RU2307331C2 - Method and device for determining power thrust of microscopic engine - Google Patents
Method and device for determining power thrust of microscopic engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307331C2 RU2307331C2 RU2005135386/28A RU2005135386A RU2307331C2 RU 2307331 C2 RU2307331 C2 RU 2307331C2 RU 2005135386/28 A RU2005135386/28 A RU 2005135386/28A RU 2005135386 A RU2005135386 A RU 2005135386A RU 2307331 C2 RU2307331 C2 RU 2307331C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- lever
- engine
- working fluid
- branch pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к космической и силоизмерительной технике и может быть использовано в системах замера тяги преимущественно однокомпонентного реактивного микродвигателя (МД), в частности электротермического МД, при его наземной отработке в атмосфере и в вакууме, перед установкой и применением на КА.The invention relates to space and power engineering and can be used in traction measurement systems of a predominantly one-component jet micromotor (MD), in particular an electrothermal MD, with its ground testing in the atmosphere and in vacuum, before installation and use on a spacecraft.
Известны способы определения тяги МД в составе двигательной установки (ДУ) на крутильных либо маятниковых стендах (см. патент USA 5170662, НКИ 73/117.4, "Устройство для измерения тяги турбореактивного двигателя", опубликован 15.12.1992 г., а также патент RU 1689777 C1, F02K 9/68, "Стенд для измерения силы тяги двигателя", опубл. 1991 г.).Known methods for determining the thrust of MD as part of a propulsion system (DU) on torsion or pendulum stands (see US patent 5170662, NKI 73 / 117.4, "Device for measuring thrust of a turbojet engine", published December 15, 1992, as well as patent RU 1689777 C1, F02K 9/68, "Stand for measuring engine traction", publ. 1991).
Вся ДУ, включая газовый тракт с агрегатами и емкость с рабочим телом, устанавливается на подвижную платформу крутильного или маятникового стенда, после чего определяется сила реакции истекающей струи рабочего тела. Платформа подвешена на стальной рояльной струне длиной 10 метров, и для определения силы тяги замеряются параметры колебаний системы "платформа-ДУ".The entire remote control, including the gas path with aggregates and a container with a working fluid, is installed on a movable platform of a torsion or pendulum stand, after which the reaction force of the expiring jet of the working fluid is determined. The platform is suspended on a
Учитывая, что тяга МД составляет граммы, а масса ДУ для малогабаритных КА составляет 5-10 кг, резко встает проблема точности определения тяги МД. Кроме того, данные стенды очень дороги, требуют вакуумных камер большого объема и измерения многих параметров, каждый из которых имеет свою ошибку.Given that the thrust of the MD is grams, and the mass of the remote control for small spacecraft is 5-10 kg, the problem of the accuracy of determining the thrust of the MD sharply arises. In addition, these stands are very expensive, require large-volume vacuum chambers and measure many parameters, each of which has its own error.
Известен способ определения тяги реактивного двигателя, основанный на измерении реакции струи МД, установленного на подвижных, динамических платформах, связанных с силоизмерительными датчиками, и реализованный в устройстве (см. А.С. 608066, "Стенд для измерения силы тяги реактивного двигателя", МКИ G01L 5/14, опубл. 25.05.1978 г., бюлл. №19).A known method of determining the thrust of a jet engine, based on measuring the reaction of a jet of MD mounted on movable, dynamic platforms associated with force sensors, and implemented in the device (see AS 608066, "Stand for measuring the thrust of a jet engine", MKI G01L 5/14, publ. 05.25.1978, bull. No. 19).
Устройства, реализующие данный способ, являются самыми распространенными, но всех их объединяет общий недостаток: на платформе нельзя испытывать отдельно взятый МД, т.к. надо крепить к корпусу МД подающие трубопроводы, чтобы обеспечивать через сопло расход рабочего тела. Чтобы исключить влияние подающего трубопровода, приходится на платформу устанавливать емкость с рабочим телом, с топливной магистралью и со всеми сопутствующими агрегатами: клапанами, редукторами, манометрами и дозаторами, т.е. практически всю ДУ. В итоге вместо МД массой 50-100 г приходится устанавливать на платформу 5-10 кг, что резко увеличивает погрешность замеров.Devices that implement this method are the most common, but they all share a common drawback: you can not test a single MD on the platform, because it is necessary to attach the supply pipelines to the MD housing in order to ensure the flow of the working fluid through the nozzle. To exclude the influence of the supply pipeline, it is necessary to install a container on the platform with a working fluid, with a fuel line and with all associated units: valves, gearboxes, manometers and dispensers, i.e. almost the entire remote control. As a result, instead of MD weighing 50-100 g, it is necessary to install 5-10 kg on the platform, which sharply increases the measurement error.
