-
Verfahren zum Aufzeichnen von Formänderungen an Flugzeugteilen, insbesondere
von Schwingungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zurn Aufzeichnen von stationären
Formänderungen und gekoppelten Schwingungen einzelner Querschnitte an Flugzeugteilen.
Sie besteht darin, daß gleichzeitig mehrere Spiegel vorzugsweise an der elastischen
Achse an dem zu untersuchenden Körper angeordnet werden, derart, daß ein Spiegel
die Verdrehungen, ein zweiter die Durchbiegungen des Querschnittes aufzeichnet,
während gegebenenfalls weitere Spiegel die Verdrehung von Nebenkörpern in bezug
auf den Hauptkörper anzeigen.
-
Es ist zwar bei Schwingungsmessern bekannt, mehrere Spiegel gleichzeitig
zu verwenden. Diese zeigen aber nur Drehschwingungen um die drei Raumachsen, aber
keine Biegungsschwingungen an. Dagegen mußte man bisher, wenn es galt, die Drehschwingung,
die Biegeschwingung und die Verdrehung zweier miteinander verbundener Querschnittstelle
zu ermitteln, die Amplituden aufzeichnen und aus diesen Aufzeichnungen die gesuchten
Werte ermitteln. So hat man sich z. B. bei der Ermittlung verwickelter Eigenschwingungen
von komplizierten Bauteilen, z. B. von Flugzeugtragflächen, lange Zeit damit begnügt,
an der Vorder- und Hinterkante des zu antersuchenden Querschnittes die Schwingungsamplitude
an Meßzellen abzulesen und nach dem Gesamteindruck zu entscheiden, ob les sich um
Dreh- oder Biegeschwingungen handelt. Dieses Verfahren versagt bei gekoppelten und
phasenverschobenen Schwingungen loder hei Schwingungen mit Ob.erschwingungein. In
diesem Falle hat man die Amplituden der Meßstellen durch Stoßstangen auf synchronisierte
Schriftb.änderaufgezeichnet, so daß man aus diesen Aufzeichnungen die Dreh- und
Biegeschwingungen rekonstruieren konnte, da gleiche Ausschläge der Meßstellen einer
Biegung des Querschnittes, verschiedene Ausschläge einer Verdrehung entsprechen.
-
Besteht der zu untersuchende Körper aus zwei oder mehreren miteinander
gelenkigverbundenen Teilen, wie z.B. aus Tragfiügel und Querruder, so macht die
Erreclmung der Schwingungen der angelenkten Nebenteile lerhebliche Schwierigkeiten.
In jedem Falle muß der Verdrehungswinkel für Flülgel-und Nebenteile Punkt für Punkt
errechnet werden, und es sind für Biegung, Verdrehung und Verdrehung der Nebenteile
neue Kurven aus den aufgenommenen zu konstruieren.
-
Diese bisherigen Verfahren sind also mit erheblichen
Schwierigkeiten
verbunden, die leicht zu Fehlerquellen Anlaß geben.
-
Weiterhin ist les bekannt, Spiegel an zu untersuchenden Bauteilen
zu befestigen, so daß beispielsweise reine Biegeschwingungen für sich angezeigt
werden können. Verdreg sich nun der Bauteil, so zeigen die Spiegel falsche Werte
an. Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und ist in Ausführungsbeispie. len in
der Zeichnung dargestellt.
-
Die Abb. 1, 2 und 3 stellen Querschnitte einer Flugz'eugtragefiäche
dar und zeigen je für sich eine andere Anbringungsart der dicht nebeneinander an
der elastischen Fläche der Tragefläche angeordnetern Spiegel. Mittels der Spiegel
wird ein raumfester Lichtpunkt auf einer ebenfalls raumfesten Aufzeichnungsebenen
oder einem Ablesemaßstab abgebildet Es können hierbei Hohlspiegel allein oder Planspiegel
mit in die Lichtbahn eingeschalteten Linsen benutzt werden.
-
Der eine Spiegel a (Abb. 1) ist fest mit der Trageiläche d verbunden
und dient in an sich bekannter Weise zur Anzeige der Verdrehungen der Tragefläche.
Durchbiegungen rufen, keinen Ausschlag des abgebildetenLichtpunktes hervor, wenn
der ausfallende Lichtstrahl e in Richtung der Durchbiegung verläuft und wenn das
einfallende Strahlenbündel j nahezu ein Parallelstrahlenbündel ist.
