée et indiquant la position qu'occupe son organe mobile de mesure.
La balance peut être agencée de façon que la position des organes de la maquette dont l'effort relatif est à étudier soit la même lors de lecture de la mesure qu'avant la naissance dudit effort.
A cet effet, selon une réalisation avantageuse de l'invention, l'élément de pesée est soumis à la fois, en antagonisme, à l'action de l'effort à mesurer et à l'action d'un dispositif compensateur s'opposant aux déplacements du balancier, et commandant en général la transmission du dispositif de lecture.
Quand, par exemple, l'élément de pesée comprend une pièce se déformant élastiquement, le dispositif compensateur modifie la tension de cette pièce. I1 peut être commandé à la main ou par un moyen mécanique tel qu'un moteur électrique. Un dispositif de change- ment de marche est alors de préférence associé audit moyen mécanique et peut se trouver sous la dépendance de la position du balancier de façon à mettre automatiquement le moyen mécanique en action dans l'un ou l'autre sens, selon le sens du déplacement du balancier.
L'élément de pesée dynamométrique peut comprendre un électro-aimant au moins dont l'armature est solidaire du balancier et dont le circuit est agencé de façon que l'intensité du courent dans son bobinage varie automatiquement selon]'effort exercé sur le balancier de manière à annuler tout déplacement de ee dernier.
Dans une variante, le balancier est immo bile., et l'effort exercé sur lui se traduit par une pression mesurée à l'aide de deux contacts électriques imparfaits par pression opposes à l'aide d'un cristal de quartz ou analogue.
D'autres détails sont mentionnés dans la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et sur lesquels:
La fig.l montre en perspective l'application de l'invention à la mesure des efforts d'un volet sur une aile.
La fig. 2 est un détail de la fig. 1.
Les fig. 3, 4 et 5 montrent l'application de l'invention respectivement à l'étude des réactions d'un flotteur d'hydravion sur le fuselage, à l'étude de la fente avant d'une aile et à l'étude d'non empennage vertical.
La fig. 6 représente schématiquement une première forme d'exécution de balance dynamométrique avec dispositif indicateur à distance pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
La fig. 7 montre une variante du dispositif indicateur à distance pour une balance du type représenté à la fig. 6.
La fig. 8 montre une variante du mécanisme de rappel à sa position d'équilibre initiale de la balance représentée à la fig. 6.
La fig. 9 représente une seconde forme d'exécution de balance dynamométrique dans laquelle l'élément de pesée proprement dit est un ressort de torsion.
La fig. 10 est une coupe transversale de la balance représentée à la fig. 9 et représente un détail.
La fig. 11 représente une autre forme d'exécution de balance dynamométrique dans laquelle les déplaeements du fléau sont minuscules et n'influencent pratiquement pas la position relative de l'organe pesé et de la maquette.
La fig. 12 montre une variante du type de balance représenté à la fig. 11, et
la fig. 13 montre une seconde variante de ce meme type de balance.
En référence aux figez et 2. il s'agit de mesurer les efforts ou réactions s'exerçant sur une maquette entre une aile 1 et un volet 2 articulé sur cette aile. A cet effet, on suspend l'ensemble aile-volet de façon classique, par exemple par des fils de portance et de traînée 3 à 8 dont les points d'attache sont choisis de façon appropriée et qui peuvent coopérer avec une balance de type connu non représentée pour la mesure de l'effort général.
Dans un logement ménagé à cet effet à l'intérieur du profil de l'aile, on dispose un ou plusieurs éléments de pesée dynamométrique 10, par exemple trois si l'on veut connai- tre respectivement la poussée, la traînée et le moment de charnière du volet 2 par rapport à l'aile 1. Ces éléments de pesée 10 peuvent être dans un même carter et chacun d'entre eux est relié par un système articulé 11 au pivot 12 d'articulation du volet 2. Le ou chaque élément de pesée est connecté, par exemple par r un fil électrique 14 porté par un des fils de suspension 6, à un dispositif de lecture ou d'enregistrement ou de lecture et d'enregistrement 15 disposé à distance sous les yeux de l'opérateur.
De préférence, deux ensembles semblables de pesée sont utilisés, l'un à chaque extrémité de l'aile 1. La transmission des efforts entre le pivot 12 et les systèmes articulés 11 associés aux éléments de pesée peut être effectuée, comme représenté à la fig. 2, à l'aide d'une glissière horizontale 18 pour l'effort de poussée p, d'une articulation 19 folle sur le pivot 12, pour l'effort de traînée t, et d'un levier 20 fixé transversalement sur le pivot 12 pour le moment de charnière m.