Известны способы определения тяги реактивного двигателя, основанные на измерении характеристик на срезе сопла и дальнейшем пересчете тяги по эмпирическим формулам.Known methods for determining thrust of a jet engine, based on the measurement of characteristics at the nozzle exit and further conversion of thrust according to empirical formulas.
Такими характеристиками являются либо распределение давления по срезу сопла (см. А.С. 759738, "Способ определения полной тяги реактивного двигателя", МКИ F02K 11/00, опубликован 30.08.1980 г., бюллетень №32), либо распределение импульса по срезу сопла (см. А.С. 542109, "Устройство для измерения силы тяги двигателя", М. Кл. G01L 5/13, опубликован 5.01.1977 г., бюллетень №1).These characteristics are either the pressure distribution along the nozzle exit (see AS 759738, “Method for determining the full thrust of a jet engine”, MKI
Все эти способы не применимы по отношению к МД, диаметр среза сопла которого составляет 1-2 мм, а критики 0.3-0.7 мм. Любой измерительный инструмент, например микротрубка Пито, будет перекрывать значительную часть сечения среза сопла, искажая картину истечения.All these methods are not applicable to MD, the nozzle cut-off diameter of which is 1-2 mm, and the criticism 0.3-0.7 mm. Any measuring tool, such as a Pitot microtube, will overlap a significant portion of the nozzle exit section, distorting the flow pattern.
Наиболее близким к заявленному является способ, реализованный в тягомерном устройстве (Патент RU 2221995 С2, «Способ измерения силы тяги реактивного двигателя и стенд для его осуществления», G01L 5/00, опубликован 20.01.2004, бюллетень №2, основанный на подаче рабочего тела предварительно в систему жестко скрепленных торсионной и рычажной трубы, а затем в рабочую камеру двигателя, который закреплен на рычажной трубе соплом вверх. В данном способе обеспечиваются требуемые параметры (давление и температура) рабочего тела в рычажной трубе, на входе в двигатель. Для уменьшения влияния подводящих трубопроводов на вертикальное перемещение МД при действии тяги подводящая магистраль выполнена в виде Т-образной трубы: основной, рычажной трубы и прикрепленной к ней перпендикулярно упругой торсионной трубы. Способ основан на том, что рабочее тело (газ) подают патрубком в торсионную трубу, а затем в рычажную трубу, на одном плече которой находится испытуемый двигатель, уравновешивают его, а затем пропускают газ через рабочую камеру МД и сопло и замеряют силу реакции истекающей струи путем воздействия плеча рычажной трубы на датчик силы.Closest to the claimed is the method implemented in the traction device (Patent RU 2221995 C2, "Method for measuring the thrust of a jet engine and stand for its implementation", G01L 5/00, published 01/20/2004, Bulletin No. 2, based on the supply of the working fluid first into the system of rigidly fastened torsion and lever pipes, and then into the working chamber of the engine, which is mounted with the nozzle upward on the lever pipe.In this method, the required parameters (pressure and temperature) of the working fluid in the lever pipe at the engine inlet are provided To reduce the influence of the supply pipelines on the vertical movement of the MD under the action of traction, the supply line is made in the form of a T-shaped pipe: a main, lever pipe and a perpendicular elastic torsion pipe attached to it. The method is based on the fact that the working fluid (gas) is supplied by a pipe into the torsion tube, and then into the lever pipe, on one shoulder of which the test engine is located, balance it, and then pass gas through the MD working chamber and nozzle and measure the reaction force of the expiring jet by Via a lever arm on the tube a force sensor.
