RU178305U1 - Устройство для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов - Google Patents
Устройство для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов Download PDFInfo
- Publication number
- RU178305U1 RU178305U1 RU2017137328U RU2017137328U RU178305U1 RU 178305 U1 RU178305 U1 RU 178305U1 RU 2017137328 U RU2017137328 U RU 2017137328U RU 2017137328 U RU2017137328 U RU 2017137328U RU 178305 U1 RU178305 U1 RU 178305U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mechanical
- working
- sensor
- compensating
- base
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
- G01N11/16—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by measuring damping effect upon oscillatory body
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к метрологии. Устройство для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов представляет собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток с измерительным сферическим зондом, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы. Основание расположено внутри внешнего термостатированного корпуса датчика и вибротермоизолировано от него. Механическая колебательная система выполнена из двух колебательных звеньев с высокой добротностью в виде рабочего и компенсирующего вибраторов, жестко закрепленных на основании с возможностью осуществлять колебания преимущественно коллинеарно и соосно и имеющих близкие или одинаковые резонансные частоты. Возбудитель размещен с возможностью силового взаимодействия только с рабочим вибратором, на котором жестко закреплен шток с измерительным зондом. Механическая колебательная система выполнена в виде камертона с параллельно расположенными рабочим и компенсирующим вибраторами. На компенсирующий вибратор устанавливается балластная свинцовая пластина. Технический результат заключается в адаптации вибродатчика к работе с частотой колебания зонда в диапазоне 100…200 Гц. 1 ил., 1 табл.
Description
Полезная модель относится к области определения эксплуатационной вибрации газотурбинных двигателей летательных аппаратов и может быть использована для анализа влияния вибрации двигателей летательных аппаратов на содержание противоводокристаллизационных жидкостей в топливах для реактивных двигателей.
На стабильное содержание противоводокристаллизационной жидкости в топливах для реактивных двигателей и образование водножидкофазных осадков большое влияние оказывает эксплуатационная вибрация летательных аппаратов, а также многократное перекачивание топлива по топливопроводам при его подаче к газотурбинным двигателям или при центровке летательных аппаратов в полете.
Вибрация, как энергетическое воздействие, направленное от днища топливного бака к поверхности раздела фаз топливо-воздух, способствует протеканию нестационарных физических процессов, вызывающих неравномерное распределение давления, плотности и температуры в объеме топлива в баке.
Общий частотный диапазон вибраций газотурбинных двигателей летательных аппаратов с учетом применения современных демпфирующих устройств составляет 100-200 Гц. Вне этого диапазона частот обычно отсутствуют значительные составляющие вибрации.
Известен вибродатчик (RU 2535646, 20.12.2014) представляющий собой упругий элемент с магниторезистивными датчиками с двух сторон, выполненный с возможностью колебаний в существенно неоднородном поле магнита с плоскими полюсами. Вызываемое вибрацией колебание упругого элемента приводит к изменению сопротивлений магниторезисторов в противофазе, а внешние поля - к синфазному изменению сопротивлений магниторезисторов, что увеличивает чувствительность вибродатчика и расширяет возможности для выделения полезного сигнала.
Известен вибровискозиметрический датчик (RU 2491506, 11/08/2009), представляющий собой основание, причем основание и резонатор связаны с электродами, соединенными с цепью управления, через первый соединительный канал и второй соединительный канал. Цепь управления содержит схему возбуждения и схему регистрации и выполнена с возможностью управления стадией возбуждения и стадией регистрации на каждом из соединительных каналов, причем стадии возбуждения и стадии регистрации имеют соответственно по существу одинаковую длительность, и в следующей последовательности: стадия возбуждения на втором соединительном канале, стадия регистрации на первом соединительном канале, стадия возбуждения на первом соединительном канале, стадия регистрации на втором соединительном канале.
Принцип работы перечисленных выше аналогов не позволяет проводить исследования с жидкими средами, что является недопустимым для проведения наших исследований.
Наиболее подходящим по конструкции устройством для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов, является вибровискозиметрический датчик (RU 2419781, 22.09.2008), принятый за прототип, представляющий собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток с измерительным сферическим зондом, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы. При этом основание расположено внутри внешнего термостатированного корпуса датчика и вибротермоизолировано от него. Причем механическая колебательная система выполнена из двух колебательных звеньев с высокой добротностью в виде рабочего и компенсирующего вибраторов, жестко закрепленных на основании с возможностью осуществлять колебания преимущественно коллинеарно и соосно и имеющих близкие или одинаковые резонансные частоты. При этом возбудитель размещен с возможностью силового взаимодействия только с рабочим вибратором, на котором жестко закреплен шток с измерительным зондом. Кроме того, механическая колебательная система выполнена в виде камертона с параллельно расположенными рабочим и компенсирующим вибраторами.
