RU2167974C1

RU2167974C1 - Plant for testing aerodrome and road coverings

Info

Publication number: RU2167974C1
Application number: RU99127851A
Authority: RU
Inventors: В.М. Логинов; А.А. Тепляков; Е.Г. Кузнецов; И.А. Нечай
Original assignee: Открытое акционерное общество "Гипронииавиапром"
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: construction engineering; testing aerodrome and road coverings for strength and bearing capacity. SUBSTANCE: plant has platform with pneumatic wheels and force assembly that mounts charging car fastened by means of biplanar hinge. Base beam provided with supporting wheels and measurement instrumentation connected to control and recording unit is joined to platform by means of telescopic rods. Pneumatic wheels are joined to platform by means of hydraulic struts connected to mentioned unit. Base beam is mounted along longitudinal axis of platform and joined to telescopic rods for splitting by means of retainers installed on top and bottom members of rods, respectively. Tensioning devices joined to brake members of beam supporting wheels are fastened on forks of supporting wheels of base beam. Distance L between supporting wheels of base beam is found from following equation: L ≥ (n/2-1)l+2(r+2,5S), where n is number of wheels of charging car; l is axle base of charging car wheels; r is reduced radius of charging car wheel trace; S is elastic characteristic of rigid covering structure. EFFECT: improved precision of covering tests. 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к аэродромному и дорожному строительству, а именно к установкам для исследования состояния прочности и несущей способности аэродромных и дорожных покрытий, и может быть использовано при оценке технического состояния, при реконструкции, усилении и прогнозировании срока службы покрытий. The invention relates to airfield and road construction, and in particular to installations for studying the state of strength and bearing capacity of airfield and road surfaces, and can be used in assessing the technical condition, during reconstruction, strengthening and predicting the service life of coatings.

Известна установка для испытания прочности покрытий, включающая опору и установленную на ней жесткую груженную балластом платформу с пневматическими колесами по углам и приспособлением для крепления водила; при этом в средней части платформы смонтирована силовая плита с кронштейном, соединенным с опорой [1]. A known installation for testing the strength of coatings, including a support and mounted on it a rigid ballast-loaded platform with pneumatic wheels in the corners and a device for attaching the carrier; however, in the middle part of the platform mounted power plate with a bracket connected to a support [1].

Недостатком установки является низкая точность, обусловленная отсутствием на ней измерительных средств. The disadvantage of the installation is the low accuracy due to the lack of measuring tools on it.

Отмеченный недостаток может быть устранен использованием конструкции для испытания прочности аэродромных и дорожных покрытий, снабженной телескопическими тягами и базовой балкой с прогибомерами и колесами, установленными на ее концах. При этом концы балки посредством телескопических тяг связаны с одной из боковых сторон платформы установки, а прогибомеры размещены по длине базовой балки [2]. The noted drawback can be eliminated by using the design for testing the strength of airfield and road surfaces equipped with telescopic links and a base beam with deflection meters and wheels mounted at its ends. In this case, the ends of the beam by means of telescopic rods are connected to one of the sides of the installation platform, and the deflection meters are placed along the length of the base beam [2].

Эта конструкция является наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению. This design is the closest in technical essence and the achieved results to this invention.

Однако при таком техническом исполнении из-за возможности проведения измерений только вне зоны приложения нагрузки точность измерения недостаточно высока и скорректировать (уточнить) результаты измерений можно только с помощью дополнительных инженерных расчетов. However, with this technical design, due to the possibility of taking measurements only outside the load application zone, the measurement accuracy is not high enough and the measurement results can be adjusted (clarified) only with the help of additional engineering calculations.

Необходимо отметить, что погрешность измерений при эксплуатации устройства, взятого за прототип, составляет 20-30%. It should be noted that the measurement error during operation of the device, taken as a prototype, is 20-30%.