Les systèmes articulés 1 1 comportent avantageusement des moyens de réglage permettant de donner au volet 2 toute position désirée relativement à l'aile 1, ces dispositifs pouvant comporter comme représenté, sur chaque système articulé, un manchon 20 à double filetage et, mais seulement sur celui de mesure des poussées, une équerre 21 à angle variable. Ces dispositifs de réglage coopérent avantageusement avec des organes moteurs, commandés à distance, tels que des moteurs électriques disposés dans le profil de l'aile, éventuellement dans le carter même de l'élément de pesée, en vue de permettre de modifier la position du volet au cours de l'essai.
La fig. 3 concerne l'application de l'invention à l'étude des réactions d'un flotteur 25 d'hydravion re]ativement au fuselage 26.
La maquette est suspendue par des fils comme ci-dessus. Chaque flotteur 25 est supporté par des tiges 29 pouvant coulisser par rapport au fuselage 26 et coopérant avec des éléments de pesée dynamométrique 10, 10' logés dans le fuselage de la maquette. Les éléments 10 sont reliés à des appareils de lecture, par exemple 15 et 15', par des conduc teurs électriques; ces conducteurs pourraient être portés par les fils de suspension 6.
En référence à la fig. 4, il s'agit de mesurer les réactions d'un volet antérieur coulissant 32 formant une fente à l'avant d'une aile 1, suspendue par des fils de traînée et de portance comme il est usuel. On dispose alors des éléments de pesée 10 et 10' dans des logements formés à chaque extrémité de l'aile 1 et on les relie au volet 32. La lecture à distance peut s'opérer sur des cadrans 15, 15' reliés aux éléments de pesée, par exemple, par des conducteurs électriques portés par les fils de suspension.
Enfin, pour l'étude d'un empennage vertical 35, on peut en référence à la fig. 5 disposer un ou plusieurs éléments de pesée 10 dans un logement ménagé à l'extrémité du fuselage 26 et les relier à l'empennage 35 par un système articulé 11. La lecture peut s'opérer à distance comme décrit au sujet des exemples précédents.
il en serait de même pour l'empennage horizontal.
I1 importe pour effectuer ces mesures que les deux organes entre lesquels s'exerce l'effort à mesurer (volet, flotteur, etc.) occupent, lors de la lecture, la position relative qu'ils occupaient avant l'application de l'effort, de manière à faire porter cette mesure sur la position relative exacte qui a été choisie à l'avance.
Pour la mise en oeuvre de l'invention on peut réaliser diverses balances permettant d'obtenir le résultat visé, à savoir la mesure de l'effort à l'aide d'un ensemble léger et peu encombrant et la lecture à distance de cet effort.
On va décrire maintenant plusieurs exemples de telles balances. I1 est bien entendu qu'une même balance peut comporter plusieurs éléments de pesée dynamométrique semblables, et que ce n'est que pour simplifier l'exposé qu'on se référera uniquement par la suite à la balance à élément de pesée dynamométrique unique.
En référence à la fig. 6, on a représenté en 40 un balancier terminant le système articulé 11 de transmission de l'effort f à mesurer entre la maquette et l'élément de pesée.
Ce balancier 40 est relié par une biellette 41 à une extrémité d'une lame élastique 42 dont l'autre extrémité est fixée radialement à une roue dentée 43. Une vis 44 commandée à distance à l'aide d'un bowden 45 ou analogue est en prise avec la roue 43. Pour éviter que les frottements statiques et les vibrations soient susceptibles de nuire à la précision des mesures, on relie le balancier 40 au bâti 47 ou carter par une liaison élastique pouvant comporter une lame flexible ; 46. Cette lame est reliée au bâti 47 de façon réglable à l'aide d'une pièce cylindrique 48 pouvant tourner sur elle-même et immobilisée après réglage par une vis de blocage 49, ceci afin de permettre de faire prendre à l'appareil avant l'essai une position d'équilibre n'apportant aucune contrainte dans la pesée.
De plus, l'extrémité du balancier 40 coopère avec un dash-pot à huile 50.
Pour la lecture à distance, on fixe un miroir 51 sur le balancier 40 et nn autre miroir 52 sur la roue 43, fournissant à partir d'une source lumineuse extérieure 53 des spots sur une règle graduée 55.
La mesure d'un effort à l'aide d'lme telle balance s'opère comme suit:
On repère les positions F et F1 figurées confondues des points lumineux fournis par les deux miroirs 51 et 52 en l'absence de tout effort f. Le e réglage de la pièce 48 permet de ramener s'il y a iieu les organes à leur position de blocage qui était occupée lors de l'étalonnage initial. On applique alors l'effort f à mesurer. Le balancier 40 et la lame 42 se déforment et viennent occuper la position représentée en traits discontinus, le spot F venant en F'.
