RU2274764C2 - Stand for testing engines with skewed nozzle - Google Patents

Stand for testing engines with skewed nozzle Download PDF

Info

Publication number
RU2274764C2
RU2274764C2 RU2003136056/06A RU2003136056A RU2274764C2 RU 2274764 C2 RU2274764 C2 RU 2274764C2 RU 2003136056/06 A RU2003136056/06 A RU 2003136056/06A RU 2003136056 A RU2003136056 A RU 2003136056A RU 2274764 C2 RU2274764 C2 RU 2274764C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vertical
nozzle
thrust vector
horizontal
vector
Prior art date
Application number
RU2003136056/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003136056A (en
Inventor
Виталий Георгиевич Кобцев (RU)
Виталий Георгиевич Кобцев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский институт теплотехники"
Priority to RU2003136056/06A priority Critical patent/RU2274764C2/en
Publication of RU2003136056A publication Critical patent/RU2003136056A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2274764C2 publication Critical patent/RU2274764C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

FIELD: ground testing facilities.
SUBSTANCE: invention is designed for determining parameters of thrust vector of engines with skewed nozzle. In proposed test stand provision is made for fixing horizontal and vertical components of thrust vectors by force meters with minimum distortion owing to mounting of force meters on carriages and using pair of force meters both in horizontal and vertical directions to determine point of intersection of vector of thrust with axis of nozzle.
EFFECT: improved accuracy of measurement of engine thrust vector, namely, direction and coordinate of point of vector passing relative to nozzle axis.
4 dwg

Description

Настоящее техническое решение относится к вопросу конструирования стенда для отработки двигателей с кососрезанными соплами, используемыми в ракетной технике (например, тормозные двигатели маршевых ступеней ракет, двигатели отделения головного обтекателя ракеты).This technical solution relates to the question of constructing a stand for testing engines with slanting nozzles used in rocket technology (for example, brake engines for cruise missile stages, engines for the head fairing of a rocket).

Расчетные параметры этих двигателей требуют опытного подтверждения характеристик для обеспечения заданного уровня надежности.The design parameters of these engines require experimental confirmation of the characteristics to ensure a given level of reliability.

Предлагаемое техническое решение позволяет в каждом единичном испытании двигателя определять вектор тяги, т.е. его величину, направление и точку, через которую проходит этот вектор, закоординированную относительно плоскости крепления двигателя или относительно оси сопла. Это позволяет сократить количество испытаний, тем самым существенно экономить материальную часть с обеспечением заданного уровня надежности.The proposed technical solution allows in each unit test of the engine to determine the thrust vector, i.e. its magnitude, direction, and the point through which this vector passes, coordinated with respect to the plane of the engine mount or relative to the axis of the nozzle. This allows you to reduce the number of tests, thereby significantly saving the material part while ensuring a given level of reliability.

Известна конструкция стенда для определения составляющих силы тяги ракетного двигателя (см., например, пат. Российской Федерации №2135976, F 02 K 9/96), которая включает опору, элементы крепления ракетного двигателя и систему контроля с 3-компонентным датчиком силы, которая выполнена в виде стакана с размещенным внутри него и установленным соосно на дне стакана выступающим упором, а 3-компонентный датчик силы выполнен составным из установленных соосно друг другу и взаимодействующих между собой однокомпонентного датчика силы и мембраны с тензорезисторами, наклеенными на ней в 2-х взаимно перпендикулярных плоскостях и объединенными в мостовую схему в каждой плоскости, закрепленной соосно по периметру на стакане и опирающейся через сферический шарнир на выступающий упор, который совмещен с однокомпонентным датчиком силы.A known design of the stand for determining the components of the thrust of a rocket engine (see, for example, Pat. Of the Russian Federation No. 2135976, F 02 K 9/96), which includes a support, fastening elements of the rocket engine and a control system with a 3-component force sensor, which made in the form of a cup with a protruding stop placed coaxially on the bottom of the cup and a 3-component force transducer is made up of a one-component force transducer mounted coaxially to each other and interacting with each other and with a tensor membrane stories, glued on it in two mutually perpendicular planes and are combined into a bridge circuit in each plane, fixed coaxially on the perimeter on the glass and through the spherical joint resting on a projecting abutment which is aligned with the one-component force sensor.

