RU212714U1

RU212714U1 - Model hanging system for testing in the experimental pool

Info

Publication number: RU212714U1
Application number: RU2021124728U
Authority: RU
Inventors: Юрий Юрьевич Мерзликин; Василий Андреевич Брусов; Александр Сергеевич Меньшиков
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2022-08-03

Abstract

Полезная модель относится к оборудованию для проведения гидродинамических исследований моделей летательных аппаратов, амфибийных транспортных средств и судов в опытовом бассейне. Система вывешивания модели для испытаний в опытовом бассейне содержит установленную вертикально на буксировочной тележке трубу с расположенной внутри нее подвижной штангой. Нижний конец штанги имеет крепление для установки модели, а верхний конец штанги соединен тросом с блоком разгрузки для регулирования положения подвижной штанги. Причем в качестве блока разгрузки установлен пневматический цилиндр со штоком, штоковой и поршневой полостью. Шток пневматического цилиндра соединен с тросом. Достигаются повышение производительности проведения экспериментальных исследований и уменьшение времени подготовки моделей к проведению экспериментов в опытовом бассейне. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

The utility model relates to equipment for conducting hydrodynamic studies of models of aircraft, amphibious vehicles and ships in an experimental pool. The hanging system of the model for testing in the experimental pool contains a pipe installed vertically on the towing cart with a movable rod located inside it. The lower end of the rod has a mount for installing the model, and the upper end of the rod is connected by a cable to the unloading unit for adjusting the position of the movable rod. Moreover, a pneumatic cylinder with a rod, rod and piston cavity is installed as an unloading unit. The rod of the pneumatic cylinder is connected to a cable. EFFECT: increased productivity of experimental studies and reduced time for preparing models for experiments in the experimental pool. 4 w.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для проведения гидродинамических исследований моделей различных летательных аппаратов, амфибийных транспортных средств и судов в опытовом бассейне.The utility model relates to equipment for conducting hydrodynamic studies of models of various aircraft, amphibious vehicles and ships in an experimental pool.

Опытовый бассейн, используемый для проведения гидродинамических испытаний, представляет собой протяженный канал (свыше 200 метров), заполненный водой, вдоль которого проложены рельсовые направляющие для передвижения буксировочной тележки, проводящей испытания, специальным образом вывешенной модели. Вывешивание модели - способ установки модели ЛА или амфибийного транспортного средстве при испытаниях в опытовом бассейне с возможностью разгружения ее веса с обеспечением полного динамического подобия при проведении гидродинамических испытаний.The experimental pool used for hydrodynamic testing is an extended channel (over 200 meters) filled with water, along which rail guides are laid for the movement of a towing trolley carrying out tests, a specially hung model. Hanging a model is a method of installing a model of an aircraft or an amphibious vehicle during tests in an experimental pool with the possibility of unloading its weight while ensuring full dynamic similarity during hydrodynamic tests.

Известна система (устройство) вывешивания динамически подобной модели для гидродинамических испытаний с применением буксировочной тележки, принятая за прототип («Руководство для конструкторов», Том 1. Аэродинамика, гидромеханика, прочность. Издание: Бюро новой техники НКАП, 1943). Устройство имеет основные элементы конструкции, присущие системам разгрузки: головку с роликами, подвижную штангу, нижний конец которой оснащен шарниром с элементами крепления к испытываемой модели и расположен в неподвижной вертикальной трубе, установленной на буксировочной тележке. При этом подвижная штанга имеет возможность вертикального перемещения вверх или вниз. К противоположному от шарнира концу подвижной штанги крепится трос, соединяемый с набором разгрузочных грузов.A known system (device) for hanging a dynamically similar model for hydrodynamic testing using a towing cart, adopted as a prototype ("Guide for designers", Volume 1. Aerodynamics, hydromechanics, strength. Edition: Bureau of New Technology NKAP, 1943). The device has the main structural elements inherent in unloading systems: a head with rollers, a movable bar, the lower end of which is equipped with a hinge with fastening elements to the tested model and is located in a fixed vertical pipe mounted on a towing cart. In this case, the movable rod has the ability to move vertically up or down. A cable is attached to the end of the movable bar opposite from the hinge, which is connected to a set of unloading weights.