При использовании предлагаемого устройства можно снизить указанную погрешность в несколько раз и тем самым повысить качественную оценку эксплуатационно-технического состояния покрытия. Поэтому по результатам испытаний покрытий в ряде случаев можно допустить эксплуатацию покрытия с большими нагрузками, т. е. снять ограничения на максимальный взлетный вес воздушного судна, что повышает рентабельность воздушных перевозок и позволит получить дополнительную прибыль. When using the proposed device, you can reduce the specified error by several times and thereby improve the quality assessment of the operational and technical condition of the coating. Therefore, according to the results of testing coatings, in some cases it is possible to allow the operation of coatings with high loads, i.e., remove restrictions on the maximum take-off weight of the aircraft, which increases the profitability of air transportation and will allow you to get additional profit.

Следует заметить, что при посадке самолетов, особенно сверхтяжелых воздушных судов, на покрытие аэродрома имеет место динамический удар во время касания шасси самолета о покрытие аэродрома. It should be noted that when landing aircraft, especially superheavy aircraft, on the airfield cover, there is a dynamic shock when the aircraft landing gear touches the airfield cover.

Поэтому при использовании изобретения измерения параметров, характеризующих состояние покрытия, осуществляется в условиях действия ударной динамической и статической нагрузок. Therefore, when using the invention, the measurement of parameters characterizing the state of the coating is carried out under the conditions of shock dynamic and static loads.

Изобретение направлено на повышение точности испытания покрытий, в особенности покрытий аэродромов для сверхтяжелых воздушных судов, в условиях действия ударной динамической и статической нагрузок за счет проведения измерений непосредственно в зоне приложения этих нагрузок. The invention is aimed at improving the accuracy of testing coatings, in particular coatings of aerodromes for superheavy aircraft, under the action of shock dynamic and static loads by taking measurements directly in the area of application of these loads.

Это достигается тем, что установка для испытания аэродромных и дорожных покрытий включает платформу с пневматическими колесами и силовой узел, в котором посредством двухплоскостного шарнира закреплена загрузочная тележка (шасси самолета). При этом к платформе при помощи телескопических тяг подвешена базовая (реперная) балка с опорными колесами и измерительными приборами, соединенными с блоком управления и записи. Пневматические колеса установки соединены с платформой посредством гидравлических стоек, связанных с блоком управления и записи. Для обеспечения необходимого давления в гидравлических стойках установка снабжена насосной станцией. Базовая балка расположена вдоль продольной оси платформы и соединена с телескопическими тягами с возможностью разъема при помощи фиксаторов, установленных соответственно на верхних и нижних элементах тяг. На вилках опорных колес базовой балки закреплены натяжные устройства, соединенные с тормозными элементами опорных колес балки. При этом расстояние (L) между опорными колесами базовой балки определяется следующей зависимостью:
L≥(n/2-1)l+2(r+2,5S)
где n - количество колес загрузочной тележки (шасси самолета);
l - межосевое расстояние колес загрузочной тележки;
r - приведенный радиус отпечатка колеса загрузочной тележки;
S - упругая характеристика конструкции жесткого аэродромного или дорожного покрытия.This is achieved by the fact that the installation for testing airfield and road surfaces includes a platform with pneumatic wheels and a power unit in which a loading trolley (airplane landing gear) is fixed by means of a two-plane hinge. At the same time, the base (reference) beam with support wheels and measuring instruments connected to the control and recording unit is suspended from the platform using telescopic rods. The pneumatic wheels of the unit are connected to the platform by means of hydraulic struts connected to the control and recording unit. To ensure the necessary pressure in the hydraulic racks, the installation is equipped with a pumping station. The base beam is located along the longitudinal axis of the platform and is connected to the telescopic rods with the possibility of a connector using clamps mounted respectively on the upper and lower elements of the rods. On the forks of the support wheels of the base beam are fixed tensioning devices connected to the brake elements of the support wheels of the beam. The distance (L) between the support wheels of the base beam is determined by the following relationship:
L≥ (n / 2-1) l + 2 (r + 2.5S)
where n is the number of wheels of the loading trolley (aircraft chassis);
l is the center distance of the wheels of the loading trolley;
r is the reduced radius of the imprint of the wheels of the loading trolley;
S is the elastic characteristic of the construction of a hard airfield or road surface.

