RU2375691C1 - Dynamic damper of aerodynamic model oscillations - Google Patents
Dynamic damper of aerodynamic model oscillations Download PDFInfo
- Publication number
- RU2375691C1 RU2375691C1 RU2008122467/28A RU2008122467A RU2375691C1 RU 2375691 C1 RU2375691 C1 RU 2375691C1 RU 2008122467/28 A RU2008122467/28 A RU 2008122467/28A RU 2008122467 A RU2008122467 A RU 2008122467A RU 2375691 C1 RU2375691 C1 RU 2375691C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- springs
- elastic link
- moving mass
- damper
- model
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аэродинамических испытаний и предназначено для использования в аэродинамических трубах, где требуется успокоение интенсивных автоколебаний модели в условиях их возбуждения воздушным потоком.The invention relates to the field of aerodynamic testing and is intended for use in wind tunnels, where it is necessary to calm intense self-oscillations of the model under conditions of their excitation by the air flow.
Известна аэродинамическая модель для аэродинамических испытаний, имеющая дополнительную массу, установленную в модели при помощи демпфирующего материала (A wind tunnel model for wind tunnel testing having an additional mass mounted on the model via vibration absorbing material to dampen model vibration) патент US 2003177825, МПК G01M 9/08; G01M 9/00, публ. 25.09.03.A known aerodynamic model for aerodynamic testing, having an additional mass mounted on the model using damping material (A wind tunnel model for wind tunnel testing having an additional mass mounted on the model via vibration absorbing material to dampen model vibration) patent US 2003177825, IPC G01M 9/08; G01M 9/00, publ. 09/25/03.
Недостатком этого устройства является отсутствие упругого звена в креплении дополнительной массы к модели, что повышает трудоемкость наладочных работ перед экспериментом, а в отдельных случаях не приводит к достижению требуемой эффективности демпфирования колебаний модели.The disadvantage of this device is the lack of an elastic link in the attachment of additional mass to the model, which increases the complexity of commissioning before the experiment, and in some cases does not lead to the achievement of the required efficiency of damping the oscillations of the model.
Известен динамический успокоитель (гаситель) колебаний, содержащий массу на плоской пружине и воздушный демпфер (Исследование динамики моделей на тензометрических весах в аэродинамической трубе. А.Н.Корякин. Труды ЦАГИ Вып. 2513, 1993). Недостатком этого устройства является трудность совмещения требований размещения его в тесных габаритах свободного пространства внутри аэродинамической модели и обеспечения его нужной эффективности.Known dynamic damper (damper), containing mass on a flat spring and an air damper (Study of the dynamics of models on a tensometric balance in a wind tunnel. A.N. Koryakin. Proceedings of TsAGI Issue 2513, 1993). The disadvantage of this device is the difficulty of combining the requirements of placing it in the close dimensions of the free space inside the aerodynamic model and ensuring its desired efficiency.
Известен динамический успокоитель колебаний, принятый за прототип, содержащий герметичный корпус с вязкой жидкостью, опорой, упругим звеном и подвижной массой внутри. На опоре жестко закреплен один конец упругого звена с жестко закрепленной на другом конце подвижной массой. Часть упругого звена находится внутри подвижной массы, не касаясь ее нигде, кроме участка крепления. Вязкая жидкость заменяет демпфер. Успокоитель помещается внутри аэродинамической модели, установленной на державке в потоке аэродинамической трубы (DYNAMIC VIBRATION ABSORBER. Патент US 3572112, НКИ 73-147, МПК G01M 9/00, публ. 23.03.71). Воздействие потока приводит к одновременным колебаниям модели и подвижной массы успокоителя на упругом звене в широком диапазоне частот и двух направлениях движения: по вертикали и горизонтали. В результате возникновения сил сопротивления вязкой жидкости движению подвижной массы происходят поглощение энергии воздействия потока на модель и успокоение ее колебаний по двум направлениям движения.Known dynamic vibration damper, adopted for the prototype, containing a sealed enclosure with a viscous fluid, support, elastic link and moving mass inside. One end of the elastic link with a movable mass rigidly fixed to the other end is rigidly fixed on the support. Part of the elastic link is located inside the moving mass, not touching it anywhere except for the attachment area. Viscous fluid replaces the damper. The damper is placed inside an aerodynamic model mounted on a holder in the flow of a wind tunnel (DYNAMIC VIBRATION ABSORBER. Patent US 3572112, NKI 73-147, IPC G01M 9/00, publ. 23.03.71). The impact of the flow leads to simultaneous oscillations of the model and the moving mass of the damper on the elastic link in a wide frequency range and in two directions of movement: vertical and horizontal. As a result of the emergence of the resistance forces of a viscous fluid to the movement of the moving mass, energy is absorbed by the action of the flow on the model and its vibrations are calmed in two directions of motion.
