DE729695C

DE729695C - Arrangement for determining the forces occurring in model tests in wind channels

Info

Publication number: DE729695C
Application number: DEH156541D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Hubmeier
Original assignee: MAX HUBMEIER DIPL ING
Current assignee: MAX HUBMEIER DIPL ING
Priority date: 1938-07-19
Filing date: 1938-07-19
Publication date: 1943-01-09

Description

Anordnung zur Bestiminung der bei Modellversuchen in Windkanälen auftretenden Kräfte In Windkanälen bedient man sich nach wie vor fast ausschließlich der sog. Deckenwaagen für Drei- und Sechskomponentenmessungen, bei denen das Modell mittels einer größerer Anzahl Drähte befestigt wird, die direkt oder nach Umlenkung und Richtungsänderung mittels Rollen u. dgl. zu den Waagen ffihren. Die Verstellung des Anstellwinkels erfolgt durch Änderung einzelner Drahtlängen. Zur Aufhängung werden meist Profildrähte benutzt. Die bei den Messungen auftretenden, oft erheblichen Schwingungen des Modells versucht man durch angehängte Gewichte und in Wasser geführte Scheiben zu dämpfen.Arrangement for determining those occurring in model tests in wind tunnels Forces In wind tunnels, the so-called force is still used almost exclusively. Ceiling scales for three- and six-component measurements in which the model has a larger number of wires is attached directly or after deflection and Change direction by means of rollers etc. to the scales. The adjustment the angle of attack is done by changing individual wire lengths. For suspension profile wires are mostly used. The often considerable ones that occur during the measurements Vibrations of the model are attempted with attached weights and guided in water Steam slices.

Daneben sind in einigen wenigen Fällen Windkanalwaagen bekanntgeworden, bei denen die Meßeinrichtungen auf dem Boden aufgestellt sind, während das Modell auf einer Stützkonstruktion ruht. Doch ist es bisher nicht gelungen, mit derartigen Windkanalwaagen einwandfreie Sechskomponentenmessungen durchzuführen. Feiner besitzen alle bisherigen Konstruktionen dieser Art einen komplizierten und empfindlichen Aufbau. In addition, in a few cases, wind tunnel balances have become known, where the measuring devices are placed on the floor while the model rests on a support structure. But so far we have not succeeded with such Wind tunnel scales to carry out flawless six-component measurements. Own finer all previous constructions of this kind a complicated and sensitive one Construction.

Sie waren stets für die Messung der Luftkräfte an größeren Modellen, z. B. Flugzeugen in natürlicher Größe, gedacht, zu Versuchen an kleineren Modellen aber völlig ungeeignet.They were always used to measure the air forces on larger models, z. B. Full-size airplanes, thought to be tried on smaller models but completely unsuitable.

Die im folgenden beschriebene Erfindung bezweckt, die verschiedenen Mängel der Windkanaldeckenwaagen sowie der bisherigen Windkanalbodenwaagen durch eine in der Konstruktion und insbesondere im Betrieb einfache und unempfindliche und doch zuverlässige Drei- bis Sechskomponentenbodenwaage zu beheben, bei der die Modellaufhängung an einer Unzahl von Drähten bzw. die Modellaufstellung auf einer komplizierten Stütz- und Rahmenkonstruktion durch Aufstellung des Modells auf drei stabilen Profilstreben, die zu den am Boden befindlichen Waagen führen, ersetzt wird. The invention described below aims to achieve the various Defects in the wind tunnel ceiling scales and the previous wind tunnel floor scales one that is simple and insensitive in its construction and especially in its operation and yet to fix reliable three- to six-component floor scales where the Model hanging on a myriad of wires or setting up the model on one complicated support and frame construction by setting up the model on three stable profile struts that lead to the scales on the floor will.

Die Arbeitsweise dieser Bodenwaage - wird in Abb. I als Seitenansicht am Beispiel einer einfallen Tragflügelmessung erläutert. Ein Tragflügel ist mittels dreier Profilstützen auf drei Waagen, z. B. Dezimalwaagen, gestellt. The way this floor scale works - is shown in Fig. I as a side view explained using the example of an incident hydrofoil measurement. A hydrofoil is means of three profile supports on three scales, e.g. B. decimal scales.