Замер тяги основан на том, что плечо рычажной трубы при работающем МД повернется вниз, и рычаг, установленный около оси вращения (см. Фиг.1 Приложения 6), будет нажимать на тензодатчики. Все подвижные части технологической камеры подвешены на упругих растяжках и работают с минимальными величинами трения скольжения и качения. Уменьшение влияния подводящего трубопровода на поворот рычажной трубы обеспечивается значительной длиной упругой торсионной трубы - более 50 калибров (отношение длины L к диаметру, равному 6 мм). Так как рычажная труба при работе двигателя будет поворачиваться вокруг оси торсионной трубы, то место подвода газа к торсионной трубе будет фиксировать ее и препятствовать ее повороту.Traction measurement is based on the fact that the arm of the lever pipe with the working MD rotates downward, and the lever mounted near the axis of rotation (see Figure 1 of Appendix 6) will click on the load cells. All moving parts of the process chamber are suspended on elastic stretch marks and operate with minimal values of sliding friction and rolling. Reducing the influence of the supply pipe on the rotation of the lever pipe is provided by a significant length of the elastic torsion pipe - more than 50 calibers (the ratio of length L to diameter equal to 6 mm). Since the lever tube during rotation of the engine will rotate around the axis of the torsion tube, the place of gas supply to the torsion tube will fix it and prevent it from turning.
Способ имеет следующие недостатки:The method has the following disadvantages:
1. Естественно, чем больше торсионная труба, тем меньше влияние оказывает конструкция соединительного узда подводящего патрубка с торсионной трубой, но полностью избавиться от этого влияния невозможно, пока имеется жесткая механическая связь подающего трубопровода с рабочей камерой. В этом и состоит главный недостаток способа и тягомерного устройства, реализующего этот способ. Хотя проектанты устройства считают подвижной частью устройства только рычажную трубу, это весьма относительно, так как торсионная труба "работает" на скручивание и вместе с рычажной трубой являются неразъемными, конструкционно жестко связанными элементами, влияющими друг на друга.1. Naturally, the larger the torsion pipe, the less influence the design of the connecting bridle of the inlet pipe with the torsion pipe has, but it is impossible to completely get rid of this effect, as long as there is a rigid mechanical connection between the supply pipe and the working chamber. This is the main disadvantage of the method and traction device that implements this method. Although the designers of the device consider only the lever pipe to be the moving part of the device, this is very relative, since the torsion tube "works" on twisting and together with the lever pipe are integral, structurally rigidly connected elements that influence each other.
2. При тарировке устройства действует паразитное усилие, создаваемое подводящим патрубком на торсионную трубу, т.е. тарировка будет проведена с систематической погрешностью, которая отразится на замерах тяги.2. When calibrating the device, the parasitic force created by the inlet pipe to the torsion tube acts, i.e. calibration will be carried out with a systematic error, which will affect traction measurements.
3. Эти помехи не дают возможности замерять тягу менее 5 г.3. These interferences make it impossible to measure traction less than 5 g.
Для устранения указанных недостатков, которые при замерах величины сверхмалой тяги (например, 1 грамм и менее) дадут соизмеримую погрешность, предлагается способ, позволяющий производить замеры тяги без привлечения громоздких, энергоемких и дорогих стендов.To eliminate these drawbacks, which when measuring the magnitude of ultra-low traction (for example, 1 gram or less) will give a commensurate error, a method is proposed that allows traction to be measured without involving bulky, energy-intensive and expensive stands.
Предлагаемый способ позволяет определять малую тягу однокомпонентного реактивного микродвигателя без влияния подводящего трубопровода, жестко присоединенного к корпусу рабочей камеры.The proposed method allows to determine the low thrust of a single-component jet micromotor without the influence of the supply pipe, rigidly attached to the housing of the working chamber.