Существует ряд недостатков такой системы вывешивания модели. При испытаниях модели перед каждым испытанием (рабочим проездом модели на буксирной тележке) в опытовом бассейне необходимо выполнять подбор точного веса системы разгрузки и затем необходимо устанавливать набор разгрузочных грузов, что требует значительных затрат времени на подготовку к проведению эксперимента. Еще одним недостатком установки для буксировочных испытаний модели с вывешиванием посредством системы грузов является высокая вероятность создания аварийной ситуации из-за зарывания модели в воду при ее буксировочных испытаниях на взволнованной водной поверхности, способной привести к непредвиденным затратам времени на ликвидацию последствий аварийной ситуации.There are a number of disadvantages of such a model hanging system. When testing the model, before each test (working passage of the model on a towing cart) in the test tank, it is necessary to select the exact weight of the unloading system and then it is necessary to install a set of unloading weights, which requires a significant amount of time to prepare for the experiment. Another disadvantage of the installation for towing tests of the model with hanging by means of a weight system is the high probability of creating an emergency due to the digging of the model into the water during its towing tests on a rough water surface, which can lead to unforeseen time spent on eliminating the consequences of an emergency.

Для осуществления модернизации системы вывешивания моделей в опытовом бассейне, отвечающей современным требованиям по уменьшению времени подготовки к проведению эксперимента, существует возможность замены системы вывешивания в виде троса разгрузки и набора грузов на систему вывешивания модели, в которой сила вывешивания реализуется за счет использования сжатого воздуха.In order to modernize the model hanging system in the experimental pool, which meets modern requirements for reducing the preparation time for the experiment, it is possible to replace the hanging system in the form of an unloading cable and a set of weights with a model hanging system in which the hanging force is realized through the use of compressed air.

Задачей и техническим результатом полезной модели являются повышение производительности проведения экспериментальных исследований и уменьшение времени подготовки моделей к проведению экспериментов в опытовом бассейне.The task and technical result of the utility model is to increase the productivity of experimental studies and reduce the time for preparing models for experiments in the experimental pool.

Технический результат достигается тем, что система вывешивания модели для испытаний в опытовом бассейне содержит установленную вертикально на буксировочной тележке трубу с расположенной внутри нее подвижной штангой, нижний конец штанги имеет крепление для установки модели, верхний конец штанги соединен тросом с блоком разгрузки для регулирования положения подвижной штанги, в качестве блока разгрузки установлен пневматический цилиндр со штоком, штоковой и поршневой полостью, при этом шток пневматического цилиндра соединен с тросом.The technical result is achieved by the fact that the system for hanging the model for testing in the experimental pool contains a pipe installed vertically on the towing cart with a movable rod located inside it, the lower end of the rod has a mount for installing the model, the upper end of the rod is connected by a cable to the unloading unit for adjusting the position of the movable rod , a pneumatic cylinder with a rod, rod and piston cavity is installed as an unloading unit, while the rod of the pneumatic cylinder is connected to a cable.

Технический результат также достигается тем, что штоковая полость соединена с источником сжатого воздуха через регулируемый дроссель, оснащенный обратным клапаном, и две воздушные магистрали: высокого и рабочего давления, каждая из которых снабжена клапаном, связанными электрически с устройством управления и ресивером, в рабочей магистрали установлен по крайней мере один связанный электрически с устройством управления редукционный клапан, а между дросселем и воздушными магистралями установлены датчик давления с манометром.The technical result is also achieved by the fact that the rod end is connected to a source of compressed air through an adjustable throttle equipped with a check valve, and two air lines: high and working pressure, each of which is equipped with a valve, electrically connected to the control device and the receiver, in the working line is installed at least one pressure reducing valve electrically connected to the control device, and a pressure sensor with a pressure gauge is installed between the throttle and the air lines.