On fait alors tourner la roue 43 à l'aide de la commande à distance 45 jusqu'à ce que le spot F retourne à sa position initiale, c'està-dire que le balancier revienne à sa position d'origine. Cette rotation amène la lame 42 à sa position représentée en traits mixtes et déplace le spot F1 jusqu'à la position F'1. On lit en regard de F'1 sur la règle 55 l'effort f cherché.
En référence à la fig. 7. on peut lire à distance la position du balancier 40 à l'aide de trois lampes 57 électriques placées dans un circuit sous tension et dont l'allumage est sous la dépendance de la position du balancier 40 par l'intermédiaire de trois contacts 58 correspondant respectivement à la position d'équilibre du balancier et à deux positions encadrant cette position d'équilibre. A cet effet, une lame flexible 59 pivotant entre deux couteaux 60 est fixée sur le balancier 40 à une de ses extrémités et porte à son autre extrémité le contact mobile 61 coopérant avec les contacts < , 58. Cette lame 59 amplifie le mouvement et contribue à l'amortissement des oscillations. Le spot lumineux devient alors inutile pour ramener le balancier à sa position initiale repérée par l'éclairage de la lampe médiane 57.
Pour mesurer l'effort à distance en ramenant le balancier 40 à se position d'équilibre. on peut aussi utiliser un dispositif électrique dont une réalisation est représentée à la fig. 8.
En référence à cette figure, une roue 65 présentant une denture à rochet est reliée par une démultiplication non représentée à la roue 43 (fig. 6). Le cliquet 66 associé à la roue 65 est monté à l'extrémité d'un levier 67 coopérant avec un électro-aimant 68. Les conducteurs d'alimentation de cet électro-aimant aboutissent, devant l'opérateur, à un contacteur 70 à grand nombre de plots, commandé par l'opérateur. On comprend que le passage d'un plot à l'autre fait avancer la roue 65 d'une dent dans le sens de la denture. Un deuxième dispositif analogue peut commander le déplacement de la roue 65 en sens contraire.
Il est clair que l'étalonnage permet de graduer le contacteur 70 en forces f et d'assurer aisément la pesée à distance.
On a représenté aux fig. 9 et 10 une variante d'un élément de pesée intérieur à un carter 44 destiné à être logé dans la maquette à étudier. L'effort ou la charge à mesurer est transmise par l'intermédiaire de la bielle 40 jouant le rôle de balancier. Cette bielle 40 est calée sur un pivot 80 aboutissant, à travers lui dash-pot 81 freinant les vibrations, à un plateau 82. Un plateau 83 coaxial au plateau u 82 lui est relié par l'intermédiaire d'un ressort dynamométrique en spirale 84 dont les deux extrémités sont fixées respectivement auxdits plateaux 82 et 83. Le plateau 83 est fixé sur un arbre 86 relié par un rouage démultiplié 87, 88, 89 à un moteur électrique 90 coaxial aux plateaux et pivots.
Une des roues 89 de ce rouage porte des plots coopérant avec lme lame élastique 93 et l'écartant du contact fixe 94. Un conducteur 95 branché à l'extérieur du carter aboutit à un compteur compte-tops, non représenté, disposé devant l'opérateur et pouvant être gradué en efforts. Une lame flexible 100 est encastrée dans le carter 44 à son extrémité voisine de la biellette 40 qui porte deux cou teaux 1.01 au contact des deux faces de cette lame 100. Cette lame 100 qu'un conducteur 103 connecte à l'arrivée du courant coopère avec deux plots 105 et 106 (fig. 10) reliés au moteur 90 de façon à commander sa rotation en sens contraire de la rotation de la bielle 40 commandant le contact de e la lame 100 et du plot 105 ou 106.
Le circuit du moteur 90 est fermé par un conducteur 110 de retour.
Le fonctionnement est le suivant:
La charge à mesurer appliquée sur la bielle 40 fait tourner celle-ci dans un sens et tord le ressort 84. En même temps, la lame flexible 100 est amenée au contact de l'un des plots 105 et 106 et ferme le circuit du moteur 90 qui se met en rotation en sens opposé audit sens de rotation de la lame 100.
Le moteur 90 entraîne le plateau 83 jusqu'à ce que le ressort 84 atteigne une tension suffisante pour ramener la bielle 40 à sa position neutre correspondant à l'absence de contact entre la lame 100 et les plots 105 et 106.
