CZ308448B6 - Zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů - Google Patents
Zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů Download PDFInfo
- Publication number
- CZ308448B6 CZ308448B6 CZ2018-704A CZ2018704A CZ308448B6 CZ 308448 B6 CZ308448 B6 CZ 308448B6 CZ 2018704 A CZ2018704 A CZ 2018704A CZ 308448 B6 CZ308448 B6 CZ 308448B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- inner frame
- measuring
- objects
- aerodynamic properties
- stepper motor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
- G01M9/02—Wind tunnels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
- G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B2225/00—Miscellaneous features of sport apparatus, devices or equipment
- A63B2225/01—Special aerodynamic features, e.g. airfoil shapes, wings or air passages
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B2225/00—Miscellaneous features of sport apparatus, devices or equipment
- A63B2225/02—Testing, calibrating or measuring of equipment
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Řešení se týká zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů umístěného do větrného testovacího tunelu, a obsahujícího vnější rám, ve kterém je otočně umístěn vnitřní rám opatřený držákem objektu s krokovým motorem. Vnitřní rám je opatřen alespoň čtyřmi tenzometrickými snímači, přičemž krokový motor je připojen k vnější straně vnitřního rámu a je spolu s tenzometrickými snímači propojen s řídicí a výpočetní jednotkou. Vnější rám je opatřen zařízením pro sklopení vnitřního rámu.
Description
Zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů
Oblast techniky
Vynález se týká měření sil působících na obtékané těleso v proudu média. Testování průmyslových výrobků, které rotují kolem své osy a jejich boční úhel náběhu může být proměnný. Vynález najde uplatnění v testování v aerodynamice a hydrodynamice.
Dosavadní stav techniky
V současné době se k měření aerodynamických vlastností objektů využívají různé druhy měřicích zařízení, umístěných do větrného tunelu.
Prvním druhem zařízení je zařízení, do něhož je umístěn objekt ve statické poloze. Objekt je v zadní části podepřen hrotem, který ho drží ve statické poloze, aby nedocházelo k žádným nechtěným pohybům. Objekt může být na hrot například přilepen. Hrot má možnost otáčení se okolo své osy. Dále je sledováno, jaký má objekt vliv na okolní proudění vzduchu a jeho změnu a jaké síly působí na objekt. Druhým druhem je zařízení, ve kterém je objekt umístěn do kleštin na hřídeli. Opět se sleduje vliv objektu na okolní proudění.
Nevýhodou těchto zařízení je nemožnost přímé regulace otáček, dále pak nelze natočit objekt vůči proudu vzduchu a tím není docíleno přesného měření aerodynamických vlastností. V těchto zařízeních nelze dostatečně dobře nasimulovat reálné faktory, které na objekt působí.
V dokumentu Complete Description of Forces Acting on a Flying Beach Volleyball; Jan Dumek, Pavel Šafařík; EPJ Web of Conferences Vol. 180, 02021 ISSN: 2100-014X; https: //www. ep j conference s. org/articles/epjconf/pdf/2018/15/epjconf_efin2018_02021 .pdf z 03.08.2018 je uveden popis všech sil působících na létající míč pro plážový volejbal, který byl proveden na základě měření ve větrném tunelu. Síly, jako je odpor, zdvih a boční síla, byly měřeny pro různý úhel náběhu β, který se mění od 0 do 47°. Rychlostní oblast byla od 10 do 25 m/s a oblast rotace byla od 0 do 12,5 rps. Byly detekovány různé momenty, jako Roll, Yaw, Pitch. Výsledky jsou popsány pomocí nedimenzionálních čísel, jako je Reynoldsovo číslo Re, rotace, tažení CD, zvedání CL a koeficienty CS bočních sil. Rozdíly ve výsledcích CD, CL a CS byly detekovány pro různé úhly p. 1. K uvedeným měřením bylo použito zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů umístěné do větrného testovacího tunelu a obsahující vnější rám, ve kterém je otočně umístěn vnitřní rám opatřený držákem objektu s krokovým motorem. Snímání bylo prováděno speciálními snímači, které jsou drahé a náročné na obsluhu.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zařízením pro měření aerodynamických vlastností objektů umístěným do větrného testovacího tunelu a obsahujícím vnější rám, ve kterém je otočně umístěn vnitřní rám opatřený držákem objektu s krokovým motorem, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že vnitřní rám je opatřen alespoň čtyřmi tenzometrickými snímači a vnější rám je opatřen zařízením pro sklopení vnitřního rámu, přičemž krokový motor je připojen k vnější straně vnitřního rámu a je spolu s tenzometrickými snímači propojen s řídicí a výpočetní jednotkou.