Технический результат также достигается тем, что в качестве источника сжатого воздуха использован компрессор.The technical result is also achieved by the fact that a compressor is used as a source of compressed air.

Технический результат также достигается тем, что редукционный клапан с манометром дополнительно снабжен ручным управлением.The technical result is also achieved by the fact that the pressure reducing valve with a pressure gauge is additionally equipped with manual control.

Технический результат также достигается тем, что поршневая полость пневматического цилиндра соединена с атмосферой магистралью с регулируемым дросселем с обратным клапаном.The technical result is also achieved by the fact that the piston cavity of the pneumatic cylinder is connected to the atmosphere by a line with an adjustable throttle with a check valve.

Предлагаемая полезная модель поясняется следующей фигурой.The proposed utility model is illustrated by the following figure.

На фиг. 1 схематически представлена предлагаемая система вывешивания модели для испытаний в опытовом бассейне.In FIG. 1 schematically shows the proposed system for hanging the model for testing in the experimental pool.

Обозначение позиций:Item designation:

1 - испытуемая модель;1 - tested model;

2 - подвижная штанга;2 - movable rod;

3 - трос;3 - cable;

4 - ось-барабан;4 - axis-drum;

5 - пневматический цилиндр;5 - pneumatic cylinder;

6 - редукционный клапан с пропорциональным электромагнитным управлением;6 - pressure reducing valve with proportional electromagnetic control;

7 - штоковая полость пневматического цилиндра;7 - rod cavity of the pneumatic cylinder;

8 - поршневая полость пневматического цилиндра;8 - piston cavity of the pneumatic cylinder;

9 - регулируемый дроссель, оснащенный обратным клапаном;9 - adjustable throttle, equipped with a check valve;

10 - регулируемый дроссель, оснащенный обратным клапаном;10 - adjustable throttle, equipped with a check valve;

11 - клапан быстрого выпуска (пневмоглушитель);11 - quick release valve (air silencer);

12 - датчик давления;12 - pressure sensor;

13 - шкаф пневматический;13 - pneumatic cabinet;

14 - компрессор;14 - compressor;

15 - магистраль высокого давления;15 - high pressure line;

16 - магистраль низкого (рабочего) давления;16 - line of low (working) pressure;

17 - ресивер высокого давления;17 - high pressure receiver;

18 - клапан с электромагнитным управлением;18 - valve with electromagnetic control;

19 - клапан с электромагнитным управлением;19 - valve with electromagnetic control;

20 - ресивер низкого (рабочего) давления;20 - low (working) pressure receiver;

21 - канал управления клапаном 18;21 - valve control channel 18;

22 - канал управления клапаном 19;22 - valve control channel 19;