L'équilibre est alors réalisé. L'effort à mesurer est fonction du nombre de tours du moteur 90 qu'on peut lire sur le comptetops non représenté et disposé devant l'ob- servateur.
En référence à la variante représentée à la fig. 11, l'effort à mesurer f est appliqué à une extrémité d'un bras du balancier 40 porté par un couteau 120. L'autre bras de ce balancier 40 porte un bloc en acier ou autre métal dur 121 présentant deux arêtes opposées au contact de deux pièces métalliques respectivement 122 et 123. Deux circuits identiques 126 et 127 relient les deux pièces 122 et 123 à travers des bobines 129 et 130 au conducteur 131 relié à une source de courant dont l'autre pôle est connecté par le conducteur 132 aux couteaux 120. Un galvanomètre différentiel 135 coopère avec les bobines 129 et 130 et se trouve de même que ces dernières à distance de l'élément de pesée et devant l'opérateur.
Le galvanomètre 135 peut être gradué en forces.
On comprend que tout effort appliqué sur le balancier 40 détermine une dissymétrie des pressions du bloc 121 sur les deux pièces 122-123 et il en résulte une dissymétrie des résistances des deux contacts formés. Les cou- rants qui circulent dans les deux circuits cessent d'être égaux et la position d'équilibre de l'équipage du galvanomètre est modifiée et permet de lire l'effort.
Dans cette réalisation, le déplacement du balancier 40 sous l'action de l'effort est pratiquement négligeable de sorte qu'il est inutile d'avoir recours à un dispositif ramenant les organes à leur position initiale.
I1 en est de même de la variante selon la fig. 12 en référence à laquelle l'extrémité du balancier 40 comprime plus ou moins un cristal de quartz 140. Un amplificateur 142 coopérant avec un galvanomètre gradué en efforts et se trouvant à distance est connecté à ce cristal. L'effet piezo-électrique permet la lecture de la valeur de l'effort.
Enfin, dans la réalisation selon la fig. 13, la force à mesurer est équilibrée à chaque instant par la force attractive d'un électroaimant sur son armature. Le balancier 40 monté sur des couteaux 145 porte à l'extré- mité de son bras libre, une armature 146 placée entre deux électro-aimants identiques 147 et 148 dont les pôles de même nom sont en regard. Les deux électro-aimants sont reliés par des conducteurs 149 et 150 aux circuits plaques de deux lampes électroniques respectivement 153 et 152. Les deux lampes 152 et 153 ont chacune deux grilles de con trôle ou bien sont chacune remplacées par deux lampes à une grille ayant leurs anodes et cathodes connectées en dérivation.
Les deux cadres perpendiculaires 158 et 159 d'un galvanomètre 160 sont insérés sur chaque conducteur 149 et 150 de façon à mesurer la différence des intensités des courants traversant ces cadres. L'équipage mobile 160 du galvanomètre est monté sur des couteaux 161 et porte la plaque mobile 162 d'un compensateur électrostatique comprenant deux plaques fixes 163-164. Des circuits, comprenant des dispositifs de détection convenables, relient les deux plaques fixes 163 et 164 à une grille des lampes 152 et 153 respectivement. De même, le balancier 40 porte une plaque mobile 165 d'un compensateur électrostatique comprenant également deux plaques fixes 166 et 167 et des circuits comprenant des dispositifs de détection convenables, relient ces plaques aux autres grilles des lampes 152 et 153.
Les plaques mobiles 162 et 165 sont reliées à un pôle d'une source de courant alternatif 170 que des conducteurs relient par exemple aux couteaux 145 et 161.
L'autre pôle de cette source 170 est relié au conducteur d'alimentation négatif en courant continu haute tension 171. Enfin, un conducteur 172 relie le positif haute tension aux électro-aimants 147-148.
Le fonctionnement est le suivant:
Un effort f tel que représenté appliqué sur le balancier 40 en position neutre ccor- respondant à l'armature 146 équidistante de deux électro-aimants), fait tourner celui-ci dans le sens de la flèche. La capacité du compensateur 165-166-167 augmente alors du côté de la plaque 166 et diminue du côté de la plaque 167, de sorte que la tension sur la grille de contrôle connectée à ce compensateur de la lampe 152 devient plus élevée que la tension sur la grille de contrôle connectée de la lampe 153 et cela, d'autant plus que la déviation du balancier 40 est plus importante.