Недостаток такой конструкции состоит в следующем. Особенность двигателей с кососрезанным соплом заключается в том, что вектор тяги может отклоняться от оси сопла на значительный угол (до 10°). В приведенной выше конструкции стенда, в которой тензодатчики связаны мостовой схемой, методика определения вектора тяги довольно сложная и точку прохождения вектора тяги относительно оси сопла или плоскости крепления двигателя определить проблематично, так как не замеряется действующая в шарнире сила, а взаимное влияние упругих связей на показания силоизмерителей искажает истинную картину действия сил.The disadvantage of this design is as follows. A feature of engines with a slanted nozzle is that the thrust vector can deviate from the nozzle axis by a significant angle (up to 10 °). In the above stand design, in which load cells are connected by a bridge circuit, the method for determining the thrust vector is rather complicated and it is difficult to determine the thrust vector passage relative to the axis of the nozzle or the plane of the engine mount, since the force acting in the hinge is not measured, but the mutual influence of elastic ties on the readings force meters distorts the true picture of the action of forces.

Суть технического предложения заключается в повышении точности измерения вектора тяги двигателя - его величины, направления и определения координат точки прохождения вектора относительно оси сопла.The essence of the technical proposal is to increase the accuracy of measuring the thrust vector of the engine - its magnitude, direction and determination of the coordinates of the point of passage of the vector relative to the axis of the nozzle.

Указанная цель достигается тем, что в стенде для испытаний двигателей с кососрезанным соплом, содержащем раму-обойму для крепления испытываемого двигателя соплом вверх и силоизмерителем вертикальной и горизонтальной составляющих вектора тяги, согласно изобретению силоизмерители вертикальной и горизонтальной составляющих вектора тяги установлены параллельно плоскости симметрии сопла или в плоскости симметрии сопла, а один или несколько силоизмерителей вертикальной составляющей вектора тяги расположены на основании испытательного бокса с возможностью горизонтального перемещения и контактируют с основанием рамы-обоймы, а два или более силоизмерителей горизонтальной составляющей вектора тяги размещены на двух разных уровнях на вертикальной каретке, установленной на вертикальной стойке, закрепленной на основании испытательного бокса, и контактируют с рамой-обоймой, причем вертикальная каретка опирается на дополнительный силоизмеритель вертикальной составляющей вектора тяги, установленный на основании испытательного бокса, при этом силоизмерители горизонтальной составляющей вектора тяги поджимаются пружинами, установленными с противоположной стороны между рамой-обоймой.This goal is achieved by the fact that in the test bench for engines with an oblique nozzle containing a ferrule for mounting the test engine with the nozzle up and the vertical and horizontal components of the thrust vector, according to the invention, the vertical and horizontal components of the thrust vector are mounted parallel to the nozzle symmetry plane or the symmetry plane of the nozzle, and one or more force meters of the vertical component of the thrust vector are located on the basis of the test boxes with the possibility of horizontal movement and are in contact with the base of the frame, and two or more load cells of the horizontal component of the thrust vector are placed at two different levels on a vertical carriage mounted on a vertical rack mounted on the base of the test box, and are in contact with the frame-holder, the vertical carriage rests on an additional force meter of the vertical component of the thrust vector, mounted on the basis of the test box, while the force meters are horizontal The th component of the thrust vector is pressed by springs mounted on the opposite side between the yoke frame.

Предложенная конструкция стенда имеет две степени свободы. Конструкция стенда поясняется следующими рисунками.The proposed stand design has two degrees of freedom. The design of the stand is illustrated by the following figures.

На фиг.1 изображен общий вид стенда (фронтальная проекция без боковых вертикальных стоек).Figure 1 shows a General view of the stand (frontal projection without side vertical racks).

На фиг.2 изображен вид стенда сверху.Figure 2 shows a top view of the stand.

На фиг.3 показана расчетная схема действующих сил при работе двигателя с горизонтальным срезом сопла.Figure 3 shows the calculated scheme of the acting forces during engine operation with a horizontal nozzle cut.

На фиг.4 показана расчетная схема действующих сил при работе двигателя с вертикальном срезом сопла.Figure 4 shows the design diagram of the acting forces during engine operation with a vertical nozzle cut.