Способ заключается в том, что патрубок, через который подается рабочее тело в рычажную трубу, выполнен составным, состоящим из подвижного, поворачивающегося вместе с рычажной трубой, патрубка, жестко связанного с рычажной трубой, и соосного с ним неподвижного (во время работы) патрубка, жестко связанного с системой подачи рабочего тела, связанными между собой, например, с помощью резьбовой муфты либо резьбового патрубка системы подачи рабочего тела, который с помощью резьбового соединения в стойке станины имеет возможность стыковаться и расстыковываться с патрубком рычажной трубы. При расстыковке патрубков с зазором в несколько микрон они не имеют жесткой связи, а имеют только гидравлическую связь. В расстыкованном положении, без подвода газа, уравновешивают вес МД с помощью балансировочных грузов. При подаче рабочего тела в расстыкованные патрубки на входе в МД устанавливают требуемые параметры рабочего тела (давление и температура, для которых определяется тяга), при этом давление в патрубке системы подачи должно быть больше требуемого Ртр на величину ΔРтр, компенсирующую утечку рабочего тела через зазор между патрубками, и замеряют силу P1 действия на датчик силы плеча рычажной трубы с установленной на нем МД. Если датчик силы разместить на расстоянии L0-датч от оси поворота рычажной трубы, то сила тяги, действующая на датчик, увеличится в К=L0-МД/L0-датч раз, где L0-ДМ - расстояние от оси датчика до оси поворота рычажной трубы. Истинная величина тяги R определится как замеренная тяга P1, деленная на коэффициент усиления К:The method consists in the fact that the pipe, through which the working fluid is supplied to the lever pipe, is made integral, consisting of a movable pipe that is rigidly connected to the lever pipe and coaxially fixed with it (during operation), the pipe, rigidly connected to the working fluid supply system, interconnected, for example, by means of a threaded sleeve or a threaded nozzle of the working fluid supply system, which, by means of a threaded connection in the stand of the bed, can dock and dock with the branch pipe. When disconnecting the nozzles with a gap of several microns, they do not have a rigid connection, but only have a hydraulic connection. In the undocked position, without gas supply, balance the weight of the MD using balancing weights. When supplying the working fluid to the disconnected nozzles at the inlet to the MD, the required parameters of the working fluid are set (pressure and temperature, for which the thrust is determined), while the pressure in the supply pipe must be greater than the required Р Tr by ΔР Tr compensating for the leakage of the working fluid through the gap between the nozzles, and measure the force P 1 action on the arm force sensor of the lever pipe with installed MD. If the force sensor is placed at a distance L 0- sensor from the axis of rotation of the lever pipe, then the traction force acting on the sensor will increase by K = L 0-MD / L 0-sensor times, where L 0-DM is the distance from the sensor axis to the axis of rotation of the lever pipe. The true thrust R is defined as the measured thrust P 1 divided by the gain K:
При осуществлении такого способа из устройства будут истекать 2 струи: вверх через сопло МД и по окружности через кольцевой зазор между патрубками.When implementing this method, 2 jets will flow from the device: upward through the MD nozzle and around the circumference through the annular gap between the nozzles.
Рассмотрим преимущества предлагаемого способа.Consider the advantages of the proposed method.
1. Если у прототипа основным возмущающим моментом является сила скручивания торсионной трубы, которую надо преодолеть, то у предлагаемого способа, благодаря устранению жесткой связи между неподвижным и подвижным патрубками, при высокотехничном исполнении стыковочных торцов патрубков, при зазоре 2-5 мкм, рычажная труба будет поворачиваться, преодолевая только сопротивление качения подшипников. Реальная сила трения у действующей модели составила 0.04 г.1. If the prototype main disturbing moment is the twisting force of the torsion tube, which must be overcome, then the proposed method, due to the elimination of the rigid connection between the fixed and movable pipes, with high-tech performance of the connecting ends of the pipes, with a gap of 2-5 μm, the lever pipe will be turn, overcoming only rolling resistance of bearings. The real friction force of the current model was 0.04 g.
2. При тарировке устройства, которая, как и у прототипа, состоит в тарировке устройства грузами, мы получаем "чистую" силу тяги, т.е. не зависящую от влияния связи с подающим патрубком.2. When calibrating the device, which, like the prototype, consists in calibrating the device with loads, we get a "pure" traction force, i.e. independent of the influence of communication with the supply pipe.
Известны устройства для измерения силы тяги реактивного двигателя, содержащие подвижную платформу для крепления испытуемого двигателя, шарнирно связанную со станиной и с силоизмерительным устройством (см. вышеупомянутый А.С. 608066, МКИ G01L 5/14, оп. 25.05.1978 г., бюллетень №19).Known devices for measuring the thrust of a jet engine, containing a movable platform for mounting the test engine, pivotally connected to the bed and with a force measuring device (see the aforementioned A.S. 608066, MKI G01L 5/14, op. 05.25.1978, bulletin No. 19).