L'intensité du courant plaque augmente donc dans la lampe 152 et diminue dans la lampe 153 de sorte que l'équipage du galvanomètre 160 dévie dans le sens de la flèche. Cette déviation de l'équipage 160 entraîne, par l'intermédiaire du compensateur 162-163-164, l'apparition d'une tension plus importante sur la grille qui lui est connectée de la lampe 152 que sur la grille de la lampe 153 qui lui est reliée et il en résulte également une variation en sens inverse des intensités des courants plaques des deux lampes. Les modifications d'attraction des deux électro-aimants 147 et 148 qui résultent de ces variations d'intensité ainsi produites sollicitent le balancier 40 vers su position neutre.
Si cette position neutre tend à etre dépassée sous l'action du compenr sateur électrostatique du galvanomètre 160, le eompensateur électrostatique du balancier 40 tend à favoriser la lampe 153 au détriment de la lampe lj-. de sorte que le balancier 40 revient à sa position neutre. L'équilibre est donc stable et le balancier 40 oscille autour de sa position neutre avec une période et une amplitude qui dépendent entre autres de la constant de temps des éléments électriques de liaison.
On lit l'effort recherché sur le galvanomètre gradué directement en poids, par exemple et disposé à distance de l'ensemble formé par le balancier, son compensateur et les deux élec- tro-aimants.
Naturellement, l'invention n'est nullement limitée aux modes de mise en oeuvre représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
RENENTDICATION T:
Procédé pour la mesure d'efforts s'exer çant sur une maquette aérodynamique caractérisé en ce que l'on fait porter par la maquette elle-même au moins un élément de pesée dynamométrique relié à deux organes de la maquette dont l'effort relatif ou réaction est à mesurer et en ce qu'on relie cet
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Method for the measurement of forces: erecting on aerodynamic models
and balance for its implementation.
The present invention relates to the measurement of the forces exerted on models during aerodynamic tests.
It is known that the devices currently in use for measuring such forces do not make it possible to directly obtain the value of the relative force or reaction exerted between two members of the model which can be movable with respect to one another. 'other.
The present invention aims to remedy this drawback and relates to a method for measuring the forces exerted on an aerodynamic model, which is remarkable in that said model itself is made to carry at least one dynamometric weighing element connected to two components of the model whose relative force or reaction is to be measured and that this weighing element is connected to a remote reading indication device located within reach of the operator and indicating and recording the value sought effort.
The dynamometric weighing element is advantageously fixed to one of the two bodies in question and is preferably located in a housing provided inside the profile of the model, so as not to alter the aerodynamic characteristics of the latter.
The method according to the invention can be implemented at the same time as a usual method of weighing the whole of the model, which method can be implemented by means of a wire scale, one element of which is integral with a. fixed point of the laboratory, oertains said wires advantageously serving at the same time as support for electrical conductors used for transmission to the remote reading device.
A subject of the present invention is also a balance intended particularly for the implementation of the method and comprising an assembly of small volume of which at least one dynamometric weighing element cooperating with a balance to which the force to be applied is part. measure, and a remote reading device connected to this weighing element and indicating the position occupied by its movable measuring member.
The balance can be arranged so that the position of the members of the model whose relative force is to be studied is the same when reading the measurement as before the birth of said force.
To this end, according to an advantageous embodiment of the invention, the weighing element is subjected both, in antagonism, to the action of the force to be measured and to the action of a compensating device opposing each other. the movements of the balance, and in general controlling the transmission of the reading device.
When, for example, the weighing element comprises an elastically deforming part, the compensating device modifies the tension of this part. It can be controlled by hand or by mechanical means such as an electric motor. A gear change device is then preferably associated with said mechanical means and may be dependent on the position of the balance so as to automatically put the mechanical means into action in one or the other direction, depending on the situation. direction of movement of the balance.
The dynamometric weighing element may comprise at least one electromagnet whose armature is integral with the balance and whose circuit is arranged so that the intensity of the current in its winding varies automatically according to the force exerted on the balance. so as to cancel any displacement of the last one.
In a variant, the balance is immobile., And the force exerted on it results in a pressure measured using two imperfect electrical contacts by opposing pressure using a quartz crystal or the like.
Other details are mentioned in the description which follows, with reference to the accompanying drawings, given only by way of example, and in which:
Fig.l shows in perspective the application of the invention to the measurement of the forces of a flap on a wing.
Fig. 2 is a detail of FIG. 1.
Figs. 3, 4 and 5 show the application of the invention respectively to the study of the reactions of a seaplane float on the fuselage, to the study of the front slit of a wing and to the study of no vertical tail.
Fig. 6 schematically represents a first embodiment of a dynamometric balance with a remote indicating device for implementing the method which is the subject of the invention.
Fig. 7 shows a variant of the remote indicating device for a balance of the type shown in FIG. 6.
Fig. 8 shows a variant of the return mechanism to its initial position of equilibrium of the balance shown in FIG. 6.