Из практики проектирования и строительства аэродромных покрытий под нагрузки от воздушных судов известно, что S составляет величину не более 0,8-1,1 м. Известно также, что при загружении покрытия самолетной нагрузкой прогибы в конструкции покрытия распространяются во все стороны от точки загружения, и их можно фиксировать с достаточной степенью точности существующими измерительными приборами. Далее (на расстоянии более значения 2,5S) прогибы настолько малы, что их замеры практически невозможны, и величина этих прогибов не влияет на деформативность месть опор балки. Таким образом, чтобы опорные колеса базовой балки были вне зоны действия ударной динамической нагрузки, необходимо, чтобы расстояние "L" между опорными колесами было не меньше величины, полученной в результате решения вышеприведенного неравенства. From the practice of designing and building airdrome coatings for aircraft loads, it is known that S is not more than 0.8-1.1 m. It is also known that when loading the coating with an airplane load, the deflections in the coating design extend in all directions from the loading point, and they can be fixed with a sufficient degree of accuracy by existing measuring instruments. Further (at a distance of more than 2.5 S), the deflections are so small that their measurements are practically impossible, and the magnitude of these deflections does not affect the deformability of the revenge of the beam supports. Thus, in order for the supporting wheels of the base beam to be outside the zone of impact of the dynamic shock, it is necessary that the distance "L" between the supporting wheels is not less than the value obtained by solving the above inequality.

Указанная выше совокупность существенных признаков, отличающих изобретение от наиболее близкого аналога, позволяет при осуществлении изобретения получить технический результат, а именно осуществлять измерение параметров, характеризующих состояние покрытия, в условиях действия ударной динамической и статической нагрузок непосредственно в зоне приложения этих нагрузок. The above set of essential features distinguishing the invention from the closest analogue allows the invention to obtain a technical result, namely, to measure the parameters characterizing the state of the coating under the action of shock dynamic and static loads directly in the area of application of these loads.

Благодаря достижению технического результата, который может быть получен при осуществлении изобретения, повышается точность испытания покрытий, т.е. решается задача, на которую направлено создание изобретения. Due to the achievement of the technical result, which can be obtained by carrying out the invention, the accuracy of the coating test is increased, i.e. the task to which the invention is directed is solved.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид установки, на фиг. 2 изображен вид сверху (установка в плане), на фиг. 3 - показано место I фиг. 2, на фиг. 4 представлен вид А фиг. 3, на фиг. 5 изображено место II фиг. 2 , на фиг. 6 показан вид В фиг. 5, на фиг. 7 изображено место III фиг. 1 (где показана телескопическая тяга в разрезе и опорное колесо базовой балки); на фиг. 8 изображена схема управления установкой. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the installation; FIG. 2 shows a top view (installation in plan), in FIG. 3 - shows place I of FIG. 2, in FIG. 4 is a view A of FIG. 3, in FIG. 5 shows place II of FIG. 2, in FIG. 6 shows a view In FIG. 5, in FIG. 7 shows place III of FIG. 1 (where a telescopic sectional view and a support wheel of a base beam are shown); in FIG. 8 shows the control circuit of the installation.

Позиции на чертежах обозначают: платформа 1 с пневматическими колесами 2, силовой узел 3, в котором посредством двухполостного шарнира 4 закреплена загрузочная тележка 5 (шасси самолета). Для обеспечения работы установки и записи информации предусмотрен прицеп 6. Для создания нагрузки на испытываемое покрытие платформа загружена балластом 7, центр тяжести которого совпадает с центром силового узла 3. Точность центровки контролируется манометрами, размещенными в блоке управления и записи 8, находящемся в прицепе 6. Пневматические колеса 2 соединены с платформой 1 посредством гидравлических стоек 9, связанных с блоком 8. Под платформой 1 вдоль ее оси и между колес загрузочной тележки 5 расположена базовая балка10 с тремя опорными колесами 11 и измерительными приборами (различными датчиками) 12, соединенными с блоком 3. The positions in the drawings indicate: platform 1 with pneumatic wheels 2, power unit 3, in which a loading trolley 5 (airplane landing gear) is fixed by means of a two-cavity hinge 4. To ensure the operation of the installation and recording information, a trailer is provided 6. To create a load on the test coating, the platform is loaded with ballast 7, the center of gravity of which coincides with the center of the power unit 3. The alignment accuracy is controlled by pressure gauges located in the control and recording unit 8 located in the trailer 6. Pneumatic wheels 2 are connected to the platform 1 by means of hydraulic struts 9 connected to the block 8. Under the platform 1 along the axis and between the wheels of the loading trolley 5 there is a base beam 10 with three supporting the wheels 11 and the measuring instruments (various sensors) 12 connected to the unit 3.