Недостатком прототипа является то, что в данном виде вибродатчик не способен работать с частотой колебания зонда в диапазоне 100…200 Гц, что обусловлено конструкцией датчика и не позволяет изменять резонансную частоту рабочего плеча камертона.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в адаптации вибродатчика к работе с частотой колебания зонда в диапазоне 100…200 Гц.
Техническая задача решается путем изменения способа возбуждения колебаний рабочего плеча камертона, позволяющего изменять собственную частоту этого плеча камертона электронным путем за счет введения дополнительных мнимых сил в вынуждающую силу.
Согласно прототипа для рабочего плеча камертона дифференциальное уравнение вынужденных колебаний малой амплитуды как для механической колебательной системы с одной степенью свободы имеет вид:
где: М - приведенная масса колебательной системы;
r - механическое сопротивление колебательной системы;
В - приведенная жесткость колебательной системы;
х - отклонение колебательной системы от положения равновесия;
F(t) - вынуждающая сила, приложенная к колебательной системе.
Если вынуждающая сила изменяется по гармоническому закону, то:
Установившиеся вынужденные колебания массы М также являются гармоническими с той же угловой частотой:
где:
где: ω0 - собственная частота колебаний массы М, которая равна
На резонансной частоте сор, которая при малом затухании близка к ω0, амплитуда колебаний зонда максимальна и равна:
Таким образом при возбуждении рабочего плеча камертона по закону, определяемому уравнением (2), резонансная частота этого плеча в соответствии с (6) определяется однозначно параметрами В и М, которые, в свою очередь, определяются конструкцией и физическими свойствами используемых конструкционных материалов.
Поэтому данный способ возбуждения не позволяет изменять резонансную частоту рабочего плеча камертона без существенного изменения его конструктивного исполнения.
Решение поставленной задачи при таком подходе требует использования трех различных вибровискозиметрических датчиков, работающих на собственной частоте 100, 150 и 200 Гц.
Такое решение оказалось дорогостоящим и чрезвычайно трудоемким, так как требует согласования электрических характеристик всех трех датчиков.
В связи с этими возникающими сложностями был практически реализован другой подход, основанный на изменении способа возбуждения колебаний рабочего плеча камертона, позволяющий изменять собственную частоту этого плеча камертона электронным путем за счет введения дополнительных мнимых сил в вынуждающую силу F(t).
Предположим, что вынуждающая сила изменяется по F(t) изменяется по следующему закону:
Подставив (8) в уравнение (1) получим после группирования подобных членов:
В случае возбуждения гармонической силой с частотой со, уравнения (1) и (9) математически подобны и имеют одинаковые решения путем замены М на (M+k1) и В на (В+k2).
Аналогично ω0 переходит в ω0м:
где: ω0м - мнимая собственная частота колебательной системы;
Мм - мнимая масса;
Вм - мнимая жесткость.
Реализация данного способа возбуждения осуществлялась следующим простейшим образом: сигнал с датчика положения зонда вибровискозиметрического датчика усиливался в N раз и через суммирующий усилитель подавался на управляемый генератор тока, питающий обмотку электромагнита вибровискозиметрического датчика (элемент 2 на фигуре 1).
Мнимая жесткость Вм в этом случае будет равна:
А мнимая собственная частота ω0м равна:
Изменяя потенциометром коэффициент усиления N можно регулировать ω0м в достаточно широких пределах:
- устанавливался N100≠0, при котором собственная частота рабочего плеча камертона становилась равной 100±2 Гц. Для этой частоты для компенсирующего плеча камертона подбирался груз m100, при котором достигался режим компенсации;
- при N=0 собственная частота рабочего плеча камертона подбирается равной 150±2 Гц. Для этой частоты подбирался груз верхнего компенсирующего плеча камертона за счет ввинчивания дополнительных винтов, крепящих балластную свинцовую пластину, суммарной массой m150 в верхнюю свободную поверхность этого плеча, при которой достигался режим компенсации;
- устанавливался N200≠0, при котором собственная частота рабочего плеча камертона становилась равной 200±2 Гц. Для этой частоты для компенсирующего плеча камертона подбирался груз m200, при котором достигался режим компенсации;
В процессе экспериментов изменение частоты вибрации по ряду 100, 150, 200 Гц осуществлялось выбором дополнительных грузов и установкой соответствующей частоты потенциометром по показаниям.