Однако данные устройства не обеспечивают измерение тяги отдельно взятого микродвигателя, без влияния подводящих трубопроводов. На подвижную платформу приходится устанавливать всю двигательную установку (ДУ), что приводит к увеличению массы и потере точности измерений реактивной тяги.However, these devices do not provide traction measurement of a single micromotor, without the influence of supply pipelines. The entire propulsion system (DU) has to be installed on a moving platform, which leads to an increase in mass and a loss in the accuracy of measurements of jet propulsion.
Наиболее близким к заявленному является тягомерное устройство (см. "Техническое описание тягомерного устройства 07-21-0024", Предприятие КБ Южное, г.Днепропетровск, 1970 г.), схема которого и описание принципа его работы приведены в Приложении 6 "Материалы прототипа". Устройство-прототип содержит рычажную трубу, на одном плече которой вертикально установлен МД с соплом, направленным вверх, а на другом размещены грузы, уравновешивающие вес МД. Подача рабочего тела осуществляется через упругую и протяженную (длина более 50 калибров) торсионную трубу, соединенную в центре с рычажной трубой. Прототип содержит также средства замера параметров рабочего тела (давления и температуры) на входе в МД и средство измерения тяги, к которому относится преобразователь (тензодатчик) линейного перемещения рычажной трубы в момент приложения силы.Closest to the claimed one is a traction device (see "Technical description of the traction device 07-21-0024", Yuzhnoye Design Bureau Enterprise, Dnepropetrovsk, 1970), a diagram of which and a description of the principle of its operation are given in Appendix 6 "Prototype Materials" . The prototype device contains a lever pipe, on one shoulder of which a MD is vertically mounted with a nozzle directed upward, and on the other there are loads that balance the weight of the MD. The supply of the working fluid is carried out through an elastic and extended (length of more than 50 calibres) torsion tube connected in the center with a lever pipe. The prototype also contains means for measuring the parameters of the working fluid (pressure and temperature) at the entrance to the MD and a means for measuring traction, which includes a transducer (strain gauge) for linear movement of the lever pipe at the moment of application of force.
Прототип обладает всеми недостатками, указанными выше для способа. Кроме того, прототип-устройство обладает дополнительными существенными недостатками:The prototype has all the disadvantages indicated above for the method. In addition, the prototype device has additional significant disadvantages:
А) имеет большие габариты - 800×450×180 мм и массу - 25 кг, что накладывает ограничения на вакуумную камеру, в которой необходимо испытывать МД, предназначенные для работы в космосе;A) has large dimensions - 800 × 450 × 180 mm and weight - 25 kg, which imposes restrictions on the vacuum chamber, in which it is necessary to test MD, designed for work in space;
В) сложность и высокую стоимость изготовления тягомерного устройства;C) the complexity and high cost of manufacturing a draft device;
С) накладывается требование на подводящую торсионную трубу, которая должна быть упругой и длинной, причем при удлинении трубы уменьшается сопротивление упругих сил, но увеличивается сопротивление за счет увеличения веса трубы;C) a requirement is imposed on the supply torsion pipe, which must be elastic and long, and when the pipe is elongated, the resistance of elastic forces decreases, but the resistance increases due to an increase in the weight of the pipe;
D) при большой длине эластичная труба будет провисать и вносить еще большую погрешность, а при малой длине - иметь большое сопротивление скручиванию.D) with a long length, the elastic pipe will sag and introduce an even greater error, and with a short length it will have a large resistance to twisting.
Е) устройство имеет нижний предел измерения 5 г (согласно описанию прототипа, "Приложение 6", лист 1), тогда как заявленное устройство реагирует на нагрузку 20 мг.E) the device has a lower measurement limit of 5 g (according to the description of the prototype, "Appendix 6", sheet 1), while the claimed device responds to a load of 20 mg.