Podstatou zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů je především zjištění všech sledovaných parametrů u objektu, kterými jsou především míče určené ke sportovním činnostem. U těchto objektů jsou pomocí zařízení podle tohoto vynálezu měřeny odporové síly, vztlakové síly, boční síly, klopivý moment, klonivý moment a natáčivý moment působící na obtékaný
-1CZ 308448 B6 objekt, který rotuje kolem své osy. Výhodou tohoto zařízení je možnost nastavení bočního úhlu náběhu proudu tekutiny, který se v dosavadních řešeních této problematiky nevyskytuje.
Zařízení podle tohoto vynálezu je složeno z vnějšího rámu opatřeného zakončeními dalších tenzometrických snímačů, který slouží jako nosná konstrukce pro vnitřní rám, jenž je do nosného vnějšího rámu otočně umístěn, přičemž jeho vytočení umožňuje získání dat o měřeném objektu i pro nenulový boční úhel náběhu. K vnější straně vnitřního rámuje připojen krokový motor, který pohání hřídel, na níž je pomocí držáku upevněn měřený objekt, především míč. Krokový motor je ovládán řídicí a výpočetní jednotkou. Na přední hraně vnějšího rámu jsou připevněna zakončení tenzometrických snímačů, které jsou pro získávání výsledků propojeny s výpočetní technikou, samotné tenzometry jsou mimo vnější rám. Z výsledků je možné jednoduše vypočítat všechny silové účinky působící na obtékané těleso. Toto zařízení je umístěno ve větrném testovacím tunelu. Přednost tohoto vynálezu především tkví v unikátnosti rámu a jedinečném prostorovém rozmístění měřicích členů.
Zařízením pro měření aerodynamických vlastností objektů jsou zjišťovány parametry síly odporu, síly vztlaku, boční síla a momenty.
Odpor:
Fd — F3 + F4 + F5
Vztlak:
Fl — Fi + F2
Boční síla:
Fs - Fe
Momenty:
Μχ = Fi - a- F2 - a
My = F4-f-Fs-f
Mz — (F 3 + F 4) -b — F 5 c
Při postupu měření aerodynamických vlastností objektů je nutné nejprve umístit objekt do rámu, poté nastavit pootočením vnitřního rámu boční úhel náběhu, na krokovém motoru nastavit požadované otáčky a nastavit rychlost proudícího média ve větrném testovacím tunelu, případně v hydrodynamickém kanálu. Poté dojde ke sběru hodnot z tenzometrických snímačů, jejich přepočtu na jednotlivé síly a žních jsou vypočítány silové účinky. Ktomuto výpočtu dojde pomocí výpočetní techniky připojené k zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů.
Jelikož v tomto zařízení lze vyvinout opakovaně totožné testovací podmínky, lze ho použít k porovnání konkurenčních výrobků, či testování požadovaných aerodynamických vlastností nových povrchových materiálů použitých k vývoji například sportovních míčů.
Zařízení umožňuje měření všech sil působících na rotující obtékané těleso s proměnným bočním úhlem náběhu vůči proudu tekutiny. Vynález popisuje nejen speciální nastavení rámu, měřicích siloměrů, krokového motoru, ale i celou metodiku měření.