Устройство для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов, представляющее собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток с измерительным сферическим зондом, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы, при этом основание расположено внутри внешнего термостатированного корпуса датчика и вибротермоизолировано от него, причем механическая колебательная система выполнена из двух колебательных звеньев с высокой добротностью в виде рабочего и компенсирующего вибраторов, жестко закрепленных на основании с возможностью осуществлять колебания преимущественно коллинеарно и соосно и имеющих близкие или одинаковые резонансные частоты, при этом возбудитель размещен с возможностью силового взаимодействия только с рабочим вибратором, на котором жестко закреплен шток с измерительным зондом, кроме того, механическая колебательная система выполнена в виде камертона с параллельно расположенными рабочим и компенсирующим вибраторами отличающееся тем, что на компенсирующий вибратор дополнительно устанавливается балластная свинцовая пластина, с целью изменения способа возбуждения колебаний рабочего плеча камертона, позволяющего изменять собственную частоту этого плеча камертона.
На фигуре 1 представлена конструкция устройства для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов, представляющая собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток 1 с измерительным сферическим зондом 2, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы 3, упругими элементами 4,5, основанием датчика 6, опорой 7, элементом крепления штока 8, рабочим вибратором 9, компенсирующим вибратором 10, крепежными винтами 11, балластной свинцовой пластины для изменения возбуждения колебаний рабочего плеча камертона 12, оптическим зазором между вибраторами 13, регулировочными винтами 14,15, консолью крепления оптического датчика положения 16:
1 - шток; 2 - виброзонд (медный шарик, диаметром 3 мм со впаянной термопарой); 3 - обмотка электромагнитного возбудителя колебаний; 4, 5 - упругие элементы; 6 - основание датчика; 7 - опора; 8 - элемент крепления штока; 9 - рабочий вибратор; 10 - компенсирующий вибратор; 11 - крепежные винты; 12 - балластная свинцовая пластина; 13 - оптический зазор между вибраторами; 14, 15 - регулировочные винты; 16 - консоль крепления оптического датчика положения.
Технические характеристики вибродатчика камертонного типа представлены в таблице.
Введение дополнительных компонентов существенно расширило функциональные возможности, что позволило проводить исследования в области влияния эксплуатационных свойств летательных аппаратов на стабильность смесей авиатоплив с присадками.
Claims (1)
- Устройство для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов, представляющее собой датчик текущего механического положения измерительного зонда, механическую колебательную систему, жестко связанную через шток с измерительным сферическим зондом, снабженным термопарным измерителем температуры, и размещенную на жестком основании, на котором расположен электрический возбудитель колебаний механической колебательной системы, при этом основание расположено внутри внешнего термостатированного корпуса датчика и вибротермоизолировано от него, причем механическая колебательная система выполнена из двух колебательных звеньев с высокой добротностью в виде рабочего и компенсирующего вибраторов, жестко закрепленных на основании с возможностью осуществлять колебания преимущественно коллинеарно и соосно и имеющих близкие или одинаковые резонансные частоты, при этом возбудитель размещен с возможностью силового взаимодействия только с рабочим вибратором, на котором жестко закреплен шток с измерительным зондом, кроме того, механическая колебательная система выполнена в виде камертона с параллельно расположенными рабочим и компенсирующим вибраторами, на которые устанавливается балластная свинцовая пластина, с целью изменения способа возбуждения колебаний рабочего плеча камертона, позволяющего изменять собственную частоту.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017137328U RU178305U1 (ru) | 2017-10-24 | 2017-10-24 | Устройство для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017137328U RU178305U1 (ru) | 2017-10-24 | 2017-10-24 | Устройство для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU178305U1 true RU178305U1 (ru) | 2018-03-29 |
Family
ID=61867736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017137328U RU178305U1 (ru) | 2017-10-24 | 2017-10-24 | Устройство для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU178305U1 (ru) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3382706A (en) * | 1965-10-12 | 1968-05-14 | Nat Metal Refining Company Inc | Oscillatory element for measuring viscosity |
SU609078A1 (ru) * | 1976-07-19 | 1978-05-30 | Институт теплофизики СО АН СССР | Вибрационное устройство дл определени физических свойств веществ |
US4566181A (en) * | 1983-04-08 | 1986-01-28 | National Metal And Refining Company, Ltd. | Rotational vibratory viscometer transducer and circuit |