Недостатками этого устройства являются трудоемкость изготовления герметичного корпуса нужной конфигурации, относительно большие габаритные размеры и технологические неудобства, связанные с настройкой параметров успокоителя в реальных условиях эксперимента.The disadvantages of this device are the complexity of manufacturing a sealed enclosure of the desired configuration, the relatively large overall dimensions and technological inconvenience associated with adjusting the parameters of the damper in real experimental conditions.
Задачей данного изобретения является повышение эффективности использования динамического успокоителя.The objective of the invention is to increase the efficiency of using a dynamic damper.
Технический результат заключается в уменьшении габаритов успокоителя, упрощении настройки его параметров и сокращении времени на настройку в реальных условиях эксперимента в аэродинамической трубе.The technical result consists in reducing the dimensions of the damper, simplifying the adjustment of its parameters and reducing the time to configure in real conditions of the experiment in a wind tunnel.
Технический результат достигается тем, что в динамическом успокоителе колебаний аэродинамической модели, содержащем упругое звено, которое одним концом жестко соединено с опорой внутри модели, а другим помещено во внутреннюю полость подвижной массы, и составлено из соприкасающихся своими поверхностями тонких плоских пружин, соединенных с подвижной массой концом, как минимум, одной из пружин, причем касание упругого звена внутренней полости подвижной массы осуществлено только поверхностями крайних пружин, при этом подвижная масса изготовлена из материала с максимально возможным удельным весом, например из свинца или сплава на основе вольфрама.The technical result is achieved by the fact that in a dynamic vibration damper of an aerodynamic model containing an elastic link, which is rigidly connected at one end to a support inside the model and placed at the other end in the internal cavity of the moving mass, and is composed of thin flat springs in contact with their surfaces connected to the moving mass the end of at least one of the springs, moreover, the contact of the elastic link of the internal cavity of the moving mass is carried out only by the surfaces of the extreme springs, while the moving mass manufactured from a material with the highest possible specific gravity, such as lead or tungsten-based alloy.
Соединение концов пружин с подвижной массой может быть полностью или частично неподвижным.The connection of the ends of the springs with the moving mass can be completely or partially stationary.
Динамический успокоитель колебаний аэродинамической модели может быть неподвижно соединен с подвижной массой концом, как минимум, одной из пружин упругого звена.The dynamic vibration damper of the aerodynamic model can be fixedly connected to the moving mass by the end of at least one of the springs of the elastic link.
Динамический успокоитель колебаний аэродинамической модели может иметь также соединение концов пружин с подвижной массой, допускающее ее смещение в направлении, перпендикулярном поверхностям пружин.The dynamic vibration damper of the aerodynamic model may also have a connection between the ends of the springs and the moving mass, allowing its displacement in the direction perpendicular to the surfaces of the springs.
Кроме того, динамический успокоитель колебаний аэродинамической модели может иметь соединение концов пружин упругого звена с подвижной массой, не препятствующее перемещению ближнего к опоре конца подвижной массы в плоскости, параллельной поверхностям пружин, а неподвижная опора содержать ограничитель этого перемещения.In addition, the dynamic vibration damper of the aerodynamic model can have a connection of the ends of the springs of the elastic link with the moving mass, which does not impede the movement of the end of the moving mass closest to the support in a plane parallel to the surfaces of the springs, and the fixed support contains a limiter of this movement.
Динамический успокоитель может повторять конструкцию одного из рассмотренных ранее успокоителей и отличаться тем, что его подвижной массой является аналогичный успокоитель, пространственно ориентированный поверхностями пружин своего упругого звена ортогонально поверхностям пружин упругого звена, к которому он присоединен своим основанием в качестве подвижной массы.A dynamic damper can repeat the design of one of the previously considered damper and differ in that its moving mass is a similar damper, spatially oriented by the surfaces of the springs of its elastic link orthogonally to the surfaces of the springs of the elastic link to which it is attached with its base as a movable mass.
Использование упругого звена, составленного из тонких плоских пружин, позволяет кардинально уменьшить его длину, исключить демпфер (вязкую жидкость) и сложный герметичный корпус.The use of an elastic link made up of thin flat springs makes it possible to drastically reduce its length and eliminate damper (viscous fluid) and a complex sealed housing.
На фиг.1 изображен динамический успокоитель колебаний (ДУК) с неподвижным соединением конца одной из пружин упругого звена с подвижной массой.Figure 1 shows a dynamic vibration damper (ALC) with a fixed connection of the end of one of the springs of the elastic link with a moving mass.