Базовая балка снабжена тремя колесами для обеспечения постоянного устойчивого контакта ее с неровностями поверхности покрытия, что исключает получение ошибочной информации от датчиков перемещений, установленных на базовой балке, Три точки контакта (от трех колес) всегда находятся в одной плоскости. Расстояние (L) (см. фиг. 2) между опорными колесами 11 базовой балки 10 определяется зависимостью, изложенной на стр. 3. The base beam is equipped with three wheels to ensure constant stable contact with uneven surfaces of the coating, which eliminates the receipt of erroneous information from displacement sensors installed on the base beam. Three contact points (from three wheels) are always in the same plane. The distance (L) (see Fig. 2) between the support wheels 11 of the base beam 10 is determined by the dependence set forth on page 3.

Базовая балка 10 расположена вдоль продольной оси платформы 1 и соединена с телескопическими тягами 13 с возможностью разъема при помощи фиксаторов (стопоров) 14, 15, установленных соответственно на верхних 16 и нижних 17 элементах тяг 13. При этом на вилках 18, 19 опорных колес 11 базовой балки 10 закреплены натяжные устройства 20 (представляющие собой пружины и шпильки с гайками), соединенные с тормозными элементами 21 этих колос. Для создания необходимого давления в гидравлических стойках 9 предусмотрена насосная станция 22, расположенная в прицепе 6. Для связи гидравлических стоек 9 и измерительных приборов 12 с блоком 8 управления и записи предусмотрены кабели связи - 23 и гидрошланги 24, а для перемещения установки предусмотрено водило 25. The base beam 10 is located along the longitudinal axis of the platform 1 and is connected to the telescopic rods 13 with the possibility of detachment using clamps (stoppers) 14, 15 mounted respectively on the upper 16 and lower 17 elements of the rods 13. Moreover, on the forks 18, 19 of the support wheels 11 the base beam 10 is fixed tensioning device 20 (representing springs and studs with nuts) connected to the brake elements 21 of these ears. To create the necessary pressure in the hydraulic racks 9, a pump station 22 is provided, located in the trailer 6. For communication of the hydraulic racks 9 and measuring instruments 12 with the control and recording unit 8, communication cables 23 and hydraulic hoses 24 are provided, and a carrier 25 is provided for moving the installation.

Для проведения испытаний аэродромных и дорожных покрытий в условиях действия ударных динамических нагрузок необходимо осуществить следующие мероприятия:
1. Нужно разъединить базовую балку 10 и телескопические тяги 13. Для этого нижние стопоры 15 следует расфиксировать, а нижние элементы 17 тяг 13 поднять вверх, нарушив тем самый контакт балки 10 и тяг 13. После этого необходимо тяги 13 зафиксировать в верхнем положении стопорами 14. Следует отметить, что в момент подъема тяг 13 происходит затормаживание колес 11 балки 10 за счет тормозных элементов 21 (тормозных лент) посредствам подъема этих элементов 21 натяжными устройствами 20. Регулировка силы торможения колес производится устройствами 20. После разъединения тяг 13 и балки 10 записывают исходные показания состояния испытываемого участка покрытия без нагрузки. В исходном положении между загрузочной тележкой 5 (шасси самолета) и поверхностью покрытия 26 есть зазор, приблизительно равный 3-5 см.To test aerodrome and road surfaces under shock dynamic loads, the following measures must be taken:
1. It is necessary to separate the base beam 10 and the telescopic rods 13. For this, the lower stops 15 should be unlocked, and the lower elements 17 of the rods 13 should be lifted up, thereby breaking the contact of the beam 10 and the rods 13. After that, the rods 13 must be locked in the upper position with the stops 14 It should be noted that at the moment of lifting the rods 13, the wheels 11 of the beam 10 are braked by the brake elements 21 (brake bands) by lifting these elements 21 by the tensioning devices 20. The braking force of the wheels is adjusted by the devices 20. After eating the tendency of the rods 13 and the beam 10 record the initial readings of the state of the tested coating area without load. In the initial position, between the loading trolley 5 (airplane landing gear) and the surface of the coating 26 there is a gap of approximately 3-5 cm.