-2CZ 308448 B6
Objasnění výkresů
Vynález bude dále objasněn pomocí přiložených výkresů, kde je na obr. 1 znázorněn vnitřní rám zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů. Obr. 2 schematicky znázorňuje celé zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příkladné řešení zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů obsahuje vnější rám, otočně umístěný vose Y vnitřního rámu. Kvnější straně vnitřního rámu je připojen krokový motor Microcon SL17 - 0301, který je ovládán řídicí jednotkou M415B, Micro Microstepping Driver. Krokový motor pohání hřídel, na níž je upevněn držák měřeného objektu, kterým je v tomto případě volejbalový míč. Po vnitřním obvodu vnitřního rámu je umístěno šest tenzometrických snímačů typu Zemic L6D, které jsou pro získávání výsledků propojeny s výpočetní technikou.
Při měření se celé zařízení vloží do zkušebního větrného tunelu a volejbalový míč upne do držáku. Pomocí krokového motoru se míč otáčí požadovanou rychlostí, přičemž je možné jej naklápět díky vnitřnímu rámu. Při měření se snímají údaje z tenzometrických snímačů a dalších tenzometrických snímačů, které jsou přenášeny do řídicí výpočetní techniky.
Průmyslová využitelnost
Zařízení podle tohoto vynálezu najde využití především ve výzkumu. Pomocí tohoto zařízení lze zkoumat aerodynamické a hydrodynamické síly působící na těleso. Průmyslově lze toto zařízení využít při návrhu nových sportovních míčů a zkoumání vlastností těch stávajících, např. konkurenčních. Dále pří testování jakýchkoli průmyslových výrobků, které rotují kolem své osy a jejich boční úhel náběhu může být proměnný.
Claims (1)
- PATENTOVÉ NÁROKY5 1. Zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů umístěné do větrného testovacího tunelu a obsahující vnější rám, ve kterém je otočně umístěn vnitřní rám opatřený držákem objektu s krokovým motorem, vyznačující se tím, že vnitřní rám je opatřen alespoň čtyřmi tenzometrickými snímači a vnější rám je opatřen zařízením pro sklopení vnitřního rámu, přičemž krokový motor je připojen k vnější straně vnitřního rámu a je spolu s tenzometrickými snímači ίο propojen s řídicí a výpočetní jednotkou.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-704A CZ308448B6 (cs) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-704A CZ308448B6 (cs) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2018704A3 CZ2018704A3 (cs) | 2020-06-24 |
| CZ308448B6 true CZ308448B6 (cs) | 2020-08-26 |
Family
ID=71104690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-704A CZ308448B6 (cs) | 2018-12-13 | 2018-12-13 | Zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ308448B6 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2607878A1 (fr) * | 1986-12-03 | 1988-06-10 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Mecanisme de liaison isostatique a quadruples liaisons entre une surface plane et une surface gauche et applications diverses de ce mecanisme |
| DE10058424A1 (de) * | 1999-11-26 | 2001-06-21 | Boing Co | Vorrichtung und Verfahren zur Messung von Kräften und Momenten, die auf in aerodynamischen Windkanälen getestete Modelle wirken |
| US20070039400A1 (en) * | 2003-12-04 | 2007-02-22 | Mts Systems Corporation | Platform balance |
| US20070221418A1 (en) * | 2006-03-25 | 2007-09-27 | Mts Systems Corporation | Counterbalance for a platform balance |
| CZ25491U1 (cs) * | 2012-12-19 | 2013-06-10 | Výzkumný a zkusební letecký ústav, a.s. | Točna pro tenzometrickou váhu do větrného tunelu |
-
2018