Стенд состоит (см. фиг.1) из рамы-обоймы 1, в которой закреплен испытываемый двигатель 2 соплом вверх. Возможен вариант горизонтального положения среза сопла 3 и вертикального положения среза сопла 4. Рама-обойма 1 опирается на силоизмеритель 5 вертикальной составляющей вектора тяги, установленный на каретке 6 (силоизмерителей может быть пара, располагаемых по разные стороны от вертикальной плоскости симметрии сопла на линии, перпендикулярно и этой плоскости). Для обеспечения монтажа рамы-обоймы на каретке 6 имеются технологические регулируемые упоры 7, обеспечивающие горизонтальное положение основания 8 рамы-обоймы. (Во время работы двигателя упоры 7 с основанием 8 не соприкасаются). На вертикальной стойке 9,закрепленной на основании испытательного бокса 10, установлена вертикальная каретка 11 на колесно-подшипниковом ходу 12. На двух разных уровнях на вертикальной каретке 11 установлены силоизмерители 13 и 14, которые располагаются по разные стороны от вертикальной плоскости симметрии сопла. (Если устанавливаются по одному силоизмерителю, то их оси должны находиться в вертикальной плоскости симметрии сопла). Силоизмерители 13 и 14 используются для измерения горизонтальной составляющей вектора тяги двигателя. Каретка 11 нижним торцем опирается на дополнительный силоизмеритель 15 вертикальной составляющей вектора тяги, закрепленный на основании испытательного бокса 10. Для поджатия силоизмерителей 13 и 14 используются пружины 16 и 17, установленные на второй вертикальной стойке 18, закрепленной на основании испытательного бокса, и контактирующие с рамой-обоймой с противоположной стороны от силоизмерителей 13 и 14. Усилие пружин регулируется с помощью болта с гайкой 19. Рама-обойма 1 фиксируется от бокового перемещения с помощью шаровых опор 20 (см. фиг.2), размещенных на вертикальных дополнительных стойках 21, закрепленных на основании 10 испытательного бокса.The stand consists (see Fig. 1) of a cage frame 1, in which the test engine 2 is fixed with its nozzle up. A possible variant of the horizontal position of the nozzle exit 3 and the vertical position of the nozzle exit 4. The cage 1 is based on the force meter 5 of the vertical component of the thrust vector mounted on the carriage 6 (force meters can be a pair located on opposite sides of the vertical plane of symmetry of the nozzle perpendicular to and this plane). To ensure the installation of the frame-clips on the carriage 6 there are technological adjustable stops 7, providing a horizontal position of the base 8 of the frame-clips. (While the engine is running, the stops 7 do not touch the base 8). On a vertical strut 9, mounted on the base of the test box 10, a vertical carriage 11 is mounted on a wheel-bearing move 12. At two different levels on the vertical carriage 11 are installed force meters 13 and 14, which are located on opposite sides from the vertical plane of symmetry of the nozzle. (If installed on a single load meter, then their axis should be in the vertical plane of symmetry of the nozzle). Force meters 13 and 14 are used to measure the horizontal component of the engine thrust vector. The bottom end carriage 11 is supported by an additional force meter 15 of the vertical component of the thrust vector, mounted on the base of the test box 10. To compress the force meters 13 and 14, springs 16 and 17 are used, mounted on the second vertical strut 18, mounted on the base of the test box, and in contact with the frame -oboya on the opposite side of the load gauges 13 and 14. The force of the springs is regulated using a bolt with a nut 19. The frame-holder 1 is fixed from lateral movement using ball bearings 20 (see figure 2), azmeschennyh additional vertical racks 21 fixed to the base 10 of the test box.

Методика определения вектора тяги состоит в следующем.The technique for determining the thrust vector is as follows.

1. Для варианта двигателя с горизонтальным расположением среза сопла 3 (см. схему на фиг.3).1. For a variant of the engine with a horizontal arrangement of the cutoff nozzle 3 (see diagram in figure 3).

По суммарным показаниям силоизмерителей FГ1 и FГ2 определяется горизонтальная составляющая вектора тяги RГ. По показаниям силоизмерителей FВ1 и FВ2 (их сумме) определяется вертикальная составляющая вектора тяги RВ. Величина вектора находится из формулыAccording to the total readings of the force gauges F G1 and F G2 , the horizontal component of the thrust vector R G is determined. According to the readings of the force meters F B1 and F B2 (their sum), the vertical component of the thrust vector R B is determined. The magnitude of the vector is found from the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

Координата "X" точки, через которую проходит вектор тяги R (расстояние от вертикальной оси силоизмерителя 5 (см. фиг.1) в горизонтальной плоскости контакта с основанием рамы-обоймы) определяется из уравнения равновесия моментов сил относительно силоизмерителя 5.The coordinate "X" of the point through which the thrust vector R passes (the distance from the vertical axis of the force meter 5 (see Fig. 1) in the horizontal plane of contact with the base of the cage frame) is determined from the equation of equilibrium of the moments of forces relative to the force meter 5.

RВ·Х=FВ1·LГ, где LГ - расстояние между осями силоизмерителей 5 и 15. Тогда:

Figure 00000003
R B · X = F B1 · L G , where L G - the distance between the axes of the load cells 5 and 15. Then:
Figure 00000003

2. Для варианта двигателя с вертикальным расположением среза сопла 4 (см. схему на фиг.4).2. For a variant of the engine with a vertical arrangement of the cutoff nozzle 4 (see diagram in figure 4).