US5067344A (en) * | 1989-05-08 | 1991-11-26 | Natonal Metal And Refining Company, Inc. | Vibratory viscometer transducer with isolation support for inline viscosity sensor |
US5317908A (en) * | 1992-04-28 | 1994-06-07 | National Metal Refining Company, Inc. | High viscosity transducer for vibratory viscometer |
WO1999013389A1 (en) * | 1997-09-10 | 1999-03-18 | Metrisa, Inc. | Vibratory viscometer |
JP2006214842A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | A & D Co Ltd | 液体物性値測定装置及び液体物性値測定方法 |
RU2419781C2 (ru) * | 2008-09-22 | 2011-05-27 | Учреждение Российской академии наук Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН | Вибровискозиметрический датчик |
WO2013080813A1 (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-06 | リオン株式会社 | 振動式物性測定装置及び方法 |
-
2017
- 2017-10-24 RU RU2017137328U patent/RU178305U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3382706A (en) * | 1965-10-12 | 1968-05-14 | Nat Metal Refining Company Inc | Oscillatory element for measuring viscosity |
SU609078A1 (ru) * | 1976-07-19 | 1978-05-30 | Институт теплофизики СО АН СССР | Вибрационное устройство дл определени физических свойств веществ |
US4566181A (en) * | 1983-04-08 | 1986-01-28 | National Metal And Refining Company, Ltd. | Rotational vibratory viscometer transducer and circuit |
US5067344A (en) * | 1989-05-08 | 1991-11-26 | Natonal Metal And Refining Company, Inc. | Vibratory viscometer transducer with isolation support for inline viscosity sensor |
US5317908A (en) * | 1992-04-28 | 1994-06-07 | National Metal Refining Company, Inc. | High viscosity transducer for vibratory viscometer |
WO1999013389A1 (en) * | 1997-09-10 | 1999-03-18 | Metrisa, Inc. | Vibratory viscometer |
JP2006214842A (ja) * | 2005-02-03 | 2006-08-17 | A & D Co Ltd | 液体物性値測定装置及び液体物性値測定方法 |
RU2419781C2 (ru) * | 2008-09-22 | 2011-05-27 | Учреждение Российской академии наук Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН | Вибровискозиметрический датчик |
WO2013080813A1 (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-06 | リオン株式会社 | 振動式物性測定装置及び方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Б.А. Соломин КАМЕРТОННЫЙ ВИБРОВИСКОЗИМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОСТИМУЛИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЖИДКОСТЯХ // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т.17, N 2, 2015. * |
Низаметдинов А. М. Повышение точности вибровискозиметрических датчиков на основе электромеханических колебательных систем в нестационарных режимах работы // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Ульяновск: УлГТУ, 27.09.2017 (стр. 154-158). * |
Низаметдинов А. М. Повышение точности вибровискозиметрических датчиков на основе электромеханических колебательных систем в нестационарных режимах работы // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Ульяновск: УлГТУ, 27.09.2017 (стр. 154-158). Низаметдинов А.М. Анализ работы вибровискозиметрического датчика в режиме подстройки частоты вынужденных колебаний // Automation of Control Processes N 4 (46), 2016. Б.А. Соломин КАМЕРТОННЫЙ ВИБРОВИСКОЗИМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОСТИМУЛИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ В ЖИДКОСТЯХ // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т.17, N 2, 2015. * |
Низаметдинов А.М. Анализ работы вибровискозиметрического датчика в режиме подстройки частоты вынужденных колебаний // Automation of Control Processes N 4 (46), 2016. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3625058A (en) | Apparatus for determining the filling level of a container | |
US3295360A (en) | Dynamic sensor | |
KR102302655B1 (ko) | 위상 에러에 기초한 진동 센서의 진동의 제어 | |
US10184870B2 (en) | Vibratory sensor and method | |
CN107147370B (zh) | 一种基于振动模态耦合的mems振荡器及控制方法 | |
CN103344423A (zh) | 微振动隔振器阻尼参数和刚度参数测量装置 | |
KR102135790B1 (ko) | 진동 엘리먼트의 진동 응답 파라미터의 결정 | |
US5477726A (en) | Apparatus for determining the density of liquids and gases from a period of an oscillator filled with a test sample | |
US2889702A (en) | Densitometers | |
RU178305U1 (ru) | Устройство для определения эксплуатационной вибрации летательных аппаратов | |
JP2011091702A (ja) | 圧電発振器、及び圧電発振器の周波数制御方法 | |
US2358374A (en) | Apparatus for determining physical properties of fluids | |
EA006191B1 (ru) | Устройство для измерения градиентов силы тяжести | |
RU2419781C2 (ru) | Вибровискозиметрический датчик | |
JPS5915837A (ja) | 高温流体の粘度測定装置 | |
JP2006214842A (ja) | 液体物性値測定装置及び液体物性値測定方法 | |
KR102100233B1 (ko) | 합성 시간 기간 출력 신호를 생성하기 위한 방법 | |
RU2605503C1 (ru) | Стенд для испытаний упругих элементов виброизоляторов с пьезовибратором | |
RU2453812C1 (ru) | Интегральный чувствительный элемент вибрационного гироскопа | |
CN104034653A (zh) | 多功能薄膜材料动态力学分析仪及其分析方法 | |
JP4522143B2 (ja) | 真空計 | |
US3095744A (en) | Gravity gradient measuring device | |
GB786113A (en) | Improvements in liquid densitometers | |
CN116429281B (zh) | 基于阵列结构的谐振器以及测温方法 | |
RU2284500C2 (ru) | Способ измерения плотности и вязкости жидкости в скважине и устройство для его осуществления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180422 |