На фиг.2 изображен ДУК, где соединение конца одной из пружин упругого звена допускает смещение подвижной массы относительно соединенного с нею конца пружины в перпендикулярном к ее поверхности направлении.Figure 2 shows the DUK, where the connection of the end of one of the springs of the elastic link allows the displacement of the moving mass relative to the end of the spring connected to it in a direction perpendicular to its surface.
На фиг.3 изображен ДУК, где соединение конца одной из пружин упругого звена не препятствует перемещению ближнего к опоре конца подвижной массы в плоскости, параллельной поверхностям пружин, а неподвижная опора содержит ограничитель этого перемещения.Figure 3 shows the DUK, where the connection of the end of one of the springs of the elastic link does not impede the movement of the end of the moving mass closest to the support in a plane parallel to the surfaces of the springs, and the fixed support contains a limiter of this movement.
На фиг.4 изображен ДУК, где подвижной массой является успокоитель, аналогичный одному из изображенных на фиг.1-3, пространственно ориентированный поверхностями пружин своего упругого звена ортогонально поверхностям пружин упругого звена, к которому он присоединен своим основанием в качестве подвижной массы.Figure 4 shows the DUK, where the moving mass is a damper similar to one of those shown in figures 1-3, spatially oriented by the surfaces of the springs of its elastic link orthogonally to the surfaces of the springs of the elastic link to which it is attached by its base as a moving mass.
На фиг.5а - модель без успокоителя. Свободные колебания в горизонтальной плоскости.On figa - model without damper. Free vibrations in the horizontal plane.
На фиг.5б - модель с успокоителем. Свободные колебания в горизонтальной плоскости.On figb - model with a damper. Free vibrations in the horizontal plane.
На фиг.6а - модель без успокоителя. Свободные колебания в вертикальной плоскости.On figa - model without damper. Free vibrations in the vertical plane.
На фиг.6б - модель с успокоителем. Свободные колебания в вертикальной плоскости.On figb - model with a damper. Free vibrations in the vertical plane.
Изображенные на фиг.1-3 динамические успокоители обеспечивают успокоение колебаний модели в одной плоскости ее движения.The dynamic dampers shown in FIGS. 1-3 are used to calm the oscillations of the model in one plane of its movement.
На фиг.1 показана аэродинамическая модель 1, установленная на хвостовую державку 2, соединенную со стойкой 3. Внутри носовой части модели 1 установлена неподвижно жесткая опора 4 динамического успокоителя. Упругое звено из плоских тонких пружин 5 зажато неподвижно одним концом жесткой опорой 4, а другим концом касается подвижной массы 6 поверхностями крайних пружин и соединено с нею пружиной 7 неподвижно.Figure 1 shows the
Изображенный на фиг.2 динамический успокоитель отличается от рассмотренного тем, что соединение конца пружины 7 с подвижной массой 6 допускает ее смещение в перпендикулярном к его поверхности направлении.The dynamic damper shown in FIG. 2 differs from that considered in that the connection of the end of the
Изображенный на фиг.3 динамический успокоитель отличается от рассмотренных тем, что соединение конца пружины 7 с подвижной массой 6 не препятствует перемещению ближнего к опоре 4 конца подвижной массы 6 в плоскости, параллельной поверхностям пружин, а неподвижная опора 4 содержит ограничитель этого перемещения 8.The dynamic damper shown in FIG. 3 differs from the ones considered in that the connection of the end of the
Изображенный на фиг.4 динамический успокоитель обеспечивает успокоение колебаний модели в двух плоскостях ее движения. Он повторяет конструкцию одного из рассмотренных ранее успокоителей и отличается тем, что его подвижной массой является аналогичный успокоитель, пространственно ориентированный поверхностями пружин своего упругого звена ортогонально поверхностям пружин упругого звена 5, к которому он присоединен своим основанием в качестве подвижной массы.The dynamic damper shown in FIG. 4 provides a calming oscillation of the model in two planes of its movement. It repeats the design of one of the previously considered dampers and is characterized in that its moving mass is a similar dampener, spatially oriented by the surfaces of the springs of its elastic link orthogonally to the surfaces of the springs of the
Основной характеристикой способности упругой системы к противодействию факторам, вызывающим ее автоколебания при больших углах атаки (скольжения) в воздушном потоке с нарастающим по времени размахом, является способность к быстрому гашению свободных колебаний, возникающих после внешнего воздействия без потока. Модель на тензометрических весах без успокоителя колебаний практически лишена собственного демпфирования. При малых углах атаки (скольжения) воздействие потока приводит, как правило, к улучшению характеристик демпфирования ее колебаний, а при больших углах атаки (скольжения), наоборот, к интенсивной раскачке.The main characteristic of the ability of an elastic system to counteract the factors causing its self-oscillations at large angles of attack (slip) in the air flow with an increasing in time scale is the ability to quickly damp free vibrations that occur after external action without flow. A model on a strain gauge balance without vibration damper is practically devoid of its own damping. At small angles of attack (slip), the effect of the flow leads, as a rule, to an improvement in the damping characteristics of its oscillations, and at large angles of attack (slip), on the contrary, to intense buildup.