23 - буксировочная тележка опытового бассейна.23 - towing cart of the experimental pool.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит установленную на буксировочной тележке 23 вертикальную трубу, внутри которой размещена подвижная штанга 2, на нижнем конце которой закреплена модель 1. К верхнему концу штанги присоединен трос 3, который проходит через ось-барабан 4 и далее присоединен к блоку разгрузки через шток пневматического цилиндра 5. Пневматический цилиндр 5 двухсторонний, у него имеются поршневая полость 8 и штоковая полость 7, разделенные поршнем, к одной стороне которого прикреплен горизонтально расположенный шток. Поршневая полость 8 соединена магистралью с атмосферной средой, избыточного давления воздуха в ней нет. В магистрали поршневой полости пневматического цилиндра также установлен регулируемый дроссель с обратным клапаном 10 и пневмоглушителем 11. К штоковой полости 7 подведена магистраль сжатого воздуха, имеющая избыточное давление по отношению к атмосфере, которое можно регулировать. Для этого штоковая магистраль разделена еще на две воздушные магистрали: магистраль высокого 15 и магистраль рабочего давления 16. Каждая из них снабжена клапаном, связанными электрически с устройством управления и ресиверами (соответственно 17 и 20). В рабочей магистрали 16 установлен по крайней мере один связанный электрически с манометром и устройством управления редукционный клапан 6. Редукционный клапан 6 дополнительно снабжен ручным управлением.The proposed device (Fig. 1) contains a vertical pipe mounted on a towing cart 23, inside which a movable rod 2 is placed, at the lower end of which model 1 is fixed. unloading unit through the rod of the pneumatic cylinder 5. The pneumatic cylinder 5 is double-sided, it has a piston cavity 8 and a rod cavity 7, separated by a piston, to one side of which a horizontally located rod is attached. Piston cavity 8 is connected by a line to the atmosphere, there is no excess air pressure in it. An adjustable throttle with a check valve 10 and an air silencer 11 is also installed in the line of the piston cavity of the pneumatic cylinder. A compressed air line is connected to the rod end 7, which has an excess pressure relative to the atmosphere, which can be adjusted. For this, the rod line is divided into two more air lines: a high line 15 and a working pressure line 16. Each of them is equipped with a valve electrically connected to the control device and receivers (respectively 17 and 20). In the working line 16 is installed at least one electrically connected with the pressure gauge and the control device pressure reducing valve 6. The pressure reducing valve 6 is additionally equipped with manual control.

На магистралях, подходящих к штоковой и поршневой полостям пневматического цилиндра 5, установлены регулируемые дроссели 9 и 10, оснащенные обратными клапанами, с помощью которых настраивается максимально возможная скорость выдвижения штока пневматического цилиндра 5. В поршневой магистрали за дросселем 10 установлен клапан быстрого выпуска с пневмоглушителем 11 для бесшумного выпуска воздуха из поршневой полости 8. При выдвижении штока пневматического цилиндра 5 клапан быстрого выпуска с пневмоглушителем 11 выполняет функции фильтрации воздуха, поступающего в поршневую полость 8 пневматического цилиндра.On the lines suitable for the rod and piston chambers of the pneumatic cylinder 5, adjustable throttles 9 and 10 are installed, equipped with check valves, with the help of which the maximum possible extension speed of the rod of the pneumatic cylinder 5 is adjusted. for silent release of air from the piston cavity 8. When the rod of the pneumatic cylinder 5 is extended, the quick release valve with an air silencer 11 performs the functions of filtering the air entering the piston cavity 8 of the pneumatic cylinder.

В штоковой магистрали непосредственно за регулируемым дросселем с обратным клапаном 9 и до раздвоения штоковой магистрали на магистрали высокого и рабочего давления установлен датчик давления с манометром 12, которые связаны электрически системой управления и с клапанами 18 и 19, установленными соответственно в магистралях высокого и рабочего давления.In the rod line directly behind the adjustable throttle with check valve 9 and before the bifurcation of the rod line on the high and working pressure lines, a pressure sensor with a pressure gauge 12 is installed, which are electrically connected by the control system and with valves 18 and 19 installed respectively in the high and working pressure lines.

Штоковые магистрали высокого и рабочего давления, клапаны 18, 19, ресиверы 17, 20, редукционный клапан 6 смонтированы с целью удобства и компактности в пневматическом шкафу 13. Воздух под давлением в систему поступает от источника сжатого воздуха, например, компрессора 14.Rod lines of high and working pressure, valves 18, 19, receivers 17, 20, pressure reducing valve 6 are mounted for convenience and compactness in pneumatic cabinet 13. Pressurized air enters the system from a compressed air source, for example, compressor 14.