-
Der Anzeigemaßstab ist beliebig wählbar und nur abhängig von dem Abstand
des Spiegelbe von der Aufzeichlenebene n.
-
Ein zweiter Spiegel (Abb. 2) ist drehbar um eine zur Längsachse der
Tragefläche parallele Achse g gelagert. Er wird durch einen Hebel k, dessen Ende
an einem im Raume festen Punkte gelagert ist und der senkrecht oder annähernd senkrecht
zu den Durchbiegungen liegt, gehalten. Eine Verdrehung der Tragfläche um ihre Längsachse
ruft keine Auslenkung des über dieslen Spiegel gehenden Lichtbündels hervor. Dagegen
wird aber bei einer Durchbiegung dieser Spiegel verdreht, und zwar um so mehr, je
kürzer der Hebelarm ist. Der Aufzeichenmaßstab ist also abhängig von der Entfernung
des Spiegels von der Aufzeichenebene und von der Länge des Hebels k.
-
Ein dritter - Spiegel c (Abb. 3) ist ebenso drehbar gelagert wie
der Spiegel b und besitzt wie dieser einen Hebelarm' i, der senkrecht ist zur Verbindungslinie
zu einem am Hauptkörper, also bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Flugzeugtragefläche,
angelenkten Nebenkörper m, z. B. einem Querruder, dessen Ausschläge zum Hauptkörper
aufgezeichnet werden sollen. Der Hebelarm i j ist mit dem Nebenkörper m durch eine
Stange k verbunden. Dieser dritte Spiegel, dessen ausfallender Lichtstrahl annähernd
die gleiche Richtung hat wie die Lichtstrahlen der beiden anderen Spiegel, zeigt
die Winkelstellung des Nebenkörpers im Raume an.
-
, er Unterschied der Ausschläge der Spie-@@ a und c uns c ist gleich
der Verdrehung des 4enkörpers zum Hauptkörper. Der Anzeigemaßstab ist gleich dem
Anzeigemaßstab der Verdrehung des Hauptkörpers, wenn die Verbindung k zwischen Spiegel
c und Nebenkörpern an gleich langen Hebeln i undl angreift. Im anderen Falle ist
die Anzeige über-oder untersetzt.
-
Abgesehen von den grundlegenden Vorteilein, daß man sofort Biegungen
und Verdrehungen in selbstgewählten Maßstäben erhält und daß diese Werte stark vergrößert
angezeigt werden können, ohne daß wesentlichte Massen zu dem schwingenden System
hinzukommen, hat das Verfahren auch noch einige andere Vorteile, z. B. läßt sich
die Anzeige auch bei niedrigsten Frequenzen noch beobachten. Sie läßt sich wegen
der großen Anzeigegenauigkeit auch zu Steifigkeitsmessungen verwenden. Man spart
die Einzelablesungen verschiedener Stellen mit Maßstäben und Nivelliergerät bzw.
mit Meßuhren und liest statt dessen die Lichtpunkte auf vorgegebenen Maßstäben ab.
-
Das Verfahren läßt sich auch anwenden, wenn der zu untersuchende
Körper nicht fest im Raume steht, z.B. bei der Untersuchung von Schwingungen oder
schnellen Formänderungen im Flugzeug. In diesem Falle werden Lichtpunkt und Anzeige-
oder Aufzeichenvorrichtung fest mit dem schwingenden Körper verbunden, und es erfolgt
die Verdrehung des Spiegels a und b durch Massenkräfte an sich bekannter, frei schwingender
Massen mit niedriger Eigenfrequenz, die auf Biegung oder auf Verdrehung ansprechen
und infolge ihrer Trägheit als raumfest anzusehen ist.
-
PATENTANSPRÜCIJ:E: I. Verfahren zum Aufzeichnen von Formänderungen
an Flugzeugteilen, insbesondere von Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Spiegel nebeneinander vorzugsweise an der elastischen Achse des zu untersuchenden
Körpers angeordnet werden, derart, daß ein Spiegel die Verdrehungen, ein zweiter
die Durchbiegungen des Körpers und gegebenenfalls weitere Spiegel die Verdrehungen
von Nebenkörpern in bezug auf den Hauptkörper gleichzeitig anzeigen.