Fig. 9 shows a second embodiment of a dynamometric balance in which the actual weighing element is a torsion spring.
Fig. 10 is a cross section of the balance shown in FIG. 9 and represents a detail.
Fig. 11 shows another embodiment of a dynamometric balance in which the movements of the flail are tiny and practically do not influence the relative position of the weighed member and of the model.
Fig. 12 shows a variant of the type of balance shown in FIG. 11, and
fig. 13 shows a second variant of this same type of balance.
With reference to figs and 2. it is a question of measuring the forces or reactions exerted on a model between a wing 1 and a flap 2 articulated on this wing. To this end, the wing-flap assembly is suspended in a conventional manner, for example by lift and drag wires 3 to 8, the attachment points of which are suitably chosen and which can cooperate with a scale of known type. not shown for the measurement of the general effort.
In a housing provided for this purpose inside the profile of the wing, one or more dynamometric weighing elements 10 are placed, for example three if one wants to know respectively the thrust, the drag and the moment of. hinge of the shutter 2 relative to the wing 1. These weighing elements 10 can be in the same casing and each of them is connected by an articulated system 11 to the pivot 12 of articulation of the shutter 2. The or each element weighing device is connected, for example by r an electric wire 14 carried by one of the suspension wires 6, to a reading or recording or reading and recording device 15 disposed at a distance under the eyes of the operator.
Preferably, two similar weighing assemblies are used, one at each end of the wing 1. The transmission of forces between the pivot 12 and the articulated systems 11 associated with the weighing elements can be carried out, as shown in FIG. . 2, with the aid of a horizontal slide 18 for the thrust force p, a joint 19 loose on the pivot 12, for the drag force t, and a lever 20 fixed transversely on the pivot 12 for the hinge moment m.
The articulated systems 1 1 advantageously comprise adjustment means making it possible to give the flap 2 any desired position relative to the wing 1, these devices possibly comprising, as shown, on each articulated system, a sleeve 20 with double thread and, but only on that for measuring thrusts, a square 21 with variable angle. These adjustment devices advantageously cooperate with motor members, controlled remotely, such as electric motors arranged in the profile of the wing, possibly in the same casing of the weighing element, with a view to making it possible to modify the position of the wing. shutter during the test.
Fig. 3 relates to the application of the invention to the study of the reactions of a seaplane float 25 relative to the fuselage 26.
The model is suspended by wires as above. Each float 25 is supported by rods 29 which can slide relative to the fuselage 26 and cooperate with dynamometric weighing elements 10, 10 'housed in the fuselage of the model. The elements 10 are connected to reading devices, for example 15 and 15 ', by electrical conductors; these conductors could be carried by the suspension wires 6.
With reference to FIG. 4, this involves measuring the reactions of a sliding front flap 32 forming a slot at the front of a wing 1, suspended by drag and lift wires as is usual. The weighing elements 10 and 10 'are then placed in housings formed at each end of the wing 1 and they are connected to the shutter 32. The remote reading can take place on dials 15, 15' connected to the control elements. weighing, for example, by electrical conductors carried by the suspension wires.
Finally, for the study of a vertical stabilizer 35, reference can be made to FIG. 5 have one or more weighing elements 10 in a housing provided at the end of the fuselage 26 and connect them to the tail 35 by an articulated system 11. The reading can take place remotely as described with regard to the preceding examples.
it would be the same for the horizontal stabilizer.
It is important to carry out these measurements that the two organs between which the force to be measured is exerted (flap, float, etc.) occupy, during the reading, the relative position which they occupied before the application of the force. , so as to bring this measurement to the exact relative position which has been chosen in advance.
For the implementation of the invention, various scales can be produced which make it possible to obtain the desired result, namely the measurement of the force using a light and compact assembly and the remote reading of this force. .
Several examples of such scales will now be described. It is understood that the same balance can include several similar dynamometric weighing elements, and that it is only to simplify the description that we will refer only hereinafter to the balance with a single dynamometric weighing element.
With reference to FIG. 6, 40 shows a balance terminating the articulated system 11 for transmitting the force f to be measured between the model and the weighing element.
This balance 40 is connected by a link 41 to one end of an elastic blade 42, the other end of which is fixed radially to a toothed wheel 43. A screw 44 controlled remotely using a bowden 45 or the like is meshed with the wheel 43. To prevent static friction and vibrations from being liable to impair the accuracy of the measurements, the balance 40 is connected to the frame 47 or casing by an elastic connection which may include a flexible blade; 46. This blade is connected to the frame 47 in an adjustable manner by means of a cylindrical part 48 which can turn on itself and immobilized after adjustment by a locking screw 49, in order to allow the device to take hold. before the test, an equilibrium position bringing no constraint in the weighing.