По показаниям силоизмерителей аналогично определяется величина вектора тяги Р. Координата "У" точки, через которую проходит вектор тяги Р (расстояние от оси силоизмерителя 14 (см. фиг.1) в вертикальной плоскости контакта с рамой-обоймой), определяется из уравнения равновесия моментов сил относительно склоизмерителя 14 (см. фиг.1)According to the readings of the force meters, the value of the thrust vector R. The coordinate "U" of the point through which the thrust vector P passes (the distance from the axis of the force meter 14 (see Fig. 1) in the vertical plane of contact with the yoke frame) is similarly determined from the equation of moment equilibrium forces relative to the meter 14 (see figure 1)

RГ·y=FГ2·LВ,

Figure 00000004
, где LВ - расстояние между осями силоизмерителей 13 и 14.R Г · y = F Г2 · L В ,
Figure 00000004
where L In - the distance between the axes of the load cells 13 and 14.

Путем геометрических построений фактической схемы испытаний двигателя (наложения проекции двигателя на вычисленный вектор тяги) определяется положение вектора тяги относительно оси сопла (иле строятся на графике две линии: одна - ось сопла, другая - вектор тяги).By means of geometric constructions of the actual engine test scheme (superimposing the engine projection on the calculated thrust vector), the position of the thrust vector relative to the axis of the nozzle is determined (two lines are drawn on the graph: one is the axis of the nozzle and the other is the thrust vector).

Для повышения точности определения вектора тяги необходимо использовать в расчетах вместо текущих значений показаний силоизмерителей - суммарную величину, т.е. импульс силы по каждому силоизмерителю.To increase the accuracy of determining the thrust vector, it is necessary to use the total value, instead of the current values of the readings of the force meters, in the calculations, i.e. impulse of force for each force meter.

Таким образом, схемное решение стенда, его конструктивное исполнение, использование стандартных первичных преобразователей (силоизмерителей) и несложность определения величины и положения вектора тяги ракетного двигателя с кососрезанным соплом позволяют значительно эффективнее проводить стендовую отработку двигателей, сократить количество испытаний и надежно подтверждать расчеты.Thus, the circuit design of the stand, its design, the use of standard primary transducers (force meters) and the simplicity of determining the magnitude and position of the thrust vector of a rocket engine with an oblique nozzle allow for more efficient bench testing of engines, reduce the number of tests and reliably confirm the calculations.

Предложенное техническое решение апробировано с положительным результатом.The proposed technical solution is tested with a positive result.

Claims (1)

Стенд для испытаний двигателей с кососрезанным соплом, содержащий раму-обойму для крепления испытываемого двигателя соплом вверх и силоизмерители вертикальной и горизонтальной составляющих вектора тяги, отличающийся тем, что силоизмерители вертикальной и горизонтальной составляющих вектора тяги установлены параллельно плоскости симметрии сопла или в плоскости симметрии сопла, а один или несколько силоизмерителей вертикальной составляющей вектора тяги расположены на основании испытательного бокса с возможностью горизонтального перемещения и контактирует с основанием рамы-обоймы, а два или более силоизмерителей горизонтальной составляющей вектора тяги размещены на двух разных уровнях на вертикальной каретке, установленной на вертикальной стойке, закрепленной на основании испытательного бокса, и контактируют с рамой-обоймой, причем вертикальная каретка опирается на дополнительный силоизмеритель вертикальной составляющей вектора тяги, установленный на основании испытательного бокса, при этом силоизмерители горизонтальной составляющей вектора тяги поджимаются пружинами, установленными с противоположной стороны между рамой-обоймой и второй вертикальной стойкой, закрепленной на основании бокса.A test bench for engines with an oblique nozzle containing a holder for mounting the test engine with the nozzle up and the vertical and horizontal components of the thrust vector, characterized in that the vertical and horizontal components of the thrust vector are installed parallel to the nozzle symmetry plane or in the nozzle symmetry plane, and one or more load meters of the vertical component of the thrust vector are located on the basis of the test box with the possibility of horizontal movement and is in contact with the base of the cage frame, and two or more force meters of the horizontal component of the thrust vector are placed at two different levels on a vertical carriage mounted on a vertical strut mounted on the base of the test box, and are in contact with the cage frame, and the vertical carriage rests on an additional force meter of the vertical component of the thrust vector installed on the basis of the test box, while the force meters of the horizontal component of the thrust vector tsya springs mounted at the opposite side between the frame-cage and a second vertical rack, fixed to a base box.
RU2003136056/06A 2003-12-16 2003-12-16 Stand for testing engines with skewed nozzle RU2274764C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003136056/06A RU2274764C2 (en) 2003-12-16 2003-12-16 Stand for testing engines with skewed nozzle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003136056/06A RU2274764C2 (en) 2003-12-16 2003-12-16 Stand for testing engines with skewed nozzle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003136056A RU2003136056A (en) 2005-05-20
RU2274764C2 true RU2274764C2 (en) 2006-04-20