Магистраль 15 предусмотрена для подачи воздуха с высоким давлением в штоковую полость 7 пневматического цилиндра 5 и служит для поднятия модели на обратном ходе буксировочной тележки или при возникновении экстренного случая (полное или частичное погружение модели в воду). Определение «зарывания» модели в воду определяется по забросу давления на датчике 12. В магистрали 15 находятся ресивер 17, способствующий бесперебойной работе пневматической системы, и клапан с электрическим управлением 18.The line 15 is provided for supplying high-pressure air to the rod end 7 of the pneumatic cylinder 5 and serves to lift the model on the return stroke of the towing cart or in case of an emergency (full or partial immersion of the model in water). The definition of "digging" the model into the water is determined by the overpressure on the sensor 12. In the line 15 there is a receiver 17, which contributes to the smooth operation of the pneumatic system, and an electrically controlled valve 18.

Магистраль 16 предусмотрена для работы системы вывешивания в штатном режиме. С ее помощью сжатый воздух подается с заданным давлением также в штоковую полость 7 пневматического цилиндра 5. Уровень давления сжатого воздуха определяет разгрузку установленной модели и задается оператором посредством подачи электронного сигнала на редукционный клапан 6 с манометром. В магистрали 16 для бесперебойной работы пневматической системы предусмотрены ресивер 20 и клапан с электрическим управлением 19, включающий или отключающий эту магистраль от пневматического цилиндра 5. Пневматический цилиндр 5 вместе с вышеописанным набором основных элементов пневматической системы, собранных в пневматическом шкафу 13, образуют блок разгрузки.Highway 16 is provided for the operation of the hanging system in normal mode. With its help, compressed air is also supplied at a given pressure to the rod end 7 of the pneumatic cylinder 5. The compressed air pressure level determines the unloading of the installed model and is set by the operator by applying an electronic signal to the pressure reducing valve 6 with a pressure gauge. In line 16 for the smooth operation of the pneumatic system, a receiver 20 and an electrically controlled valve 19 are provided, which turn this line on or off from the pneumatic cylinder 5. Pneumatic cylinder 5, together with the above-described set of the main elements of the pneumatic system, assembled in the pneumatic cabinet 13, form an unloading unit.

Полезная модель работает следующим образом. При начале работы пневматической системы в начальный момент времени включается компрессор 14. Он нагнетает давление в ресиверы 17 и 20 до тех пор, пока давление воздуха не достигнет номинального значения, при этом система вывешивания готова к работе.The utility model works as follows. When the pneumatic system starts, at the initial moment of time, the compressor 14 is turned on. It pressurizes the receivers 17 and 20 until the air pressure reaches the nominal value, and the hanging system is ready for operation.

Для вывешивания модели оператором подается сигнал на открытие клапана 18, модель 1 вывешивается над водой. На редукционный клапан 6 подается напряжение, кратное массе испытываемой модели 1.To hang the model, the operator sends a signal to open the valve 18, model 1 is hung above the water. The pressure reducing valve 6 is supplied with a voltage that is a multiple of the mass of the tested model 1.

Манометр на редукционном клапане 6 показывает давление, соответствующее массе моделиThe pressure gauge on the pressure reducing valve 6 shows the pressure corresponding to the weight of the model

где m - масса модели;where m is the mass of the model;

g - ускорение свободного падения;g - free fall acceleration;

D - диаметр поршня; D - piston diameter;

d - диаметр штока.d - rod diameter.

В это время на редукционный клапан 6 подается пропорциональный сигнал для поддержания определенного уровня давления в штоковой полости пневматического цилиндра 5.At this time, a proportional signal is applied to the pressure reducing valve 6 to maintain a certain pressure level in the rod end of the pneumatic cylinder 5.

Проведение испытаний модели заключается в передвижении по водной поверхности или вывешивании на воде с определенной разгрузкой без движения (продольной скорости).Testing the model consists in moving along the water surface or hanging on the water with a certain unloading without movement (longitudinal speed).