Для устранения указанных недостатков, с целью повышения точности измерения сверхмалых величин тяги (1 грамм и менее), предлагается устройство, реализующее предложенный способ.To eliminate these drawbacks, in order to improve the accuracy of measuring ultra-low thrust values (1 gram or less), a device is proposed that implements the proposed method.
Сущность предлагаемого устройства замера реактивной тяги МД заключается в том, что подводящий патрубок выполнен составным, из подвижного патрубка, жестко связанного с рычажной трубой, и соосного с ним неподвижного (во время работы) патрубка, связанного с системой подачи рабочего тела. Патрубки имеют способность быть в состыкованном и расстыкованном состоянии, например, с помощью резьбовой муфты либо с помощью патрубка с резьбой, перемещающегося в осевом направлении в резьбовом канале стойки станины.The essence of the proposed device for measuring jet thrust MD consists in that the inlet pipe is made integral of a movable pipe rigidly connected to the lever pipe and coaxial with it stationary (during operation) pipe connected to the supply system of the working fluid. The nozzles have the ability to be docked and undocked, for example, using a threaded sleeve or using a threaded nozzle that moves axially in the threaded channel of the bed stand.
Таким образом, заявленное устройство устраняет влияние жесткой связи подающего трубопровода на камеру МД. Как у прототипа, так и у предлагаемого устройства осуществлена жесткая связь системы питания рабочим телом с подающим патрубком, но у прототипа все части магистрали жестко закреплены между собой, от подающего патрубка и далее, по цепочке, до рабочей камеры МД. У предлагаемого способа и устройства эта жесткая связь разрывается при выполнении подающего патрубка составным, составные части которого имеют только гидравлическую связь и не имеют механической связи, т.е. исключают конструктивную жесткую связь. При этом влияние сопротивления подающего трубопровода на поворот рычажной трубы с МД исключено. Данное устройство позволяет исключить наиболее существенное влияние, которое оказывает система питания рабочим телом, механически связанная с МД, что позволило повысить точность замера и понизить величину измеряемой тяги.Thus, the claimed device eliminates the influence of the rigid connection of the supply pipe to the MD chamber. Both the prototype and the proposed device have a rigid connection of the power supply system with the working fluid to the supply pipe, but the prototype all parts of the line are rigidly fixed to each other, from the supply pipe and further, along the chain, to the working chamber MD. In the proposed method and device, this rigid connection is broken when the supply pipe is made composite, the components of which have only hydraulic connection and do not have a mechanical connection, i.e. exclude constructive rigid connection. In this case, the influence of the resistance of the supply pipe on the rotation of the lever pipe with MD is excluded. This device eliminates the most significant effect that the power supply system by the working fluid mechanically connected with the MD makes it possible to increase the accuracy of measurement and lower the value of the measured thrust.
Замеры и вычисления, проведенные по формуле (1), позволяют определить тягу в "чистом" виде, при минимальных помехах (трение в подшипниках, влияние обезвешенных проводов от термопары и проводов электропитания электронного датчика давления).Measurements and calculations carried out according to formula (1) make it possible to determine thrust in a “pure” form, with minimal interference (friction in bearings, the influence of weightless wires from a thermocouple and power wires of an electronic pressure sensor).
Предлагаемый способ реализует устройство, схема которого приведена на Фиг.1. (продольный разрез устройства) и на Фиг.2 (поперечный разрез устройства по оси поворота рычажной трубы).The proposed method implements a device, a diagram of which is shown in figure 1. (longitudinal section of the device) and in Fig.2 (transverse section of the device along the axis of rotation of the lever pipe).