2. Для приложения ударной динамической нагрузки в гидравлических стойках 9 колес 2 стравливают давление, вследствие чего шасси 5 с балластом 7 резко опускается на покрытие 26. Скорость опускания можно регулировать посредством стравливания давления в гидравлических стойках 9. 2. To apply shock dynamic load in the hydraulic struts 9 of the wheels 2, the pressure is released, as a result of which the chassis 5 with the ballast 7 drops sharply on the cover 26. The lowering speed can be adjusted by relieving the pressure in the hydraulic racks 9.

В зависимости от решения задач испытаний для определения состояния покрытия можно провести одно загружение или ряд динамических загружений (циклы загрузки-разгрузки покрытия). Depending on the solution of the test problems, one load or a series of dynamic loads (loading-unloading cycles of the coating) can be carried out to determine the state of the coating.

Для повторного загружения осуществляется закачка гидравлических стоек 9 колес 2 (поднимают давление до момента отрыва шасси 5 от покрытия 26). Затем снова осуществляют сброс давления и таким образом вторично шасси 5 с балластом 7 с ударом опускается на покрытие 26. В процессе загружения и разгружения покрытия показания датчиков 12 базовой балки 10 по кабелю 23 передаются в блок 8 управления и записи, находящийся в прицепе 6. For reloading, hydraulic racks of 9 wheels 2 are pumped (increase the pressure until the chassis 5 comes off the cover 26). Then, the pressure is again relieved and, thus, the chassis 5 with the ballast 7 is dropped onto the cover 26 with a shock. In the process of loading and unloading the cover, the readings of the sensors 12 of the base beam 10 are transmitted via cable 23 to the control and recording unit 8 located in the trailer 6.

Использование установки позволяет определить истинные прочностные характеристики покрытия, что требуется для выявления необходимости усиления покрытия. Благодаря изобретению можно уменьшить вес балласта за счет динамики нагружения. Using the installation allows you to determine the true strength characteristics of the coating, which is required to identify the need to strengthen the coating. Thanks to the invention, it is possible to reduce the weight of the ballast due to loading dynamics.

Для проведения испытаний покрытия в условиях действия статической нагрузки установку с помощью буксирующего водила 25 перемещают по испытываемому участку без контакта колес загрузочной тележки 5. To test the coating under conditions of static load, the installation using the towing carrier 25 is moved along the test area without contact of the wheels of the loading trolley 5.

Базовая балка 10 в процессе перемещения посредством колес 11 контактирует с покрытием 26, а от датчиков 12 информация о состоянии покрытия передается в блок 8 управления и записи. Переместившись по испытываемому участку, установка останавливается, из гидравлических стоек 9 колес 2 давление стравливается, тем самым обеспечивается передача нагрузки с боковых колес 2 на колеса загрузочной тележки 5. При этом боковые колеса 2 становятся балансирами для предотвращения завала установки. Посредством выдвижения телескопических штанг 13 обеспечивается постоянный контакт базовой балки 10 с покрытием 26. Дальнейшее движение установки по испытываемому участку происходит в обратном направлении. Запись деформации покрытия осуществляется по информации тех же датчиков 12 при загружении покрытия 26. The base beam 10 in the process of moving through the wheels 11 is in contact with the coating 26, and from the sensors 12 information about the state of the coating is transmitted to the control unit 8 and recording. Having moved along the test site, the installation stops, the pressure is released from the hydraulic struts of 9 wheels 2, thereby ensuring the transfer of load from the side wheels 2 to the wheels of the loading carriage 5. At the same time, the side wheels 2 become balancers to prevent installation blockage. By extending the telescopic rods 13 provides a constant contact of the base beam 10 with the coating 26. Further movement of the installation along the test area occurs in the opposite direction. The recording of the deformation of the coating is carried out according to the same sensors 12 when loading the coating 26.