В случае непредвиденного погружения модели в воду при ее передвижении в опытовом бассейне давление в штоковой полости повысится, датчик давления 12 покажет это превышение давления. Датчик давления 12 подает сигналы по каналам 21 и 22 клапанов 18 и 19 соответственно. Система управления установкой вывешивания срабатывает, одновременно выключая клапан 19 и включая клапан 18, при этом происходит перемещение испытываемой модели 1 вверх над водной поверхностью. Такая последовательность срабатывания системы вывешивания позволяет обеспечить быстроту проведения экспериментальных исследований и предотвратить возможные затраты времени на ликвидацию последствий поломки модели 1 при ее непредвиденном погружении в воду.In the event of an unexpected immersion of the model in water during its movement in the experimental pool, the pressure in the rod cavity will increase, the pressure sensor 12 will show this excess pressure. The pressure sensor 12 sends signals through channels 21 and 22 of valves 18 and 19, respectively. The control system of the suspension installation is triggered by simultaneously turning off the valve 19 and turning on the valve 18, while the test model 1 moves up above the water surface. This sequence of operation of the suspension system makes it possible to ensure the speed of experimental research and prevent possible time wasted on eliminating the consequences of a breakdown of model 1 when it is unexpectedly immersed in water.

После того как буксировочная тележка вместе с моделью 1 достигнет дальнего борта опытового бассейна, подается сигнал на одновременное выключение клапана 19 и включение клапана 18. При этом манометр датчика давления 12 показывает повышенный уровень давления. Модель 1 поднимается над водой и готова к транспортировке в начальную точку опытового бассейна.After the towing cart, together with model 1, reaches the far side of the experimental pool, a signal is given to simultaneously turn off the valve 19 and turn on the valve 18. In this case, the pressure gauge of the pressure sensor 12 shows an increased pressure level. Model 1 rises above the water and is ready to be transported to the starting point of the test pool.

Описанная совокупность признаков представленной системы вывешивания с помощью пневматического цилиндра и группы клапанов с электромагнитным управлением обеспечивает необходимое быстродействие проведения испытаний.The described set of features of the presented hanging system using a pneumatic cylinder and a group of valves with electromagnetic control provides the necessary speed for testing.

Представленный уровень раскрытия устройства достаточен для разработки в специализированных организациях, занимающихся экспериментальными исследованиями по разработке новых летательных аппаратов, амфибийных транспортных средств и судов, а также по их модернизации для улучшения мореходных характеристик, управляемости при движении по воде и увеличению безопасности движения.The presented level of disclosure of the device is sufficient for development in specialized organizations engaged in experimental research on the development of new aircraft, amphibious vehicles and ships, as well as their modernization to improve seaworthiness, controllability when moving on water and increase traffic safety.

Claims

1. Hanging system of the model for testing in the experimental pool, containing a pipe installed vertically on the towing cart with a movable rod located inside it, the lower end of the rod has a mount for installing the model, and the upper end of the rod is connected by a cable to the unloading unit for adjusting the position of the movable rod, which is different by the fact that a pneumatic cylinder with a rod, rod and piston cavities is installed as an unloading unit, while the rod of the pneumatic cylinder is connected to the cable.

2. The hanging system of the model according to claim 1, characterized in that the rod cavity is connected to a source of compressed air through an adjustable throttle equipped with a check valve, and two air lines: high and working pressure, each of which is equipped with a valve, electrically connected to the control device and a receiver, at least one pressure reducing valve connected electrically to the control device is installed in the working line, and a pressure sensor with a pressure gauge is installed between the throttle and the air lines.

3. Model hanging system according to claim 2, characterized in that a compressor is used as a source of compressed air.

4. Model hanging system according to claim 2, characterized in that the pressure reducing valve with a pressure gauge is additionally equipped with manual control.

5. Model hanging system according to claim 1, characterized in that the piston cavity of the pneumatic cylinder is connected to the atmosphere by an adjustable throttle with a check valve.