Работа ДУК, изображенных на фиг.1-4, заключается в том, что действие динамических нагрузок на подвижную массу изгибает плоские пружины упругого звена. Изгиб плоских пружин упругого звена приводит к их перемещению по поверхностям касания как относительно друг друга, так и относительно подвижной массы. Возникающая в процессе движения работа сил трения приводит к преобразованию энергии колебаний модели в тепловую, которая рассеивается в окружающем успокоитель и модель пространстве, что в итоге приводит к успокоению колебаний модели. Решающее значение здесь имеет вес подвижной массы, который определяется ее объемом и удельным весом. Объем подвижной массы обычно ограничивается объемом внутреннего пространства модели и габаритами упругого звена, потребного для реализации нужной частоты ее колебаний. Поэтому подвижная масса изготавливается, как правило, из материала с максимально возможным удельным весом, например из свинца или сплава на основе вольфрама. Успокоители, изображенные на фиг.1-3, содержат одно упругое звено, способное изгибаться только в линейном и угловом направлениях одной плоскости движения, поэтому успокоение колебаний модели происходит так же в направлениях одной плоскости движения. Успокоитель, изображенный на фиг.4, содержит два упругих звена, способных вместе изгибаться в направлениях двух ортогональных плоскостей движения, поэтому успокоение колебаний модели так же происходит в двух ортогональных плоскостях. В реальном аэродинамическом эксперименте наиболее частыми являются случаи, когда интенсивные автоколебания модели возникают в одной из плоскостей движения. Поэтому в условиях ограниченного объема пространства внутри модели для достижения максимально возможной эффективности работы успокоителя целесообразно его выполнение по одному из вариантов на фиг.1-3. Максимально возможная эффективность при этом достигается путем выполнения подвижной массы, оптимальной по конфигурации с предельно возможным увеличением объема. Преимущества компактного упругого звена из тонких плоских пружин перед герметичным корпусом сложной конфигурации с вязкой жидкостью (демпфером) здесь проявляются максимально.The operation of the ALC, shown in figures 1-4, is that the action of dynamic loads on the moving mass bends the flat springs of the elastic link. The bending of the flat springs of the elastic link leads to their movement along the contact surfaces both with respect to each other and with respect to the moving mass. The work of friction forces arising during the movement leads to the transformation of the vibrational energy of the model into heat, which is dissipated in the space surrounding the damper and the model, which ultimately leads to a calming of the model’s vibrations. Crucial here is the weight of the moving mass, which is determined by its volume and specific gravity. The volume of the moving mass is usually limited by the volume of the internal space of the model and the dimensions of the elastic link required to realize the desired frequency of its oscillations. Therefore, the moving mass is made, as a rule, of a material with the highest possible specific gravity, for example, lead or a tungsten-based alloy. The dampers shown in FIGS. 1-3 contain one elastic link capable of bending only in the linear and angular directions of one plane of movement, therefore, the vibration of the model is also calmed in the directions of one plane of movement. The damper shown in Fig. 4 contains two elastic links capable of bending together in the directions of two orthogonal planes of motion, therefore, the relaxation of the model oscillations also occurs in two orthogonal planes. In a real aerodynamic experiment, the most frequent cases are when intense self-oscillations of the model arise in one of the planes of motion. Therefore, in conditions of a limited amount of space inside the model, in order to achieve the maximum possible operational efficiency of the damper, it is advisable to perform it according to one of the options in figures 1-3. The maximum possible efficiency is achieved by performing a moving mass that is optimal in configuration with the maximum possible increase in volume. The advantages of a compact elastic link made of thin flat springs over a sealed housing of complex configuration with a viscous fluid (damper) are maximized here.
На фиг.5 и 6 показаны в качестве примера результаты записи перегрузок по времени (в секундах) носовой части модели без успокоителя и с успокоителем в отсутствие потока воздуха.Figures 5 and 6 show, by way of example, the results of recording overloads in time (in seconds) of the nose of the model without a damper and with a damper in the absence of air flow.