In addition, the end of the balance 40 cooperates with an oil dash-pot 50.
For remote reading, a mirror 51 is fixed on the balance 40 and another mirror 52 on the wheel 43, providing spots on a graduated rule 55 from an external light source 53.
The measurement of a force using such a scale works as follows:
The positions F and F1 represented coincident with the light points supplied by the two mirrors 51 and 52 are identified in the absence of any force f. The adjustment of part 48 makes it possible to bring the members back to their blocking position which was occupied during the initial calibration if there is iieu. The force f to be measured is then applied. The balance 40 and the blade 42 are deformed and come to occupy the position shown in broken lines, the spot F coming at F '.
The wheel 43 is then rotated using the remote control 45 until the spot F returns to its initial position, that is to say the balance returns to its original position. This rotation brings the blade 42 to its position shown in phantom lines and moves the spot F1 to the position F'1. We read opposite F'1 on rule 55 the effort f sought.
With reference to FIG. 7. the position of the balance 40 can be read remotely using three electric lamps 57 placed in a circuit under voltage and the ignition of which is dependent on the position of the balance 40 via three contacts 58 corresponding respectively to the balance position of the balance and to two positions surrounding this balance position. To this end, a flexible blade 59 pivoting between two knives 60 is fixed to the balance 40 at one of its ends and carries at its other end the movable contact 61 cooperating with the contacts <, 58. This blade 59 amplifies the movement and contributes damping of oscillations. The light spot then becomes useless to bring the balance back to its initial position identified by the illumination of the middle lamp 57.
To measure the force from a distance by returning the balance 40 to its equilibrium position. it is also possible to use an electrical device, one embodiment of which is shown in FIG. 8.
With reference to this figure, a wheel 65 having a ratchet toothing is connected by a reduction gear not shown to the wheel 43 (FIG. 6). The pawl 66 associated with the wheel 65 is mounted at the end of a lever 67 cooperating with an electromagnet 68. The supply conductors of this electromagnet end, in front of the operator, in a contactor 70 with large number of studs, controlled by the operator. It will be understood that the passage from one stud to another causes the wheel 65 to advance by one tooth in the direction of the teeth. A second similar device can control the movement of the wheel 65 in the opposite direction.
It is clear that the calibration makes it possible to scale the contactor 70 in forces f and to easily ensure the remote weighing.
There is shown in FIGS. 9 and 10 a variant of an internal weighing element with a casing 44 intended to be housed in the model to be studied. The force or the load to be measured is transmitted by means of the connecting rod 40 acting as a balance. This connecting rod 40 is wedged on a pivot 80 ending, through it dash-pot 81 slowing down vibrations, to a plate 82. A plate 83 coaxial with the plate u 82 is connected to it by means of a spiral dynamometric spring 84 the two ends of which are respectively fixed to said plates 82 and 83. The plate 83 is fixed to a shaft 86 connected by a gear train 87, 88, 89 to an electric motor 90 coaxial with the plates and pivots.
One of the wheels 89 of this cog carries studs cooperating with the elastic blade 93 and separating it from the fixed contact 94. A conductor 95 connected to the outside of the casing leads to a counter-tops counter, not shown, placed in front of the. operator and can be graduated in effort. A flexible blade 100 is embedded in the housing 44 at its end adjacent to the rod 40 which carries two knives 1.01 in contact with the two faces of this blade 100. This blade 100 that a conductor 103 connects to the arrival of the current cooperates. with two pads 105 and 106 (fig. 10) connected to the motor 90 so as to control its rotation in the opposite direction to the rotation of the connecting rod 40 controlling the contact of the blade 100 and of the pad 105 or 106.
The circuit of the motor 90 is closed by a return conductor 110.
The operation is as follows:
The load to be measured applied to the connecting rod 40 causes the latter to rotate in one direction and twists the spring 84. At the same time, the flexible blade 100 is brought into contact with one of the pads 105 and 106 and closes the motor circuit. 90 which rotates in the opposite direction to said direction of rotation of the blade 100.
The motor 90 drives the plate 83 until the spring 84 reaches a sufficient tension to return the connecting rod 40 to its neutral position corresponding to the absence of contact between the blade 100 and the pads 105 and 106.
Balance is then achieved. The force to be measured is a function of the number of revolutions of the motor 90 which can be read on the counter (not shown) and placed in front of the observer.