После записи показаний датчиков 12 производится закачка гидравлических стоек 9 боковых колес 2, что обеспечивает отрыв колес загрузочной тележки 5 от испытываемого покрытия, т.е. осуществляется снятие нагрузки. Теперь установка готова для повторного загружения испытываемого участка покрытия, а также для дальнейших перемещений на новый участок испытаний. After recording the readings of the sensors 12, hydraulic racks 9 of the side wheels 2 are injected, which ensures that the wheels of the loading trolley 5 are separated from the test coating, i.e. the load is being removed. The installation is now ready for reloading the test coating area, as well as for further movements to the new test area.

Использование предлагаемой установки для испытания аэродромных и дорожных покрытий в условиях действия статической нагрузки дает преимущество по сравнению с устройством, взятым за прототип, заключающееся в повышении точности измерений параметров, характеризующих покрытие, благодаря тому, что измерения производят непосредственно в зоне приложения нагрузки. The use of the proposed installation for testing airfield and road surfaces under static load conditions gives an advantage over the device taken as a prototype, which consists in increasing the accuracy of measurements of the parameters characterizing the coating, due to the fact that measurements are made directly in the area of application of the load.

Предлагаемое конструктивное решение позволяет значительно увеличить платную нагрузку (разрешенный груз), т.е. благодаря использованию изобретения, снижается себестоимость авиационных перевозок, т.к. более точное определение состояния покрытия (его прочности и несущей способности) позволяет эксплуатировать самолеты с большой массой. The proposed constructive solution allows to significantly increase the paid load (permitted load), i.e. thanks to the use of the invention, the cost of air transportation is reduced, because a more accurate determination of the state of the coating (its strength and bearing capacity) allows the operation of aircraft with a large mass.

Предлагаемое изобретение дает возможность, непосредственно имитируя любой тип шасси, создавать нагрузки, представляющие реальные ударные динамические нагрузки от различных типов самолетов в момент их взлета, посадки и движения по покрытию, (также нагрузки от большегрузных автомобилей), что в свою очередь позволяет проводить на покрытии испытания сверхтяжелых самолетов. The present invention makes it possible, directly simulating any type of landing gear, to create loads that represent real shock dynamic loads from various types of aircraft at the time of their take-off, landing and movement along the surface (also loads from heavy vehicles), which in turn allows carrying out on the surface tests of superheavy aircraft.

Также установка позволяет определить фактическую несущую способность покрытия и при необходимости дать рекомендации по усилению покрытия для эксплуатации более тяжелых воздушных судов. The installation also allows you to determine the actual bearing capacity of the coating and, if necessary, give recommendations on strengthening the coating for the operation of heavier aircraft.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 579370, кл. E 01 С 23/07.Sources of information
1. USSR author's certificate N 579370, cl. E 01 C 23/07.

2. Авторское свидетельство СССР N 1079730, кл. E 01 С 23/07. 2. USSR author's certificate N 1079730, cl. E 01 C 23/07.

Claims

1. Installation for testing airfield and road surfaces, including a platform with pneumatic wheels and a power unit, in which a loading trolley is fixed by means of a two-plane hinge, while a base beam with supporting wheels and measuring instruments connected to the control unit is suspended from the platform using telescopic rods and recording, characterized in that the pneumatic wheels are connected to the platform by means of hydraulic struts connected to the control and recording unit, the base beam is located in the longitudinal axis of the platform in the center of the track of the loading trolley and is connected to the telescopic rods with the possibility of detachment using clamps mounted respectively on the upper and lower elements of the rods, and tensioning devices connected to the brake elements of these wheels are fixed on the forks of the support wheels of the base beam the distance (L) between the support wheels of the base beam is determined by the dependence
L≥ (n / 2-1) l + 2 (r + 2.5 S),
where n is the number of wheels of the loading trolley;
l is the center distance of the wheels of the loading trolley;
r is the reduced radius of the imprint of the wheels of the loading trolley;
S is the elastic characteristic of the structure of the hard coating.

2. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a pumping station to provide the necessary pressure in the hydraulic racks.