Определенный по графику на фиг.6б средний логарифмический декремент затухания колебаний в вертикальной плоскости примерно равен 0,33. В горизонтальной плоскости (фиг.5б) он не менее 0,5. Это как минимум в 300 раз лучше, чем без успокоителя. Отмеченное выше улучшение характеристик демпфирования колебаний упругой системы достаточно для предотвращения возникновения автоколебаний модели при больших углах атаки или скольжения.The logarithmic decrement of the damping of oscillations in the vertical plane, determined according to the graph in FIG. 6b, is approximately equal to 0.33. In the horizontal plane (figb) it is not less than 0.5. This is at least 300 times better than without a damper. The improvement of the damping characteristics of the oscillations of the elastic system noted above is sufficient to prevent the occurrence of self-oscillations of the model at large angles of attack or slip.
Опытная эксплуатация предлагаемых успокоителей показала их высокую эффективность и обеспечила выполнение ответственных аэродинамических испытаний моделей самолетов.The pilot operation of the proposed dampers showed their high efficiency and ensured the implementation of critical aerodynamic tests of aircraft models.
Выбор необходимого варианта конструкции ДУК определяется габаритами внутреннего пространства модели и технологическими возможностями производства, а также характеристиками используемых материалов.The choice of the necessary design variant for the DUK is determined by the dimensions of the model’s internal space and the technological capabilities of the production, as well as the characteristics of the materials used.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008122467/28A RU2375691C1 (en) | 2008-06-06 | 2008-06-06 | Dynamic damper of aerodynamic model oscillations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008122467/28A RU2375691C1 (en) | 2008-06-06 | 2008-06-06 | Dynamic damper of aerodynamic model oscillations |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2375691C1 true RU2375691C1 (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=41489706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008122467/28A RU2375691C1 (en) | 2008-06-06 | 2008-06-06 | Dynamic damper of aerodynamic model oscillations |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2375691C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103234729A (en) * | 2013-04-08 | 2013-08-07 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | Video measuring method of pneumatic rigidity and pneumatic damping in conventional wind tunnel force test |
-
2008
- 2008-06-06 RU RU2008122467/28A patent/RU2375691C1/en active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Исследование динамики моделей на тензометрических весах в аэродинамической трубе. Корякин А.Н. Труды ЦАГИ Выпуск 2513, 1993 г. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103234729A (en) * | 2013-04-08 | 2013-08-07 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | Video measuring method of pneumatic rigidity and pneumatic damping in conventional wind tunnel force test |
| CN103234729B (en) * | 2013-04-08 | 2015-04-08 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | Video measuring method of pneumatic rigidity and pneumatic damping in conventional wind tunnel force test |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Application of a dynamic vibration absorber with negative stiffness for control of a marine shafting system | |
| US9631692B2 (en) | Vibration damping device | |
| Brennan | Some recent developments in adaptive tuned vibration absorbers/neutralisers | |
| Ding et al. | NES cell | |
| US20060225980A1 (en) | Tunable adjustable multi-element hybrid particle damper | |
| US10619699B2 (en) | Self-turning compact vibration damper | |
| RU2375691C1 (en) | Dynamic damper of aerodynamic model oscillations | |
| JP4117524B2 (en) | Level adjuster | |
| US3780207A (en) | Vibration damper | |
| JP4971065B2 (en) | Damping device for building structure | |
| JP6947838B2 (en) | Compact ellipsoidal space mass pendulum | |
| CN201554812U (en) | Aluminum-magnesium alloy rubber shock absorber | |
| Behbahani et al. | Effects of TLCD with maneuverable flaps on vibration control of a SDOF structure | |
| Kalogerakou et al. | Vertical seismic absorber utilizing inertance and negative stiffness implemented with gas springs | |
| JPH0310817B2 (en) | ||
| CN111684206A (en) | Boiler structure | |
| CN112576676A (en) | Horizontal shock absorber and method for determining medium mass of damping liquid in horizontal shock absorber | |
| Jia et al. | Design and mechanical characteristics analysis of a new viscous damper for piping system | |
| US3401911A (en) | Adjustable viscoelastic vibration energy dissipator | |
| SU1184989A1 (en) | Counter-vibration device | |
| JP2015094384A (en) | Slide type parallel leaf spring dynamic vibration absorber | |
| US20230366443A1 (en) | Vibration absorbing device with a weighted membrane ano fluid displacement | |
| Saad et al. | Wide band frequency dynamic vibration absorber application for minimizing vibration level | |
| US7415397B2 (en) | Frequency shifting isolator system | |
| CN218672607U (en) | Air conditioning equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130607 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150610 |