With reference to the variant shown in FIG. 11, the force to be measured f is applied to one end of an arm of the balance 40 carried by a knife 120. The other arm of this balance 40 carries a block of steel or other hard metal 121 having two opposing edges in contact. two metal parts 122 and 123 respectively. Two identical circuits 126 and 127 connect the two parts 122 and 123 through coils 129 and 130 to the conductor 131 connected to a current source whose other pole is connected by the conductor 132 to the knives 120. A differential galvanometer 135 cooperates with the coils 129 and 130 and is located as well as the latter at a distance from the weighing element and in front of the operator.
The galvanometer 135 can be graduated in strength.
It will be understood that any force applied to the balance 40 determines an asymmetry of the pressures of the block 121 on the two parts 122-123 and this results in an asymmetry of the resistances of the two contacts formed. The currents circulating in the two circuits cease to be equal and the equilibrium position of the galvanometer crew is modified and makes it possible to read the force.
In this embodiment, the displacement of the balance 40 under the action of the force is practically negligible so that it is unnecessary to have recourse to a device returning the members to their initial position.
The same is true of the variant according to FIG. 12 with reference to which the end of the balance 40 more or less compresses a quartz crystal 140. An amplifier 142 cooperating with a galvanometer graduated in efforts and located at a distance is connected to this crystal. The piezoelectric effect allows the value of the force to be read.
Finally, in the embodiment according to FIG. 13, the force to be measured is balanced at all times by the attractive force of an electromagnet on its armature. The balance 40 mounted on knives 145 carries, at the end of its free arm, a frame 146 placed between two identical electromagnets 147 and 148, the poles of the same name of which are opposite. The two electromagnets are connected by conductors 149 and 150 to the plate circuits of two electronic lamps respectively 153 and 152. The two lamps 152 and 153 each have two control grids or are each replaced by two lamps with a grid having their anodes and cathodes connected in bypass.
The two perpendicular frames 158 and 159 of a galvanometer 160 are inserted on each conductor 149 and 150 so as to measure the difference in the intensities of the currents passing through these frames. The mobile unit 160 of the galvanometer is mounted on knives 161 and carries the mobile plate 162 of an electrostatic compensator comprising two fixed plates 163-164. Circuits, including suitable detection devices, connect the two fixed plates 163 and 164 to a grid of lamps 152 and 153 respectively. Likewise, the balance 40 carries a movable plate 165 of an electrostatic compensator also comprising two fixed plates 166 and 167 and circuits comprising suitable detection devices, connect these plates to the other grids of the lamps 152 and 153.
The movable plates 162 and 165 are connected to a pole of an alternating current source 170 that conductors connect for example to the knives 145 and 161.
The other pole of this source 170 is connected to the negative high voltage direct current supply conductor 171. Finally, a conductor 172 connects the positive high voltage to the electromagnets 147-148.
The operation is as follows:
A force f as shown applied to the balance 40 in the neutral position (corresponding to the armature 146 equidistant from two electromagnets), causes the latter to rotate in the direction of the arrow. The capacitance of the compensator 165-166-167 then increases on the side of the plate 166 and decreases on the side of the plate 167, so that the voltage on the control grid connected to this compensator of the lamp 152 becomes higher than the voltage. on the connected control grid of the lamp 153, all the more so as the deflection of the balance 40 is greater.
The intensity of the plate current therefore increases in the lamp 152 and decreases in the lamp 153 so that the equipment of the galvanometer 160 deviates in the direction of the arrow. This deviation of the crew 160 causes, via the compensator 162-163-164, the appearance of a greater voltage on the grid which is connected to it by the lamp 152 than on the grid of the lamp 153 which is connected to it and this also results in a variation in the opposite direction of the intensities of the plate currents of the two lamps. The modifications of attraction of the two electromagnets 147 and 148 which result from these variations of intensity thus produced urge the balance 40 towards its neutral position.
If this neutral position tends to be exceeded under the action of the electrostatic compensator of the galvanometer 160, the electrostatic compensator of the balance 40 tends to favor the lamp 153 to the detriment of the lamp lj-. so that the balance 40 returns to its neutral position. The equilibrium is therefore stable and the balance 40 oscillates around its neutral position with a period and an amplitude which depend, among other things, on the time constant of the electric connecting elements.
The desired force is read on the galvanometer graduated directly by weight, for example and placed at a distance from the assembly formed by the balance, its compensator and the two electromagnets.
Of course, the invention is in no way limited to the embodiments shown and described which have been chosen only by way of example.
RENENTDICATION T:
Method for measuring the forces exerted on an aerodynamic model, characterized in that the model itself is made to carry at least one dynamometric weighing element connected to two members of the model whose relative force or reaction is to be measured and in that we connect this
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