Family

ID=35820252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003136056/06A RU2274764C2 (en) 2003-12-16 2003-12-16 Stand for testing engines with skewed nozzle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2274764C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445599C1 (en) * 2010-12-03 2012-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Method for determining turning angle of thrust vector of hypersonic once-through air jet engine with chamfer cut of nozzle as per results of flight tests on hypersonic flying laboratory
RU2528467C2 (en) * 2012-12-25 2014-09-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Bench for nozzle testing
RU2574778C2 (en) * 2014-02-21 2016-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Российской Федерации Demonstration of intraballistic and power characteristics of solid-propellant rocket engine charge and test bench
RU2694472C1 (en) * 2018-08-29 2019-07-16 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Method and test bench for angular nozzle sealing plug
RU2704584C1 (en) * 2018-12-03 2019-10-29 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" Bench for measuring shooting parameters

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445599C1 (en) * 2010-12-03 2012-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Method for determining turning angle of thrust vector of hypersonic once-through air jet engine with chamfer cut of nozzle as per results of flight tests on hypersonic flying laboratory
RU2528467C2 (en) * 2012-12-25 2014-09-20 Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дальневосточный Федеральный Университет" (Двфу) Bench for nozzle testing
RU2574778C2 (en) * 2014-02-21 2016-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство Российской Федерации Demonstration of intraballistic and power characteristics of solid-propellant rocket engine charge and test bench
RU2694472C1 (en) * 2018-08-29 2019-07-16 Акционерное общество "Корпорация "Московский институт теплотехники" (АО "Корпорация "МИТ") Method and test bench for angular nozzle sealing plug
RU2704584C1 (en) * 2018-12-03 2019-10-29 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" Bench for measuring shooting parameters

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003136056A (en) 2005-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2368880C1 (en) Test bench for measurement of mass, coordinates of center of masses and tensor of item inertia
CN102072806B (en) Device for testing dynamic characteristic parameters of fixed joint surface and testing method thereof
Fujii et al. Proposal for an impulse response evaluation method for force transducers
CN109580163B (en) Torsion balance type two-degree-of-freedom force measuring balance and calibration and force measuring method thereof
JP2014535053A (en) Wind tunnel balance
CN105115690A (en) Test device and test method for testing multidirectional impedance matrix and rigidity of vibration isolator
CN104359547A (en) Differential vibration isolation type MEMS (micro-electromechanical system) vector hydrophone
RU2274764C2 (en) Stand for testing engines with skewed nozzle
KR20180048078A (en) Drop testing apparatus and drop testing method of using the same
CN113740929B (en) Ground testing device and method for space inertial sensor
De Canio et al. 3D Motion capture application to seismic tests at ENEA Casaccia Research Center: 3DVision system and DySCo virtual lab
Garevski et al. Resonance-search tests on a small-scale model of a cable-stayed bridge
RU2651627C1 (en) Stand for measurement of loads influencing on the object of aviation equipment
Chen et al. Vision-based displacement test method for high-rise building shaking table test
US3194060A (en) Seismic displacement transducer
EP4127733B1 (en) Vibration remote sensor based on speckles tracking, which uses an optical-inertial accelerometer, and method for correcting the vibrational noise of such a sensor
RU2525629C1 (en) Bench to measure mass and coordinates of centre of mass of items
Miyashita et al. Development of 3D vibration measurement system using laser doppler vibrometers
RU2562273C2 (en) Test bench for measurement of mass-inertia characteristics of item
RU2509998C2 (en) Device to measure inertia characteristics of models of floating engineering objects equipped with anchor retention system and method of their detection
Liu et al. Determining aerodynamic loads based on optical deformation measurements
RU2781860C1 (en) Stand for measuring aerodynamic forces and moments
Mongelli et al. Experimental tests of reinforced concrete buildings and ENEA DySCo Virtual Laboratory
Park et al. Column-type multi-component force transducers and their evaluation for dynamic measurement
RU2135976C1 (en) Device for measuring constituents of traction force of jet engine

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20110331

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181217