Die Profilstützen enden im Tragflügel in allseitig bewgelichen Gelenken, nach unten in einem Gelenk, das auf den auf dem Boden bzw. in einem gemeinsamen Gestell ruhenden Waagen starr befestigt ist. Für die auf den Waagen befestigten Gelenke kommen tt. a. möglichst reibungsfrei arbeitende Kugellager in Frage. Die Reibung in den Gelenken vermag die Meßgenauigkeit nicht zu beeinträchtigen, da ja während der Messung keinerlei Bewegungen um die Gelenke ausgeführt werden. In der Blickrichtung der Abb. I und 2 fallen die beiden Waagen für die vorderen Auftriebskomponenten zusammen. Das Flügelmoment um die Profilnase bzw. die dritte Auftriebskomponente kann mittels einer einzigen Waage gemessen werden. Die drei mit A1, A2 und A bezeichneten Auftriebswaagen, die, da der Auftrieb für den größten Teil des zu messenden Anstellwinkelbereichs nach oben gerichtet ist, wenn man das Modell in seiner natürlichen Lage aufgestellt hat, zweckmäßigerweise vorbelastet werden, werden auf dem Boden aufgestellt oder in einem gemeinsamen Gestell angeordnet. Das ganze System bildet in den Punkten I, II, III und IV ein Parallelogramm. Es ist dann möglich, horizontal in den Punkten I und II angreifende Kräfte, wie den Widerstand W, mittels eines am Profilstützenfuß, und zwar in Höhe der Gelenke, befestigten Hebels ebenfalls als senkrechte Druckkraft auf einer eben aufgestellten Waage zu messen. Derer Auftriebs selbst wird als dinekte Entlastungskraft bzw.The profile supports end in the wing in flexible joints, down in a joint that is on the floor or in a joint Frame resting scales is rigidly attached. For those attached to the scales Joints come tt. a. Ball bearings that work as frictionless as possible are in question. the Friction in the joints cannot impair the measurement accuracy, because it does No movements are made around the joints during the measurement. In the Looking in the direction of Fig. I and 2, the two scales for the front buoyancy components fall together. The wing moment around the profile nose or the third lift component can be measured using a single scale. The three labeled A1, A2 and A. Buoyancy scales, which, as the buoyancy for the largest part of the angle of attack range to be measured is directed upwards when the model is set up in its natural position has, expediently preloaded, are placed on the floor or arranged in a common frame. The whole system forms in points I, II, III and IV a parallelogram. It is then possible to move horizontally in the points I and II acting forces, such as the resistance W, by means of a on the profile column base, namely at the level of the joints, fastened lever also as a vertical pressure force to measure on a scale that has just been set up. Their buoyancy itself is called a dinect Relief force or

Druck, zerlegt in seine Komponenten Av und Ah, auf die drei Auftriebswaagen übertragen. Das Moment um die Flügelnase hat dann die Größe M=y#Ah. Dementsprechend wäre also auch der Widerstand 147 auf drei Waagen, W1, W und W3, ZU messen. Dies kann aber so weit vereinfacht werden, daß der Widerstand bei Dreikomponentenmessungen mittels einer einzigen Waage, bei Sechskomponentenmessungen mittels zweier Waage ermittelt werden kann. Infolge der baweglichen Aufhängung des Modells in den Punkten I, II, III und IV wird nämlich der Widerstand von einer einzigen Waage aufgelnommen, wenn die Hebel für die weiteren, z. B. die beiden vorderen Widerstandswaagen entfernt werden (Abb. z). Dementsprechend genügen bei Dreikomponent enmessungen insgesamt vier Waagen zur Messung von Auftrieb, Flügelmoment und Widerstand. Da aber bei Sechskomponentenmessungen auch das Moment um die Hochachse bestimmt werden muß, wird in diesen Fällen die dritte hintere Widerstandswaage nebst zugehörigem Hebel weggelassen und mit den beiden vorderen Widerstands waagen gearbeitet.Pressure, broken down into its components Av and Ah, on the three buoyancy scales transfer. The moment around the wing nose then has the size M = y # Ah. Accordingly so the resistance 147 would also be measured on three scales, W1, W and W3, ZU. this but can be simplified so much that the resistance in three-component measurements by means of a single scale, for six-component measurements by means of two scales can be determined. As a result of the horizontal suspension of the model in the points I, II, III and IV the resistance is absorbed by a single scale, if the lever for the other, z. B. removed the two front resistance scales be (Fig. z). Accordingly, overall measurements are sufficient for three-component measurements four scales for measuring lift, wing moment and drag. But there with six-component measurements the moment about the vertical axis must also be determined, in these cases the third rear resistance balance and the associated lever are omitted and with the both front resistance scales worked.

Bei dieser Anordnung ist es dann ausgeschlos,s;en, daß irgendwelche Kräfte, Querkräfte oder Momente auf die Auftriebs- oder Widerstandswaagen wirken können und die Genauigkeit des Meßergebniss es beeinflussen. With this arrangement it is impossible to see that any Forces, transverse forces or moments act on the buoyancy or drag scales can and affect the accuracy of the measurement result.

Dies wäre nur dann der Fall, wenn der Drehpunkt III, IV bzw. die Gelenke unter den Auftriebswaagen liegen würden.This would only be the case if the pivot point III, IV or the joints would be under the buoyancy scales.