- 2018-12-13 CZ CZ2018-704A patent/CZ308448B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2607878A1 (fr) * | 1986-12-03 | 1988-06-10 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Mecanisme de liaison isostatique a quadruples liaisons entre une surface plane et une surface gauche et applications diverses de ce mecanisme |
| DE10058424A1 (de) * | 1999-11-26 | 2001-06-21 | Boing Co | Vorrichtung und Verfahren zur Messung von Kräften und Momenten, die auf in aerodynamischen Windkanälen getestete Modelle wirken |
| US20070039400A1 (en) * | 2003-12-04 | 2007-02-22 | Mts Systems Corporation | Platform balance |
| US20070221418A1 (en) * | 2006-03-25 | 2007-09-27 | Mts Systems Corporation | Counterbalance for a platform balance |
| CZ25491U1 (cs) * | 2012-12-19 | 2013-06-10 | Výzkumný a zkusební letecký ústav, a.s. | Točna pro tenzometrickou váhu do větrného tunelu |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| (Complete Description of Forces Acting on a Flying Beach Volleyball; Jan Dumek, Pavel Šafařík; EPJ Web of Conferences Vol. 180, 02021 ISSN: 2100-014X; https://www.epj-conferences.org/articles/epjconf/pdf/2018/15/epjconf_efm2018_02021.pdf) 03.08.2018 * |
| (On the Flight of the Volleyball; Jan Dumek, P. Šafařík, Z. Pátek, Takeshi Asai; Conference Paper DOI: 10.14311/TPFM.2018.009 Conference: Topical Problems of Fluid Mechanics 2018; https://www.researchgate.net/publication/323673802_On_the_Flight_of_the_Volleyball) leden 2018 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2018704A3 (cs) | 2020-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100973756B1 (ko) | 모형선박 시험장치 및 이를 이용한 시험방법 | |
| US9052250B1 (en) | Method of calibrating a force balance | |
| JP2014521105A5 (cs) | ||
| CN101625805B (zh) | 科氏加速度实验测试装置 | |
| Atsavapranee et al. | Steady-turning experiments and RANS simulations on a surface combatant hull form (Model# 5617) | |
| RU2655713C1 (ru) | Устройство для измерения аэродинамических характеристик планирующего парашюта в аэродинамической трубе, модель планирующего парашюта для испытаний в аэродинамической трубе, способ измерения аэродинамических характеристик планирующего парашюта в аэродинамической трубе | |
| CN103228911A (zh) | 用于驱动风能设备的方法 | |
| Cameron et al. | Transient hub loads and blade deformation of a mach-scale coaxial rotor in hover | |
| CZ308448B6 (cs) | Zařízení pro měření aerodynamických vlastností objektů | |
| US7348502B2 (en) | Counterbalance for a platform balance | |
| Robert et al. | Fluid mechanics in rowing: the case of the flow around the blades | |
| CN106595955B (zh) | 飞行模拟器转动惯量在线校准系统及其校准方法 | |
| KR101304923B1 (ko) | 방향타 동력계 캘리브레이션 장치 | |
| CN106289722A (zh) | 船舶模型横向力与横向恢复力矩测量仪 | |
| KR20120094235A (ko) | 모형선 예인 장치 | |
| MADSEN et al. | EXPERIMENTAL ANALYSIS OF T HE HYDRODY-NAMIC COEFFICIENTS OF NET PANELS IN THE FLUME TANK IN HIRTSHALS | |
| JP5827179B2 (ja) | 自転車、重心計測システム、および重心計測方法 | |
| Balendra et al. | Direct measurement of wind-induced displacements in tall building models using laser positioning technique | |
| Augier et al. | Experimental validation of unsteady models for Wind/Sails/Rigging Fluid structure interaction | |
| Everhart et al. | Two-Directional Fiber Optic Load Cell | |
| CN117606768B (zh) | 一种适用于旋转机械的空间相异轴向标校方法 | |
| Shriethar et al. | RASPBERRY PI-BASED SENSOR NETWORK FOR MULTI-PURPOSE NONLINEAR MOTION DETECTION IN LABORATORIES USING MEMS | |
| Obiji et al. | Aerodynamic Analysis of a Bottom-mounted Force Balance System with a Linearly Varying Vortex Panel Method | |
| Albertani et al. | Analysis of wind tunnel unsteady aerodynamic data of flexible micro air vehicle wings | |
| JP7050273B2 (ja) | 回折環計測装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20221213 |