Устройство для замера тяги состоит из МД 1, установленного на конце рычажной трубы 2, закрепленной в стойках 3 станины с возможностью поворота вокруг оси на боковых патрубках 9, поворачивающихся в подшипниках качения 8. На другом конце рычажной трубы 2 по резьбе перемещаются балансировочные грузы: грубой настройки - 4 и точной настройки - 5.The device for measuring traction consists of MD 1 installed on the end of the lever pipe 2, mounted in the stands 3 of the bed with the possibility of rotation around the axis on the
Электронный датчик силы 6 (например, типа 22/24/26 FC Series, FSL05N2C, фирмы Honeywell, США) перемещается вдоль оси рычажной трубы 2 регулировочным винтом 7, подключен к регистрирующему прибору и расположен под плечом рычага, воспринимающим тягу МД, на некотором расстоянии Δl от оси поворота. Так как датчик силы обеспечивает точность прямого замера только 0.3 грамма, применяется механическая система увеличения нагрузки, действующей на датчик. Расстояние Δl, а точнее, отношение длины плеча рычага l (от оси поворота рычажной трубы до оси МД) к Δl, определяет степень усиления действия тяги на датчик силы 6 (коэффициент усиления рычажной системы).An electronic force sensor 6 (for example, type 22/24/26 FC Series, FSL05N2C, Honeywell, USA) moves along the axis of the lever pipe 2 with the adjusting screw 7, is connected to the recording device and is located at a certain distance under the arm of the lever receiving the MD rod Δl from the axis of rotation. Since the force sensor provides direct measurement accuracy of only 0.3 grams, a mechanical system is used to increase the load acting on the sensor. The distance Δl, or rather, the ratio of the length of the lever arm l (from the axis of rotation of the lever pipe to the axis of the MD) to Δl, determines the degree of amplification of the action of the thrust on the force sensor 6 (gain of the lever system).
В стойке 3 станины устройства соосно патрубку 9 рычажной трубы 2 установлен патрубок системы питания 11, имеющий возможность осевого перемещения посредством резьбового соединения 12. Таким образом, при вкручивании в стойку 3 патрубок 11 стыкуется с патрубком 9, а при выкручивании - расстыковывается. Для контроля параметров рабочего тела на входе в двигатель (давления и температуры) в плоскости поворота рычажной трубы устанавливают электронный датчик давления 10 (см. Фиг.2), например, типа Pressure Sensor Series 22/24/26 и термопару (на Фиг.2 не показана). Датчик давления 10 удобно также расположить в канале другого плеча патрубка 9, не связанного с патрубком системы питания 11. Рычажная труба 2 имеет возможность поворота на боковых патрубках 9, установленных в подшипниках 8.In the rack 3 of the device bed, a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Рабочее тело через патрубок системы подачи 11 и отверстие в патрубке 9 рычажной трубы 2 подается в рычажную трубу 2 и далее в МД 1. Между выходом из патрубка 11 и входом в патрубок 9 установлен минимальный зазор, например, отведением патрубка 11 в осевом направлении от патрубка 9, который обеспечивает разрыв жесткой связи между патрубками (без трения торцов при повороте рычажной трубы). В расстыкованном состоянии уравновешивают МД балансировочными грузами 4 и 5 (показание датчика силы 6 выводится на "0", т.е. балансировочными грузами компенсируется вес МД и все "паразитные" нагрузки), осуществляют регулируемую подачу рабочего тела, контролируя показания датчика давления 10, и устанавливают требуемую величину давления на входе в МД.The working fluid through the nozzle of the
При истечении рабочего тела через МД 1 создается тяга, при этом рычажная труба 2 поворачивается в подшипниковых узлах 8 и воздействует на датчик силы 6. Показания датчика силы 6, уменьшенные на величину коэффициента усиления рычажной системы, определяют тягу МД.When the working fluid expires through MD 1, a thrust is created, while the lever pipe 2 rotates in the bearing
Кольцевой зазор между стыковочными торцами патрубков 9 и 11 должен быть минимальным, чтобы уменьшить непродуктивный расход рабочего тела через зазор и повысить точность измерений. В конкретном устройстве для патрубков с внутренним диаметром 2 мм межторцевой зазор равен ≈3-4 мкм, что приводило к паразитному расходу 5-8% от расхода через сопло.The annular gap between the connecting ends of the
Эффективность предлагаемого способа и устройства заключается в устранении недостатков аналогов и прототипа (см. выше п.1, 2, 3 для способа и п.А, В, С, D для устройства).The effectiveness of the proposed method and device is to eliminate the disadvantages of analogues and prototype (see above, p.1, 2, 3 for the method and p. A, B, C, D for the device).