Nach Abb. 3 (Ansicht von vorn) und Abb.4 @Ansicht von der Seite), die die Waage mit aufgebauteni Flugzeugmodell im Windkanal zeigen, werden die Waagen zweckmäßigerweise auf einem gemeinsamen Gestell so verschiebbar aufgebaut, daß sie jeder Modellgröße angepaßt werden können. Die Profilstreben sind so zu bemessen, daß sie in der Anblaserichtung genügend steif sind, während die Streben nach beiden Seiten mittels Drähte gegen Schwingungen gesichert werden können. Abb. 5 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit für die Verstellung des Anstellwinkels durch Höher- oder Tieferstellen der hinteren Proflistütze. Falls die dadurch erforderlich werdende Unterbrechung der Profilstütze vermieden werden soll, kann die Anstellwinkelverstellung auch dadurch erfolgen, daß die hintere Auftriebswaage mittels eines einfachen Getriebes und einer Handkurbel hoch und tief verstellt werden kulm Die Messung der Seitenkraft erfolgt nach Abb. 6 mittels einer zusätzlichen Waage in der gleichen Art und Weis, in der auch die Widerstandsmessung erfolgte. Die Profilverkleidung an den Stützen wird als Blende angebracht und kann sich bei Seitenkraftmessungen damit stets so einstellen, daß an den Stützen keine Seitenkräfte eintreten. Da bei Seitenkraftmessungen ferner der Anblasewinkel um die Hochachse verstellt werden muß, wird das Gestell der Waage nach Abb. 6 in einfacher Weise auf ein Drehgestell bzw. eine Drehscheibe gestellt und kann so nach Belieben geschwenkt werden. Die Profilstreben sind nach oben zweckmäßigerweise zu verjüngen, damit die Strömung um das Modell durch die Profilstreben auch nicht mehr gestört wird, als dies auch bei der Modellaufhängung anProfildrähten derFall ist. According to Fig. 3 (view from the front) and Fig. 4 (view from the side), the ones that show the scales with an airplane model built up in the wind tunnel become the scales expediently constructed so that they can be displaced on a common frame that they can be adapted to any model size. The profile struts are to be dimensioned in such a way that that they are sufficiently stiff in the blowing direction, while the striving for both Sides can be secured against vibrations by means of wires. Fig. 5 shows a Execution option for adjusting the angle of attack by raising or Lower the rear profile support. If this becomes necessary Interruption of the profile support is to be avoided, the angle of attack adjustment also take place in that the rear buoyancy balance by means of a simple gear and a hand crank can be adjusted up and down. Kulm The measurement of the lateral force takes place according to Fig. 6 by means of an additional scale in the same way, in which the resistance measurement was also carried out. The profile cladding on the supports is attached as a cover and can always look like this for side force measurements adjust so that no lateral forces occur on the supports. As with lateral force measurements Furthermore, the angle of the blow must be adjusted about the vertical axis, the frame the balance according to Fig. 6 in a simple manner on a bogie or a turntable and can be swiveled at will. The profile struts are after Appropriately tapered above so that the flow around the model through the Profile struts are no longer disturbed than is the case with the model suspension on profile wires is the case.

Durch Anordnung weiterer Waagen nach Abb. 7 auf dem gemeinsamen Gestell der Bodenwaage kann mit der üblichen Auftriebs- und Widerstandsmessung noch die Messung besonderer Kräfte und Momente, wie z.B. des Rudermoments eines zu untersuchenden Leitwerks verbunden werden. Auch auf den Zusatzwaagen sind die Profilstützen gelenkig zu lagers. By arranging additional scales according to Fig. 7 on the common frame the floor scales can still measure the buoyancy and drag measurements with the usual Measurement of special forces and moments, such as the rudder moment of a subject to be examined Can be connected to the tail unit. The profile supports are also articulated on the additional scales to stock.

Damit ist eine Meßanlage geschaffen, die sich gegenüber allen anderen Konstruktionen durch besondere Einfachheit auszeichnet und ein schnelles und zuverlässiges Arbeiten bei hoher Meßgenauigkeit gestattet. This creates a measuring system that is different from all others Constructions are characterized by particular simplicity and a fast and reliable Working with high measurement accuracy is permitted.

Claims

The subject matter of the invention is limited to the arrangement and mode of operation the balance according to the following claims.

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Arrangement for determining the at Model tests occurring forces in wind tunnels according to three to six components, in which the measurement is carried out using scales set up on the floor, characterized in that that the model with the interposition of all-round movable bearings directly such vertical supports rests, each on a scale for the buoyancy component are articulated and of which also one or more as an angle lever are formed, the second arm on other scales to determine the perpendicular supporting forces acting on the supports.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that by arrangement other scales on the floor or on the common frame are also more articulated Storage of the supports on the scales for further measurements, e.g. the rudder moment of a Tail unit according to Fig. 7, made with the usual three- and six-component measurement can be.