Способ и устройство уменьшают погрешности определения тяги при одновременном уменьшении габаритов, стоимости и сложности изготовления устройства, что позволяет применить вакуумные камеры существенно меньшего размера.The method and device reduce the error in determining traction while reducing the size, cost and complexity of manufacturing the device, which allows the use of vacuum chambers of a significantly smaller size.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135386/28A RU2307331C2 (en) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Method and device for determining power thrust of microscopic engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005135386/28A RU2307331C2 (en) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Method and device for determining power thrust of microscopic engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005135386A RU2005135386A (en) | 2007-05-20 |
| RU2307331C2 true RU2307331C2 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38163951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005135386/28A RU2307331C2 (en) | 2005-11-14 | 2005-11-14 | Method and device for determining power thrust of microscopic engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2307331C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108593300A (en) * | 2018-06-20 | 2018-09-28 | 湖北三江航天江河化工科技有限公司 | A kind of attitude control engine test equipment |
| RU2692591C1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-06-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Traction measuring device for testing liquid thrust low-thrust engines in stationary mode of operation |
| RU2704584C1 (en) * | 2018-12-03 | 2019-10-29 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Bench for measuring shooting parameters |
| CN110470416A (en) * | 2019-07-19 | 2019-11-19 | 宁波大学 | A kind of micromass culture force measuring system and its measurement method for microminiature sub-aqua sport device |
-
2005
- 2005-11-14 RU RU2005135386/28A patent/RU2307331C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108593300A (en) * | 2018-06-20 | 2018-09-28 | 湖北三江航天江河化工科技有限公司 | A kind of attitude control engine test equipment |
| RU2692591C1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-06-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Traction measuring device for testing liquid thrust low-thrust engines in stationary mode of operation |
| RU2704584C1 (en) * | 2018-12-03 | 2019-10-29 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт прикладной химии" | Bench for measuring shooting parameters |
| CN110470416A (en) * | 2019-07-19 | 2019-11-19 | 宁波大学 | A kind of micromass culture force measuring system and its measurement method for microminiature sub-aqua sport device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005135386A (en) | 2007-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102507204B (en) | Movable micro turbine jet engine test bed | |
| CN101435728B (en) | Apparatus and method for measuring small rocket engine thrust force vector in vacuum | |
| CN107238457B (en) | A kind of low thrust measuring device | |
| RU2307331C2 (en) | Method and device for determining power thrust of microscopic engine | |
| CN101598616B (en) | Low thrust force-measuring device based on pneumatic low thrust measurement and measuring method | |
| CN102818671A (en) | High-precision liquid or gas rocket engine thrust rack | |
| US8578752B2 (en) | Framework with stanchions for a prover | |
| CN105806586A (en) | Small asymmetrical reentry body aerodynamic force measuring device supported by air bearing | |
| CN108106812A (en) | A kind of dynamometric system for thrust calibration | |
| CN107389240B (en) | 4-25N attitude control engine thermal vacuum environment stable state thrust-measuring device | |
| CN109115510A (en) | A kind of Time series analysis and its accidentally method for determining difference | |
| CN114264406A (en) | Self-calibration couple type torque standard machine, self-calibration method and torque testing method thereof | |
| CN101806261B (en) | Method and device for measuring pneumatic thrust indirectly | |
| US6321585B2 (en) | Differential pressure generator | |
| RU2287796C1 (en) | Device for measurement of aerodynamic force vector's components and of moment | |
| Li et al. | A new airframe/propulsion-integrated aerodynamic testing technology in hypersonic wind tunnel | |
| CN109000927B (en) | Dynamic static loading device for testing performance of missile engine swing mechanism | |
| JP2003232658A (en) | Flow regulating valve, flow measuring device, flow control device, and flow measuring method | |
| RU2334963C2 (en) | Method of determination of micromotor traction determination and device for its implementation | |
| CN115372013B (en) | Comprehensive test platform and test method for engine and air entraining system | |
| RU2339928C1 (en) | Calibration aerodynamic model for determining systematic errors and method of determining systematic errors | |
| KR101617388B1 (en) | Thrust measurement instrument and method for aeroplane | |
| Neumann et al. | The 250mN Thrust Balance for the DLR Goettingen EP Test Facility | |
| RU2726564C1 (en) | Aerodynamic model of aircraft with air-jet engine | |
| RU2692591C1 (en) | Traction measuring device for testing liquid thrust low-thrust engines in stationary mode of operation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081115 |